Effektivt högtemperaturlager ska bekänna färg

Annons

Under en gräsmatta i Emmaboda finns ett av landets två högtemperaturlager, och det enda i drift. Det laddas sedan två år för att kunna lagra 3,8 GWh värme och till vintern leverera med en verkningsgrad på 70 procent. Det går någorlunda enligt planerna.

Ett antal äppelträd försvann när pumptillverkaren Xylem i Småland inledde ytterligare ett energiprojekt. Företaget hade redan vidtagit åtgärder för att minska värmebehovet från elva GWh per år till fem, först och främst genom att effektivisera.
- Vi började förstås med de lågt hängande frukterna, berättar Leif Rydell, energiansvarig och eldsjäl.
Den energifrukt som var lättast att nå efter effektiviseringen var återvinning av spillvärme, genom att anlägga ett värmelager i marken. En rektangel på 60 gånger 40 gånger meter av gräsmattan där äppelträden växer beräknades räcka för att spara ytterligare 2,5 GWh och halvera behovet av fjärrvärme. Några träd med små sötsura rödkindade äpplen blev kvar.
140 borrhål

Med hjälp av geologiprofessorn och energikonsulten Olof Andersson kom företaget fram till att den optimala storleken för energilagret var 300 000 kubikmeter berg perforerat av 140 stycken 150 meter djupa hål, med en diameter av elva centimeter.  Det skulle handla om ett högtemperaturlager med en arbetstemperatur på mellan 40 och 60 grader Celsius, vilket ger flera fördelar som kan sammanfattas som högre verkningsgrad.
- Lagret är dimensionerat för 3,8 GWh och med en verkningsgrad på 70 procent betyder det att vi kan plocka ut 2,6 GWh.
I dag, två år efter att lagret togs i drift, syns ingenting av det här annat än några gråmålade lock för det rör som används för inspektion. Gräsmattan ser nästan ut som om den alltid funnits där, komplett med klöver och allt.

Intill lagret finns hus som byggdes för verksamheten år 1901. Då handlade det om gjutformar för glasbruken nästgårds. Allteftersom de blåvita industribyggnaderna ersatt de röda stugorna, har verksamheten övergått till pumpar för världsmarknaden.

Luleå först ut
Pumparna säljs med argumentet att de är energieffektiva. Då måste företaget se om sitt eget hus och det är en anledning till den tidiga satsningen på energieffektivisering.
Att satsa på högtemperaturlager kan sägas vara framsynt och ovanligt, men tidigt ute är man inte i det här fallet. Redan på 1980-talet fick Luleå tekniska högskola ett liknande lager. Men trots att det fungerat så har det inte fått några efterföljare förrän nu.

Leif Rydell pratar om en högtemperaturkudde under marken. På ytan märks det inte alls att temperaturen i backen för dagen är uppe i 33 grader, eftersom ett tjockt isolerande lager av sand, skumglas och jord finns däremellan.

De blåvita hus där tillverkningen sker syns på andra sidan Lyckebyån. Det var ån som avgjorde placeringen historiskt, när vattenkraften levererades direkt utan en omväg via elgeneratorer. Värmen kom från tall, gran och björk som fortfarande växer tätt kring industriområdet.

Behovet består i dag av 110 000 kvadratmeter yta som behöver värme och 1 200 anställda som behöver tappvarmvatten. Tillflödet är 40 GWh el från Kalmar Energi och 5 GWh fjärrvärme från kommunen.
- En sådan här dag laddar vi lagret med 20 000 kWh, säger Leif Rydell.

Värmen transporteras på åbottnen
De lediga asfalterade platser som finns på fabriksområdet räckte inte för lagret och därför transporteras all värmen bort från själva industriområdet, vidare på botten av ån till gräsmattan omkring 100 meter bort. I det varma röret i kulverten under glittrande vattenytan är temperaturen uppe i 47 grader, medan temperaturen i det kalla röret är lite drygt 30 grader, alltså strax under temperaturen i lagret.

Mellan 80 och 90 procent av värmeenergin kommer från det blåvita hus där alla portar är öppna och där det luktar metall. I det hetaste rummet gnistrar det när Henning Pedersen slaggar ugnen och ser till att järnblandningen som används för att gjuta pumphusen får den rätta sammansättningen. Ugnens effekt är 5 MW och i smältan är temperaturen 1 400 grader. 18 GWh el per år används här. Det är så hett att Henning Pedersen måste skydda sig med ett visir när han slaggar.
- Det är klart det är varmt men det har blivit mycket bättre, säger Henning Pedersen.

Ger kyla också
Att det blivit svalare har med den nya energisatsningen att göra. Intill gjuteriet finns en värmepump med en värmeeffekt på 600 kW. En välkommen bieffekt är att den också ger 450 kW kyla. Men mesta energin tas från ugnens kylvatten, där temperaturen är 70 grader.

Näst varmast är den verksamhet där metallen gjuts till pumphus. Därutöver kommer spillvärme från måleriverkstad, härdugnar, pumpprovning, datorhall, ventilation och annat som levereras till företagets interna värmenät via värmeväxlare och värmepumpar. Kalla vinterdagar köps även fjärrvärme.
- Det är svårt att få in alla värmekällor i rätt ordning med rätt temperatur, med den som har högst temperatur sist, berättar Leif Rydell.

Via en värmeväxlare i apparathuset överförs hettan från fabriken till grundvattnet i borrhålslagret. Grundvattnet pumpas ner i en stor värmeväxlare som består av koaxialrör av värmetålig plast i de 140 borrhålen som borrats med fyra meters mellanrum på parkeringsplatsen.  Det krävs ungefär 10 kW för att klara det uppdraget.

Neråt går grundvattnet inuti de tio centimeter tjocka plaströren. Det strömmar sedan ut ur röret genom en dysa på 150 meters djup och flödar sedan uppåt i mellanrummet på fem millimeter mellan rörens yttervägg och bergväggen. Där blir det direkt kontakt mellan det uppvärmda vattnet och det berg som ska värmas upp. Det ger bättre värmeöverföring än i U-rör. Turbulens från flänsar med tio meters mellanrum förbättrar värmeöverföringen från vattnet.

Ingen miljöfarlig vätska behövs
Den här metoden går att använda eftersom temperaturen i lagret alltid är hög, utan risk för att vattnet fryser. Därför behövs ingen miljöfarlig antifrysvätska som riskerar att spridas när vattnet sipprar iväg genom sprickor.

En finess med systemet är att det bara är att vända på flödet när värmen ska användas. I vinter ska förhoppningsvis lagret kunna börja leverera värme tillbaka till verksamheten. Men innan det kan ske måste temperaturen i lagret höjas till minst 40 grader.

Egentligen borde temperaturen ha varit 35 grader nu, alltså två grader högre än vad som är fallet. Men projektet har blivit fördröjt. För det första var det svårare att borra än beräknat, beroende på att berggrunden hade fler sprickor än vad man planerat för och på att det var oväntat svårt att arbeta under vintern. Vintern 2010, då arbetet skedde, var också rekordkall med temperaturer under minus 20 grader Celsius. Några av hålen hamnade snett och i ett fall genomborrade ett hål ett annat. Några borrhål gick inte att använda alls.
- Ska man borra ett energilager ska man göra det under sommaren, det vet vi nu.

Avgasning vid undertryck
Sedan uppstod det största problemet. Inne i det röda apparathuset med vita knutar, fick man lägga till utrustning för att separera gaser från vattnet som pumpas upp. Att få tag på utrustning var inte lätt eftersom avgasningen här sker vid undertryck istället för övertryck, vilket är det vanliga.

Ett mindre problem var rost på värmeväxlare under inkörningen, när temperaturen på vattnet från borrhålet fortfarande höll den naturliga temperaturen sju grader. Det ledde till kondens. Men nu är rosten övermålad, temperaturen högt över daggpunkten och problemet löst.

Men än går alltså flödet bara åt ett håll och det finns inget säkert svar på om systemet kommer att kunna återvinna 2,6 GWh värme.  Leif Rydell berättar att en student från universitetet i Edinburgh räknat på hur det hela borde utvecklas, givet de förutsättningar som finns. Beräkningen stämmer med de temperaturer som uppmätts, så det ser bra ut vad gäller samstämmighet mellan teori och praktik.
- Till vintern är vi säkert igång, säger Leif Rydell.

Forskare ska studera lagret
I lagret finns mängder av temperaturgivare på olika nivåer.  Företaget har en tradition av att mäta sina energiflöden noggrant och det har bland annat använts när energilagret dimensionerats. Nu mäts hur energilagret fungerar. Tanken är att forskare också ska kunna använda informationen. Ett projekt i samarbete med Energimyndigheten diskuteras och Bo Nordell, professor vid Luleå tekniska universitet, är redan vidtalad för att göra arbetet.
- Jag tycker att det är viktigt att  projektet följs upp och får efterföljare. Det här kan ju vara ett intressant lager för stora solfångaranläggningar också. Vi har haft besökare från Sydeuropa här.

Företaget arbetar långsiktigt vad gäller energi. Hela projektet har tagit tio år från idé till förverkligande. Det är här eldsjälsbiten kommer in. Leif Rydell började sin yrkesbana som elektriker men med åren har han kommit att bli alltmer intresserad av miljö- och energifrågor och arbetar därför gärna för att genomdriva projekt som är bra för miljön.
- Det gällde att få med alla på banan och få igenom de ekonomiska kalkylerna, berättar Leif Rydell.

Han har förklarat och argumenterat men det hade förstås inte gått om det inte sammanfallit med företagets eget intresse, att leva som man lär.

Sedan finns det ju pengar att tjäna på investeringen också. Den beräknade återbetalningstiden på de 11 miljoner som investerats är fem år, medräknat ett statligt bidrag, Klimp, på 30 procent. Leif Rydell tror att det blir betydligt bättre än så, för ingen har ännu räknat på värdet av att Henning Pedersen och hans kollegor i gjuteriet har fått en svalare arbetsplats.

Kylan är nästan gratis
Att kyla ett gjuteri på traditionellt vis med kompressorer hade krävt en investering på tre miljoner och det hade aldrig gått att driva igenom, tror Leif Rydell. Men på det här sättet är kylan nästan gratis.
- Vi får också bättre processtabilitet och kan öka produktionen. Ett konkret exempel är måleriet. När vi ska måla produkterna kan vi utnyttja kyla från en värmepump, kyla snabbare och få ner ledtiden, säger Leif Rydell.

Nu när det här projektet börjar bli färdigt är det dags att fundera på nästa frukt. Leif Rydell anser att det måste bli vindkraft. Han argumenterar för att vindkraftverken inte behöver placeras på industritomten, där det för övrigt inte blåser så mycket, utan att det går att tillgodogöra sig kraft på långt avstånd genom olika former av samarbeten. Det ger el till stabilt pris och nu när priserna är på väg uppåt så… Och så är det klimatet, förstås.
Klart att man blir övertygad.

Text Kerstin Lundell, Energi & Miljö nr 9/12 sid 30-33
 

Annons