Undersökning av olika kyllösningar : Inventering och jämförelse av utlokaliserade kyllösningar för Umeå Energi

• Main Author: Persson, Nils
• Format: Others
• Language: Swedish
• Published: Umeå universitet, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik 2012
• Subjects: Kylteknik
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:umu:diva-60250

Detta examensarbete har som syfte att inventera och jämföra utlokaliseringsbara kylmaskiner för Umeå Energis räkning. Umeå Energi levererar fjärrvärme och fjärrkyla till Umeå stad. Fjärrkylanätet som idag distribuerar fjärrkylan har byggts ut för att möta ett ökat framtida kylbehov. Det kommer trotts utbyggnaden finnas potentiella kunder som inte kan ansluta till fjärrkylanätet men som samtidigt redan är anslutna till fjärrvärmenätet. Nuvarande fjärrkyla produceras vid centraliserade anläggningar med fjärrvärme i högtemperaturdrivna absorptionskylmaskiner. Som konsekvens medför detta att temperaturen i fjärrvärmevattnet måste hållas tillräckligt hög för att kunna driva absorptionskylmaskinerna. Därigenom blir även temperaturen ute i fjärrvärmenätet förhållandevis hög. Detta möjliggör i sin tur drift av lågtemperaturdrivna kylmaskiner ute på platts hos de kunder som inte har möjlighet att ansluta till fjärrkylanätet. Under sommaren, då störst kylbehov föreligger, står en större avfallspanna för värmehållningen i fjärrvärmenätet. Umeå Energi får betalt för att elda avfall vilket innebär att driftskostnaderna för drivenergin till de egna värmedrivna kylmaskinerna blir mycket låg. I jämförelsen som gjorts har värmedrivna och icke värmedrivna kylalternativ undersökts genom ett livscykelkostnadsperspektiv utifrån likvärdiga förutsättningar. Investeringskostnad och driftdata har inventerats från olika leverantörer och genom kontakt med tekniskt insatta. Kostnaden för de övriga åtgärder som krävs för att få maskinerna driftklara, har beräknats utifrån givna produktdata, referenser till andra projekt samt resonemang. Jämförelsen har utgått ifrån att det enda som krävts för att få maskinerna i drift är elinstallation, framdragning av rör till befintlig maskinlokal, att fjärrvärme, råvatten och el etc. redan finns i byggnaden. Den lösning som visat sig mest kostnadseffektiv är frikyla, strömmande vatten från borrhål samt bergkyla där en bergvärmeanläggning redan finns. Detta för att installations och driftskostnaderna är låga. De värmedrivna kylmaskiner som undersökts är främst absorptionskyla och sorptiv kyla som påverkas mycket av bränslepriset under driftsperioden, lasten, samt kundens effektbehov. Stora komfortkylankunder är lönsamma vid självkostnadspris för fjärrvärmen eftersom deras last är som störst då drivvärmen är som billigast under sommarhalvåret. Absorptionsmaskiner är intressanta från och med ca 600 kW kyleffekt för dessa kunder. Sorptiv kyla kan vara intressant i hela sitt effektomfång men endast om behandlingen av ventilationsluften vägs in. Vid rörligt el och fjärrvärmepris är kompressorluftkyla svårslagen tack vare aggregatets flexibilitet. Om den som skall kyla har ett stort kylbehov och redan äger mark är snökylning ett möjligt alternativ. Erfarenheten av snökyla är dock begränsad eftersom endast ett fåtal sådana anläggningar byggts i Sverige.  I denna rapport ges en fingervisning om vilka kylalternativ som är intressanta för utlokaliserad kylproduktion ur Umeå Energis respektive kundens perspektiv. === This thesis aims to examine and compare decentralized chillers for the behalf of Umea Energi. Umea Energi supplies district heating and district cooling to the city of Umea. The district cooling network that distributes the district cooling has been expanded to meet increased future cooling needs. Despite the recent expansion there is still potential customers who cannot join the district cooling network, even though they are already connected to the district heating network. Currently district cooling is produced using district heat in high temperature driven absorption chillers at centralized facilities and then distributed through a district cooling network. This leads to the consequence that the temperature of heating water from the heating plant must be kept high enough to enable the absorption chiller to operate. This causes the temperatures in the district heating network to be relatively high. This in turn permits the operation of low temperature heat driven chillers to produce cooling on site for those customers who are unable to join the district cooling network. During the summer when there is a greater cooling demand, all district heat is produced by a waste disposal boiler. Because Umeå Energi receives payment for burning and disposal of the waste, the operational and fuel costs for the energy needed to operate the chillers becomes very low. In the comparison made in this report heat-driven and non-heat-driven chillers have been studied from a lifecycle cost perspective based on equal presumptions for the different chiller alternatives. Investment cost and operating data have been obtained from various suppliers and through contact with technical personnel. The cost of other measures required to get the chillers ready for operation is calculated based on product data, references to other projects, and own estimates. In the comparison it has been assumed that the electrical installations, construction of heat and cooling tubes to an existing machine house were the only thing that was needed to make the chillers operational. District heating, raw water and electricity etc. were assumed to already be connected to the building.    The solution proven to be most cost-effective was free cooling, flowing water from boreholes and cooling against boreholes where geothermal compressors are already in use for heating. This is because of the installation and operational costs being very low. The different heat-driven chillers that have been examined are primarily absorption chillers and desiccant cooling systems, which are mostly effected by the fuel prices during the period of operation, operation load and the chilling power requirement. Big comfort cooling customers are profitable at the self-cost of district heat produced by waste from about 600 kW cooling load. These customers have their highest cooling load when the district heat is at its lowest price during the summer. The desiccant cooling systems could be interesting throughout its entire power range but only when taking in to consideration the air treatment function that is provided. From the customers perspective a moving electricity and district heat price makes the heat driven alternatives less interesting in favor of air cooled compressor chillers. Air Compressor chillers offer more flexibility and are only less interesting when the possibility of free cooling or use of existing geothermal facilities for cooling exists, or when Umea Energi is the producer of cooling at self-cost. If the cooling load is great and bigger land areas are available snow cooling could be an interesting option. The experience of snow cooling is today limited because of few facilities of this kind have ever been built in Sweden. This report aims to give an indication of which cooling technique that is of interest for decentralized cooling from the perspective of Umea Energi and the customer. === <p>Examensarbetet utfördes för A o värme, Umeå Energi AB</p><p>Handledare vid företaget: Johan Brändström</p><p>[e-mail]</p>