Text: Moa Dahlman Truesdale - CFO Energy Opticon
Energibranschen genomgår just nu stora förändringar och står inför nya utmaningar. Kraftvärmeproducerande företag måste idag anpassa sig till låga elpriser, samtidigt som lönsamheten för måste verksamheten upprätthållas.
Energibranschen genomgår just nu stora förändringar och står inför nya utmaningar. Kraftvärmeproducerande företag måste idag anpassa sig till låga elpriser, samtidigt som lönsamheten för måste verksamheten upprätthållas.
Anledningen till denna förändring är genombrottet för förnybara energikällor som slagit igenom. För kraftvärmeverken betyder detta att det blivit svårare att få inkomster för försäljning av producerad el och mer och mer komplicerade driftsfall i produktionen. Det är heller inte möjligt att öka priset på fjärrvärme mot kund då det finns andra ekonomiskt intressanta alternativ. Situationen för kraftvärmeverk är nu så pass komplex, och kan ändras snabbt, att dessa företag behöver nu datorverktyg som planeringshjälpmedel.
Det finns behov av ett verktyg som ekonomiskt optimerar ett helt energisystem, hanterar användning av fjärrvärmenät som värmeackumulator och tar hänsyn till överföringsbegränsningar inom fjärrvärmenätet. Verktyget ska även kunna hantera värmeförluster i nätet samt elverkningsgrad för turbiner relaterat till framledningstemperatur på fjärrvärmevattnet. Detta är tidigare outnyttjade resurser för reduktion av kostnader och koldioxidutsläpp och kan bidra till att nå klimatmålen 2020.
Energy Opticon är ett svenskt företag som sedan 30 år tillbaka tillhandahåller mjukvara och service för produktionsoptimering, last- och prisprognostisering och energirelaterad handel för kraftvärmeproducerande företag. Optimeringen görs för hela energisystemet, från kraftvärmeproduktion till slutkonsument, med hänsyn till givna restriktioner på utsläppskrav och med avseende på bästa ekonomiska driftfall. Det är också möjligt att optimera mot erbjudande av reglerkraft från de elproducerande enheterna genom att optimera temperaturerna i fjärrvärmenäten. Reglerkraft behövs numera på grund av sol- och vindkraftens snabba intåg i elnäten, vilket ökar fluktuationerna i dessa. Fjärrvärmesystemen kommer att få en helt ny roll som stöd till ökad andel förnyelsebar elproduktion.
Med stöd av Vinnova, SweHeat och genom tester med energiproducerande företag, som till exempel Mälarenergi i Västerås, har Energy Opticon utvecklat ett nytt verktyg för ekonomisk totaloptimering av fjärrvärmenätet som även optimerar framledningstemperaturen, Smart Optima Heat Network. Beräkningsmodellen tar hänsyn till värmeackumulering och temperaturberoende i ett fjärrvärmenät och därmed ökar flexibiliteten i energiproduktionen.
Den största fördelen med optimering av framtemperaturen är att undvika onödiga starter och stopp av enheter. Lasten i ett fjärrvärmenät varierar ständigt och toppar i lasten kan uppstå vid låga utomhustemperaturer och vid perioder med mycket varmvattenanvändning. Det kan leda till att en hetvattenpanna behöver startas för att upprätthålla temperaturen i nätet. Hetvattenpannor är ofta snabbstartade enheter som drivs med fossila bränslen. Om framtemperaturen istället höjs inför den förväntade lasttoppen kan staren undvikas vilket innebär både en ekonomisk och miljömässig vinst.
En annan fördel är ökad utnyttjandegrad vid överföringsbegränsningar i ett fjärrvärmenät. Vissa fjärrvärmenät, speciellt de med långa fjärrvärmeöverföringsledningar, har överföringsbegränsningar som uppstår till följd av begränsad pumpkapacitet i nätet. Det kan innebära att värme från till exempel en avfallsanläggning inte kan pumpas ut i hela nätet. Därmed kan spetslastanläggningar tvingas till start för att uppfylla resterande värmebehov.
Mälarenergi i Västerås har Sveriges fjärde största fjärrvärmesystem och producerar ungefär årligen 1 700 gigawattimmar värme, 700 gigawattimmar elektricitet och 30 gigawattimmar fjärrkyla. Kraftvärmeverket, som är bolagets huvudanläggning, består av flera block som har byggts till efter hand. I dagsläget drivs de framförallt med förnyelsebara och återvunna bränslen. I energisystemet finns också åtta hetvattenpannor, värmepump, värmeackumulator, kylackumulator, fjärrvärmenät och fjärrkylanät. Fjärrvärmenätet är även kopplat till flera kringliggande orter. Med en ny panna som står klar 2020 ska energisystemet i Västerås och Surahammar baserat på enbart förnybara och återvunna bränslen. Fjärrvärmenätets längd är cirka 90 mil och antal värmekunder cirka 15 000. Omsättning för affärsområde värme är cirka 1 400 miljoner kronor och har 265 medarbetare.
Nyligen är funktionerna installerade och preliminära siffror visar på en ekonomisk besparing av cirka 1,5 procent på den rörliga driftskostnaden utöver de besparingar som redan görs av det redan befintliga optimeringssystemet. Den preliminära undersökningen visar även att en stor del av denna besparing kommer från minskande av användning av fossila bränslen, och därmed också miljöpåverkan.
”Vi har använt Energy Opticons programvara för ekonomisk optimering av vår energiproduktion sedan 2012 och är väldigt nöjda med resultaten. Även om vi bara uppnår hälften av den beräknade ekonomiska potentialen för optimering av framledningstemperatur är det fortfarande stora summor. Det ska bli spännande att testa de nya funktionerna.”
– Stefan Ekström, Energiingenjör Mälarenergi
Förutom den ekonomiska besparingen ger användningen av en optimerad framledningstemperatur även ett jämnare vattenflöde i nätet och färre starter och stopp av enheter vilket underlättar driften av systemet. Den främsta anledningen till optimering av framtemperaturen är att undvika onödiga start och stopp av enheter. I dagsläget utförs redan tillfälliga höjningar av framtemperaturen av Mälarenergis driftspersonal men de tycker det hade varit bra om det gick att optimera den processen.
”I dagens läge hanteras lasttoppar genom en manuell höjning innan toppen. Att inte höja framledningstemperaturen i tid kan medföra behov att starta oljepannor, för att inte riskera kundernas komfort när väl toppen kommer. Hur och när höjningen utförs beror mycket på subjektiva bedömningar av väderutvecklingen, produktionspriser på tillgängliga anläggningar samt driftpersonalens erfarenhet, vilket varierar mycket emellan olika driftgrupper. Att ha ett system som hela tiden, varje minut, som på ett systematiskt sätt hela tiden beräknar nätets optimala temperatur och hur enheterna skall användas medför en lägre totalkostnad, skapar trygghet för kontrollrumspersonalen och frigör tid för oss att jobba med andra saker.”
– Stefan Ekström, Energiingenjör Mälarenergi
