Samarbete möjliggör värmeåtervinning
Värme från livsmedelsbutiker tas idag ofta inte till vara. Många butiker i innerstäderna har få alternativ för att använda den ”överskottsvärme” som genereras från kylsystemen, men med rätt förutsättningar kan energin bli en värdefull resurs.
Livsmedelsbutiker i innerstaden har få alternativ för att göra sig av med värme som genereras från deras kylsystem. Normalt används någon typ av fläktluftkylare, placerad på byggnadens tak eller ytterväggar, men på grund av estetiska skäl och buller är det inte alltid optimalt.
Det förekommer att livsmedelsbutiker använder sig av kommunalt vatten eller fjärrkyla för att kyla kondensorer i kylsystemet, vilket kräver enorma mängder vatten som är både kostsamt för butiken och slösaktigt eftersom både värmen och det kommunala vattnet går till spillo.
Att återvinna värmen och nyttja den till butikens egna uppvärmningsbehov är också en möjlighet. För butiker som inte har kontroll över fastighetens värmesystem är det däremot inte ett alternativ. Under de varmare perioderna finns knappt något uppvärmningsbehov, så kylsystemets kondensor behöver kylas på annat sätt. Beroende på om butiken har kall- eller varmhyra kan också butikens incitament att investera i återvinning av värmen skilja sig. Det finns alltså olika förutsättningar för en butik att återvinna värme. Några av hindren kan undvikas genom att få till ett samarbete mellan butiksägare och fastighetsägare gällande värmeåtervinning ur kylsystem [1].
Den här artikeln är baserad på ett examensarbete vid KTH som ingår i projektet ”Samverkan mellan livsmedelsbutiker och fastighetsägare” sponsrat av Energimyndigheten. Här beskrivs hur en livsmedelsbutik återvinner värme från kylsystemet och levererar det till fastigheten för förvärmning av tappvatten och värmesystemet. För att ett samarbete ska fungera som utmynnar i en optimal värmeåtervinning bör ett energiavtal skapas som anses rättvist för både fastighetsägare och ägaren av livsmedelsbutiken [1]. Ett sådant avtal kan utgöras av krav på leverans av värme, temperaturer och om den levererade energin ska kompenseras och i så fall till vilket värde [2]. Beroende på hur avtalet formuleras kan det påverka hur optimalt värmen tas till vara.
Fallstudie
Arbetet fokuserar på en butik belägen på gatuplan i centrala Stockholm, med en storlek på 390 kvadratmeter. I fastigheten finns även 25 lägenheter och två andra butiker, med en total yta för hela byggnaden på 3 760 kvadratmeter. Fastigheten är ansluten till fjärrvärmenätet.
Livsmedelsbutiken har sedan några år tillbaka investerat i ett kylsystem med koldioxid som köldmedium. Ett koldioxidsystem kräver högre arbetstryck än konventionella kylsystem, vilket resulterar i högre temperatur på den varma kondenseringssidan i kylsystemet, en god egenskap om värmen ska återvinnas. Värmen lagras i tre vattentankar, à 500 liter, som är kopplade som förvärmning till fastighetens uppvärmningssystem, varmvattensystem och slutligen till butikens eget ventilationssystem, se flödesschema i figur 1.
Värmen som butiken levererar till fastigheten sker utan ekonomisk kompensation. Utformningen syftar till att få ned returtemperaturen på vattnet så mycket som möjligt för att på så sätt kyla ned koldioxidsystemet och därmed få en hög prestanda på kylsystemet. Om vattnet inte kyler ned koldioxidsystemet tillräckligt kan kommunalt vatten gå in som reservkylning för att inte äventyra kylsystemets funktion.
Beräkningsmodeller
För att genomföra arbetet har två Excel-modeller använts. Den ena använder en energibalans för att beräkna hur tillgängligheten på värme som kan återvinnas varierar över året. Det andra verktyget beräknar optimalt kondenseringstryck för lägst totalkostnad med och utan värmeåtervinning, vilket möjliggör optimering av värmeåtervinningen.
I dag saknas mätning i anläggningen för att veta exakt hur mycket energi som återvinns. Istället samlades data in från kylövervakningssystemet som bearbetades för att få reda på hur mycket värme som kan tillföra fastighetens värmesystem och butikens ventilationssystem. Tabell 1 visar hur stor besparingen blir för butiksägaren då brukandet av kommunalt vatten minskar och tabell 2 för fastighetsägaren då fjärrvärmeanvändningen minskar när värmeåtervinningen är på plats.
Fastighetens värmebehov är under majoriteten av året betydligt högre än mängden energi som kan återvinnas ur kylsystemet, men under sommarhalvåret när knappt någon värme kan återvinnas behövs fortfarande spetskylning med kommunalt vatten. Figur 3 visar timkostnad för spetskylning med och utan värmeåtervinning. Framför allt sparar butiksägaren på samarbete med värmeåtervinningen, men potentiellt kan levererad värme till fastigheten öka.
För att undersöka systemets optimala driftförhållande för återvinning av värme användes ett verktyg skapat av Fabio Giunta och Samer Sawalha på KTH. Genom att öka kondenseringstrycket går det åt mer el till kompressorn i kylsystemet vilket medför en högre elkostnad för butiken, samtidigt som mer värme kan återvinnas då kondenseringstemperaturen ökar. Resultatet visade att om trycket i kylsystemet ökades något kunde mer värme återvinnas till en lägre totalkostnad.
I januari skulle ett högre kondenseringstryck i kylsystemet minska fastighetens fjärrvärmekostnad med cirka 4 400 kronor, men samtidigt ökar det butikens driftkostnad i januari med cirka 1 500 kronor. Det ska noteras att butikens historiska elpris användes i beräkningen, vilket låg på 0,812 kr/kWh inkluderande energiskatt på el.
För optimal värmeåtervinning behöver butiken alltså kompenseras för levererad värme, annars blir det optimala driftförhållandet för butiken ur ett ekonomiskt perspektiv att driva kylsystemet på ett lägre kondenseringstryck. Eftersom butiken tidigare använde tappvatten för kylning av kylsystemet sparar den ändå pengar på värmeåtervinningen, trots utan ekonomisk kompensation för värmen.
Energiavtal
Eftersom varje fall har olika förutsättningar ser det optimala energiavtalet olika ut, men det är inte säkert att det optimala energiavtalet i praktiken kan nås. Det kan exempelvis handla om att den ena parten inte känner att den vill stå för en viss kostnad eller är nöjd med värderingen av energin som levereras. Det är också lätt hänt att inget officiellt avtal skapas. Då finns inga krav på leverans av värme från fastighetens håll, men inte heller någon garanti att värmeåtervinningen avbryts ifall butiken byter ägare. När båda parter vinner på ett samarbete finns ibland en åsikt att den som vinner mest på samarbetet bör stå för drift- och investeringskostnaderna, men för att få ut maximalt värde av värmeåtervinningen behöver energi och ekonomiska flöden hänga ihop.
Referenser
[1] Termens J (2020). Samverkan för värmeåtervinning från livsmedelsbutiker. CIT Energy Management (Relivs).
[2] Lindberg U et al. (2018). Energi från hyresgästens kylsystem används i fastighetsägarens värmesystem: ett bidrag till ökad energieffektivisering. Belivs BF21.
Om förhållandena är rätta kan både butiksägare och fastighetsägare vinna på ett samarbete för värmeåtervinning. Samtidigt har återbetalningstiden med historiska elpriser varit snabb, sannolikt är den endast ett par år för det undersökta systemet. För att maximera värdet av samarbetet och mängden återvunnen värme kan systemet drivas på ett högre kondenseringstryck, men det kräver någon typ av kompensation för levererad energi. För att få till ett samarbete behövs information om hur ett välkonstruerat avtal kan öka det totala värdet av värmeåtervinningen och säkerställa att återvinningen sker även i framtiden.
Det undersökta systemet får idag ingen kompensation för värmen som levereras. Fastighetsägaren pekar på de stora besparingar butiksägare gör när de kan minska kylningen med kommunalt vatten, men om butiksägaren i framtiden får möjlighet att installera traditionella fläktkondensorer finns inte längre incitament för butiksägaren att fortsätta med värmeåtervinning. Utan ett genomtänkt energiavtal är ett samarbete alltså aldrig långt ifrån att avbrytas. Även om resultaten är tydliga är verkligheten som den är, och i slutänden är det viktiga att värmeåtervinning överhuvudtaget blir av.
Text: Edwin Andersson, civilingenjör Värmex
