Solenergi i fjärrvärmesystem

Abstract

Solvärmesystem baserar sig på att absorbera solstrålningen i syfte att överföra dess energi till värme. Detta arbete behandlar möjligheterna för att producera fjärrvärme med solenergi, närmare bestämt solfångare. Solfångarna kan befinna sig antingen i fjärrvärmefastigheter och vara inkopplade till fjärrvärmenätet eller centraliserat i en solvärmepark. Arbetet baserar sig på litteraturanalys av tidigare forskning, information från fjärrvärmeproducenter och tillverkare av solfångare samt simuleringar på solvärmeproduktionen. Som andra källor har använts riktpriser från tillverkare av olika komponenter som behövs i systemet samt offertförfrågningar. Som slutresultat presenteras en teknisk lösning och en finansanalys för både distribuerad och centraliserad produktion. I fråga om distribuerad produktion visade det sig vara olönsamt att jämna ut överskottsvärmen till fjärrvärmenätet, eftersom prisskillnaden mellan den till nätet sålda energin och den köpta är stor. Det är mera lönsamt att använda en energibuffert i fastigheten. För centraliserade produktionen används ett befintligt fjärrvärmeverk på 5MW. Vid centraliserad produktion i samband med fjärrvärmeverk bör solvärmekretsen kopplas på retursidan så att den ej försämrar verkningsgraden för rökgastvättaren. En energibuffert på ca 100l/m² solfångare krävs för att effektivt kunna nyttja solenergin. Temperaturen på returen i fjärrvärmenätet påverkar betydligt verkningsgraden för solvärmekretsen. I södra Finland kan man producera ca 300 kWh/år och m² solfångaryta då nätets returtemperatur är 60 ºC. Vid en returtemperatur på 40 ºC kan man producera ca 445 kWh/år och m². Enhetspriserna blir då 17,49 €/MWh (40% investeringsstöd, 25 år livslängd).

Solar heat systems are based on absorbing solar radiation with the purpose of using the energy as a heat source. The purpose of this thesis is to examine the possibilities to use solar heat as means to produce district heating. There are several ways to collect solar energy but this thesis focuses solely on flat panel collectors. The collectors can either be installed in a centralized production facility or be distributed throughout the district heating network on properties. The thesis is based on literature analysis of earlier research, information from energy companies and a manufacturer of solar collectors. Simulations of energy production was also conducted. As a result a technical and financial analysis is presented both for distributed systems and centralized systems. In terms of distributed systems the conclusion was that it is financially better to use a local energy storage instead of selling energy that can’t be used in the property to the district heating network. The main reason for this was that the price difference on energy bought from the system and sold to the system is very large. For the calculations on centralized production an existing heat plant with a capacity of 5 MW was used. As a conclusion it was stated that the production has to be based on the return side of the system, and in such a manner that the return of the system is pre-heated before the main heat source. Possible systems for heat generation from exhaust gases is always to be prioritized. An energy buffer of at least 100 l/m² solar collector is required to reach good results. The temperature on the return side of the district heating system significantly affects the output of the solar collectors. In southern Finland it is possible to annually produce about 300 kWh/m² solar collector when the return temperature of the system is 60ºC. If the return temperature were to be 40ºC the corresponding number would be 445 kWh/m² solar collector. Energy prices with a lifespan of 25 years would be 17,49 €/MWh (40% investment aid).