Varmeplanlegging omfatter vurdering av mulighetene for bygge ut fjernvarme i ulike områder.  Varmeplanlegging bør i det minste omfatte følgende punkter:

• Innhenting av data om mulige kunder
• Vurdering av ENØK-potensiale
• Valg av energibærere
• Sammenlagring; graddagstall
• Varighetsdiagram
• Dimensjonering av varmesentral (grunnlast, spisslast, reservelast)
• Dimensjonering av fjernvarmenett
• Varmetap i fjernvarmenett
• Abonnentsentraler
• Valg av systemløsning; direkte og indirekte systemer
• Investeringer
• Årskostnader
• Internrente
• Nåverdi
• Følsomhetsanalyse
• Beregning av energipris; kjøp og salg
• Vurdering av miljøforhold
• Offentlig saksbehandling (fjernvarmekonsesjon, tilknytningsplikt, utslippstillatelser mv.)
• Uttegning på kart
• Utvikling av prosjekt, organisering av fjernvarmeanlegg

Mulige kunder i fjernvarmeanlegg omfatter bl.a.:

• Eksisterende bygg med vannbåren varme

• Bygg med elektriske varmebatterier (mulig konvertering til vannvarme)

• Bygg hvor det forventes ombygging/rehabilitering

• Planlagte utbyggingsområder

• Brukere av prosessvarme.

 

Opplysninger om mulige abonnenter kan hentes fra mange kilder: Energiverkene har oversikt over brukere av kjelkraft Brann- og feiervesen har oversikter over nedgravde oljetanker og skorsteiner Energiverk, ENØK-sentere, kommuner, rådgivende ingeniører etc. har ofte oversikt over tidligere utarbeidede varmeplaner Kommunenes tekniske etat har ofte oversikt over oppvarmingssystemene i kommunens bygg Kommuneplaner, reguleringsplaner og utbyggingsplaner gir grunnlag for å estimere fremtidig energibehov Statsbygg har oversikt over oppvarmingssystemet i alle statlige bygg Befaring i aktuelle områder avdekker ofte påfyllingsstusser for olje samt skorsteiner, hvilket er et tegn på oljefyringsanlegg Lokale rørleggere har ofte god kunnskap om vannvarmeanlegg i nærområdet. Når en skal kartlegge energiforbruket i eksisterende bygg, bør en om mulig få frem opplysninger om energiforbruket de to siste årene.  En må skille mellom energiforbruk som kan erstattes av fjernvarme og annet energiforbruk.  Det må tas hensyn til årsvirkningsgrader i kjelanlegg.

Figur 1: Opplysninger om energiforbruk er tilgjengelig fra mange kilder

En kan ikke uten videre benytte opplysninger fra leverandører av kjelanlegg, da den virkningsgraden som oppgis er såkalt momentanvirkningsgrad, som ikke tar hensyn til stillstandsperioder, dellast mv.  Selv om momentanvirkningsgraden til en oljekjel oppgis til f.eks.90%, kan godt årsvirkningsgraden  være 70% eller lavere.

 

Det er en tendens til å overvurdere brukstiden (les forøvrig om varighets-diagrammer) for energi til oppvarming/-tappevann i bygg. En har videre ofte urealistiske forventinger mht. utbyggings-takt for nye områder. Når en innhenter opplysninger om energibehov i eksister-ende bygg, er det videre viktig å kritisk vurdere ENØK-potensialet i aktuelle bygg, slik at en ikke overvurderer energi-behovet. Det finnes ulike normer og standarder for vurdering av energiforbruk i ulike typer bygg, som vist i tabellen til høyre.

Tabell 1: ENØK Normtall kontorbygg - Sør-Norge innland Kilde: Manual for Enøk Normtall (ENSI AS 1999) Utførelse bygg Eldre bygg  Byggeforskrift 1987 Byggeforskrift 1997 Forbruk kWh/m2 W/m2 kWh/m2 W/m2 kWh/m2 W/m2 1. Oppvarming 94 52 62 39 44 31 2. Ventilasjon 32 42 35 48 24 33 3. Varmtvann 10 6 10 6 10 5 4. Vifter/pumper 17 6 21 8 17 5 5. Belysning 32 16 32 16 26 13 6. Diverse 24 14 24 14 24 14 7. Kjøling 4 15 4 15 4 15 SUM 213   188   149

Både for eksisterende og planlagte bygg bør en kritisk vurdere opplysninger om energiforbruk.  Blant annet følgende kilder kan benyttes for vurdering av fremtidig effekt- og energibehov:

• NS 3031: Norsk standard for beregning av bygningers varme- og effektbehov
• NS 3032: Norsk standard for bygningers energi- og effektbudsjett
• Normtallspermen: Videreføring av NS 3032 (Utgitt av NVE/EnFo).

Når en skal kartlegge energiforbruket i eksisterende bygg, bør en om mulig få frem opplysninger om energiforbruket de to siste årene.  En må skille mellom energiforbruk som kan erstattes av fjernvarme og annet energiforbruk.

Fyringssesongen regnes ofte fra første døgn om høsten når døgnmiddeltemperaturen kommer under 11 ºC og til det første døgnet om våren når døgnmiddeltemperaturen passerer 9 ºC.  Det norske meteorologiske institutt har oversikt over graddagstall, både normale og faktiske graddagstall for de enkelte år. Energibehovet i et vannvarmesystem er ofte ikke 100% graddagsavhengig, da en har temperaturuavhengig forbruk av varmt tappevann mv. En må derfor kun graddagskorrigere den delen av energien som går til oppvarming.

Graddagskorrigeringen skjer på følgende måte:

Varmesentraler har behov for kjeler som dekker flere typer behov:

• Grunnlast

• Spisslast

• Reservelast

• Sommerlast.

Grunnlast

Med grunnlast mener vi effekten opp til et visst nivå.  Dette er den effekten som skal til for å dekket det aller meste av årlig energibehov på en mest mulig lønnsom måte.  For et fjernvarmenett med en brukstid på ca. 2.000 timer, som vil være en typisk brukstid for et mindre fjernvarmenett på Østlandet, regner en med at følgende effektdekning for grunnlastkjeler vil gi en relativt optimal løsning.

• Biobrensel:       40% (ca. 80% energidekning)
• Varmepumpe:  40% (ca. 85% energidekning).

Grunnen til at varmepumper får en bedre energidekning enn biobrenselkjeler, er at et biobrenselanlegget ikke vil få tilfredsstillende driftsforhold (og dermed økte utslipp) når effekten kommer under 20-25% av maks. effektbehov.

Det er mange eksempler på at en benytter for store grunnlastkjeler.  Det er en misforståelse at kjeler som benytter fornybar energi skal dimensjoneres for maks. effektbehov.  Slike kjeler vil enten få uakseptable forbrenningsforhold og dårlig energiutnyttelse hvis de opereres hele året.  I tillegg vil slike anlegg bli meget kostbare og i mange tilfelle direkte ulønnsomme.

Spisslast

Med spisslast mener vi den tilleggseffekten over grunnlasten som skal til for å få dekket maks. effektbehov i et varmesystem.  Hvis grunnlasten f.eks. dekker 40% av maks. effektbehov, vil spisslasten utgjøre 60% av maks. effekt i varmesystemet.  Dette er illustrert i Figur 5.

Det er viktig å være klar over at en ikke kan basere seg på tilfeldig kraft som spisslast, da denne kan kreves utkoblet.  En må derfor sikre seg med energibærere som olje eller gass.  Det er selvfølgelig ikke noe i veien for å benytte kjelkraft som spisslast i perioder hvor den er tilgjengelig til en akseptabel pris.

Reservelast

På fastbrenselanlegg som biobrenselanlegg eller avfallsforbrenningsanlegg må en gjøre regning med planlagt og uforutsett stans. Dette kan skje i perioder med høyt effektbehov.  Vi må derfor sikre oss med reservekjeler, som setter oss i stand til å dekke energibehovet selv om grunnlastkjeler faller ut.  Reservekjeler og spisslastkjeler bør sees i sammenheng.  En kjel kan godt dekke flere behov samtidig.

Sommerlast

Når en benytter biobrensel, vil ofte effektbehovet i deler av året bli så lav at en bl.a. av driftsmessige og miljømessige grunner bør stenge anlegget.  Dette skjer som regel midt på sommeren, hvor en ofte har tilgang på rimelig kjelkraft.  Det kan derfor være optimalt å anskaffe en mindre elektrokjel for å dekke dette behovet.  Den kan selvfølgelig også benyttes som spisslastkjel, så fremt det er tilgjengelig rimelig kjelkraft i perioder hvor grunnlastkjelen ikke dekker effektbehovet.

Ulike typer energiressurser kan være aktuelle for fjernvarmeanlegg.  Blant disse kan nevnes:

• Grunnvarme/varmepumper

• Vassdrag/varmepumper

• Kloakk/varmepumper

• Spillvarme

• Ren biomasse

• Avfallsbasert biomasse

• Restavfall.

Det er viktig å fremskaffe data om tilgjengelige energiressurser, både priser og kvanta.  Vi skal ikke gå nærmere inn på ulike varmepumpeløsninger her, men nevne at en i slike sammenhenger må ha i mente at varmepumper benytter betydelige mengder elektrisk kraft.  Det er ikke uvanlig at en må benytte 1 kWh elektrisk kraft pr. 3 kWh varme en produserer.  Dette medfører at en er avhengig av prisen på elektrisitet.  Videre vil en i mindre grad enn for fjernvarme basert på energibærere som biomasse og avfall bidra til begrensning av det norske el.forbruket.

Biomasse

Figur 10.  Tilgjengelige biobrenselressurser i Norge

Fjernvarmeanlegg som skal benytte biomasse krever kartlegging av tilgjengelige brensler i rimelig nærhet av anlegget. Flere typer biobrensler kan i utgangs-punktet være aktuelle: Halm Pellets/briketter Flis/bark. Det er tilgjengelig betydelige kvanta fastbrensler i Norge.  Dette er vist i Figur 10.  Selv om det skjer en storstilt utbygging av fjernvarme, vil det være tilgjengelig enkelte biomasseressurser til moderate priser.

Halm vil som regel være lite aktuelt som brensel, pga. høyere pris enn for eksempel flis. Det stilles dessuten større krav til teknologien i halmfyringsanlegg enn flisfyringsanlegg, da halmens aske har et mye lavere smeltepunkt enn flisaske, noe som medfører at tilfredsstillende halmfyringsanlegg vil bli mer kostbare enn flisfyringsanlegg. Ved ca. 20 norske møller og kornmottak er det installert relativt rimelige forbrenningsanlegg for kornavrens. Denne teknologien kunne i utgangspunktet også benyttes til å brenne halm. På grunn av kornavrensens tilsvarende lave askesmeltepunkt som for halm, må anleggene stort sett operere med så lav forbrenningstemperatur at det ikke er mulig å oppnå tilfredsstillende forbrenningsforhold. En bør derfor være varsom med å basere seg på bruk av denne teknologien.

Pellets og briketter er rent teknisk egnet som brensel i grunnlastkjeler i fjernvarmenett. Prisen på pellets og briketter ligger imidlertid høyere enn flis.  Det er derfor lite aktuelt å basere seg på bruk av pellets eller briketter i større fjernvarmeanlegg.  For mindre nær- eller fjernvarmeanlegg kan derimot disse brenslene være aktuelle.

Når en vurderer aktuelle brensler for de enkelte prosjektene, bør en ha i mente at små anlegg som regel bør benytte mer eller mindre homogene brensler, som krever enkel innmatingsutrustning. Større biobrenselanlegg er gjerne utstyrt med mer robust innmatingsutrustning og er dimensjonert for å håndtere et bredt spekter av biobrensler.

Det er viktig at en kritisk vurderer tilgangen på brensel og at en sikrer at en ikke blir avhengig av brensel fra én leverandør, noe som kan bli dyrt i lengden. I denne sammenhengen kan nevnes at en ikke bør ta utgangspunkt i åpenbart lave introduksjonspriser fra profesjonelle brenselleverandører uten at de er villig til å gi prisgarantier i mange år.

Avfallsbaserte biobrensler

Det er tilgjengelig ulike typer avfallstrevirke til priser som ofte ligger betydelig under prisen på ren (jomfruelig) biomasse.  Så fremt en ikke benytter skogsbrensel eller biprodukter fra trelastproduksjon o.lign. kreves det imidlertid at forbrenningsanlegg som benytter de aktuelle brensler er tilpasset EUs direktiv for avfallsforbrenningsanlegg.  Dette innebærer strenge tekniske krav til forbrennings- og gassrenseanlegg, noe som de færreste biobrenselanleggene er i stand til å oppfylle. En bør derfor krittisk vurdere om slikt brensel er aktuelt når en planlegger fjernvarmeanlegg.

Ved etablering av varmesentral basert biomasse og/eller fossile brensler vil en måtte ta hensyn til følgende miljøvirkninger:

Morten H. Soma har gjennom en periode på nærmere 15 år vært med på kartlegging av fjernvarmemulighetene i en rekke større og mindre tettsteder på Østlandet. Gjennom dette arbeidet har en foretatt systematisering av teknisk, økonomisk og miljømessig informasjon om varmesentraler og fjernvarmeanlegg. Blant byer og tettsteder Soma har utarbeidet varmeplaner for eller hvor en har vurdert fjernvarme på et overordnet nivå kan nevnes:

• Gjøvik
• Lillehammer
• Nannestad
• Lillestrøm/Kjeller
• Bergermoen i Jevnaker
• Skarnes
• Brandbu
• Lena
• Jessheim
• Lørenskog
• Svarstad
• Hensmoen nord for Hønefoss
• Hønefoss.

Soma Miljøkonsult kan også bidra med følgende innen varmeplanlegging og fjernvarme:

• Spredningsberegninger og søknader om utslippstillatelse
• Søknad om fjernvarmekonsesjon
• Søknad om tilskudd til fjernvarmeanlegg
• Assistanse ved etablering av fjernvarmeanlegg; prosjektering mv.