Fremtidens fjernvarme skal baseres på flere teknologier
Ingeniørens PRO-medie GridTech bragte d. 26. januar et synspunkt om fremtidens fjernvarme skrevet af Tommy Olsen fra Gate 21. Synspunktet bringes her på termonet.dk i sin fulde længde efter aftale med GridTech og Tommy Olsen.
Fremtidens energisystem skal i meget højere grad baseres på el, og for at kunne balancere den vedvarende elproduktion med møller og solceller skal der sektorkobles.
Derfor skal fjernvarmen i meget højere grad kobles sammen med elnettet, så overskuds-el kan anvendes til varme, som kan oplagres, og så el kan produceres fra biogasgeneratorer i mangelsituationer.
Varmepumper er det element, der kan binde el- og varmenettene sammen, da pumperne giver den bedste udnyttelse af el. Varmepumperne kan også udnytte en række varmekilder, som vi tidligere ikke har set som varmekilder til fjernvarme, fordi temperaturerne er lave.
Det gælder blandt andet køling af grundvand/drikkevand, spildevand, både overfladenær og dybere geotermi med lavere temperaturer, end fjernvarmesystemet traditionelt arbejder med, samt overskudsvarme fra industri og køling af bygninger.
Udfordringer for fjernvarmen
Dagens fjernvarme er oftest tænkt som store sammenhængende systemer, hvor varmen produceres centralt, og hvor det varme vand fordeles ud til brugerne i isolerede rør ved høje temperaturer, som så afstedkommer varmetab i rørene, uanset om de isoleres godt.
Rørene er både dyre at købe og lægge, hvorfor projekterne er afhængige af høj tilslutningsgrad, stort varmebehov i de tilsluttede bygninger (høj varmedensitet) og så korte rørafstande mellem de tilsluttede bygninger som muligt. Nogle steder begynder man at arbejde med såkaldte ‘ø-løsninger,’ hvor en landsby har egen varmeproduktion.
Betingelserne for fjernvarmen ændrer sig imidlertid. Varmebehovene i bygningerne falder pga. renoveringer og lavenergibyggeri. Til gengæld opstår der nye behov for køling af de superisolerede bygninger. Produktionen af varmen sker i dag på centrale anlæg med afbrænding af især biomasse og affald. Begge energikilder vil blive begrænsede i fremtiden pga. affaldssortering/genbrug og udnyttelse af biomasse med højere værdi end afbrænding. ‘
Derfor skal nye varmekilder i spil. Endelig bør fjernvarmen tænkes, så den kan nå længere ud end de store byområder. Det kræver lokal varmeproduktion og en teknologi, der er billigere i anlæg, når afstanden mellem bygningerne er længere.
Kombinér teknologierne
De traditionelle teknologier med central varmeproduktion og højisolerede rør er gode i tætbebyggede områder (med høj varmedensitet). Og de kan forbedres med lavtemperaturfjernvarme ned til 50-60 grader.
Men mange områder får ikke fjernvarme, fordi løsningen ikke er rentabel i områder med lavere varmedensitet. Her kan man i stedet anvende ‘kold fjernvarme,’ som er baseret på et termonet med uisolerede plastrør (tilsvarende vandrør), vand ved lave temperaturer, som varmes op fra måske 3 til 8 grader af en lokal varmekilde, samt decentrale varmepumper i den enkelte bygning eller tæt på en række tætliggende bygninger f.eks. rækkehuse. Løsningen med ‘kold fjernvarme’ er billigere i etablering, fordi rørene både er billige at købe og lægge.
Samtidig sker den store investering i varmepumperne kun i forbindelse med de bygninger, der tilsluttes. Og man udnytter lokale varmekilder, som i udgangspunktet er overfladenær geotermi – vandrette ‘jordvarme-slanger’ eller lodrette boringer ned til 250 meter. Men man supplerer, hvor det er muligt, med lokale varmekilder fra det lokale renseanlæg, det lokale supermarked m.m.
Ectogrid i Sverige
I Sverige har E.ON udviklet sit bud på termonettet kaldet Ectogrid. Her tænker man storby og industri. Anlægget er tænkt, så det skal flytte varme mellem bygninger, nogle skal varmes op, andre skal køles. Udvekslingen sker via det uisolerede net, som i øvrigt kan arbejde med forskellige temperaturer i sommer- og vinterperioder (dog ikke temperaturer over 20 grader, så varmetab fra rørene undgås).
Industri køles eller afgiver overskudsvarme. Kølingen sker passivt med det kolde vand fra nettet, altså ikke ved hjælp af dyre og knap så effektive køleanlæg. Til perioder med varmemangel bruges store luft/vand-varmepumper til at levere energi, fordi man ikke må bore i området. Ellers ville man have brugt jordboringer, som så også ville kunne lagre overskydende varme i sommerperioden.
Den ultimative kombination af traditionel fjernvarme og termonet regnes der i øjeblikket på flere steder i Danmark. Der findes mange villakvarterer, som ikke tilbydes fjernvarme, fordi varmedensiteten er for lav. Men de ligger ofte tæt ved et eksisterende fjernvarmeområde.
En af fjernvarmens problemer er, at returvandet fra bygningerne ofte ikke er kølet nok ned, hvilket giver en lavere effektivitet af fjernvarmesystemet. Hvis man nu etablerer en varmeveksler på fjernvarmens returvand og køler det længere ned, øges fjernvarmens virkningsgrad. Samtidig ledes kølevandet fra veksleren gennem termonettet til det nærliggende villakvarter, som opvarmes via termonettet og decentrale varmepumper.
To teknologier, mange fordele
Kan vi få fjernvarmeselskaberne til at arbejde med både den traditionelle fjernvarmeløsning, termonet og kombinationer, vil hele systemet kunne optimeres, og endnu flere kan tilbydes en fælles varmeløsning. Det gælder landsbyer og villakvarterer, og det gælder nybyggeri med lavenergihuse.
Især den sidste gruppe har brug for en ny teknologi. Varmedensiteten bliver så lav, at det kan være urentabelt med traditionel fjernvarme, og ofte får man et nyt problem i bygningerne, fordi store vinduespartier og superisolering resulterer i problemer med køling i sommerperioden. Løsninger baseret på termonet tilbyder passiv køling, og varmen lagres i jorden til koldere tider. Samtidig er etableringen billigere og derfor rentabel, selv om varmedensiteten er lav i nybyggeri.
Fjernvarmen begynder allerede at bidrage til det fleksible elmarked med store varmepumper. Udvider man sit kundegrundlag med mange decentrale varmepumper, som kan styres centralt, kan man bidrage endnu mere, da disse varmepumper kan styres og dermed optimeres, samtidig med at de kan slukkes i spidslasttimer og dermed aflaste elnettet.
Vi skal tænke fremtidens fjernvarme med begge teknologier, så vi kan opnå fordele både i industrien, som kan komme af med mere overskudsvarme, og i landsbyerne, som så alligevel kan få en fælles varmeløsning, og i fremtidens nye boligområder, hvor køling bliver lige så vigtig som opvarmning.
Der er allerede stor interesse ude i virkeligheden.
Lige nu afventer mange kommuner en politisk drøftelse på Christiansborg. Men fremtiden er nu, og vi kan ikke vente længere. Ministeren må omgående sikre, at de gode projekter kan forsætte deres fremdrift, baseret på den lovgivning vi kender i dag. Eventuelle fremtidige justeringer af varmeforsyningsloven kræver en omhyggelighed og grundighed, som ikke må spænde ben for udviklingen her og nu.