Spillvarme fra Borregaard til bruk som varmekilde i Østfold Energis fjernvarmeanlegg i Sarpsborg
Master thesis
Submitted version
Permanent lenke
http://hdl.handle.net/11250/2564784Utgivelsesdato
2018Metadata
Vis full innførselSamlinger
- Master’s theses (MINA) [668]
Sammendrag
Sarpsborg varmesentral eies av Østfold Energi, og forsyner bygninger i og rundt
Sarpsborg sentrum med fjernvarme. Grunnlasten produseres av varmepumper som
er tilkoblet to spillvarmekilder fra Borregaard og en el-kjel.
Oppgaven har sett på mulighetene for å tilkoble en ny, tredje spillvarmekilde fra
Borregaard for å øke varmeproduksjonen fra varmepumpene slik at de dekker en
større andel av grunnlasten. Det ble også undersøkt hvordan en eventuell ny
spillvarmekilde vil påvirke dynamikken i fjernvarmesystemet, og om en investering
kan være lønnsom.
Det ble laget flere simuleringsmodeller av fjernvarmesystemet i Excel. Modellene
bygger på termodynamiske prinsipper samt masse- og energibalanser. Modellene ble
deretter verifisert opp mot historiske loggede data fra Borregaard og Østfold Energi,
før de kunne brukes til å simulere fremtidige scenarioer.
Resultatene viser at det er mulig å heve varmeproduksjonen fra varmepumpene
betydelig ved å tilkoble en ny spillvarmekilde. Den økte produksjonen avhenger av
hvilken spillvarmeressurs som utnyttes, samt teknisk dimensjonering av systemet. En
implementering av en ren lavtemperert spillvarmekilde vil kunne føre til ønsket
varmeproduksjonen fra varmepumpene i opptil 80% av tiden.
Tilkoblingen vil trolig kunne tilføre tilstrekkelig energimengder til å tilfredsstille
eventuelle fremtidige utvidelser av varmepumpekapasiteten i varmesentralen.
Det er flere parametere som vil påvirke dynamikken i en utvidelse av
fjernvarmesystemet. Energitilførselen fra eksisterende varmekilder,
varmeoverføringsarealer i varmevekslere, tilført volum og temperaturen på
Glommavannet er parametere som i ulik grad vil påvirke varmeproduksjonen fra
varmepumpene.
Lønnsomhetsberegninger tyder på at prosjektet kan være lønnsomt. Med en kalkulert
investeringskostnad og gitte forutsetninger vil en ny lavtemperert spillvarmekilde
generere høyere økt varmeproduksjon fra varmepumpene enn hva som skal til for å
gi netto nåverdi lik null. Sarpsborg Varmesentral in Norway is owned by Østfold Energi, and it distributes
district heating to local buildings. The base load is produced by two heat pumps
attached to two waste heat sources from the Borregaard factories and an electric
boiler.
This thesis has considered the possibilities of attaching a new, third waste heat
source from the Borregaard factories to increase the heat produced from the heat
pumps. It has also been prospected how a new waste heat source will affect the
dynamics of the district heating system, and if an investment can be profitable.
Simulation models of the district heating system were created in Excel. The models
are based on the known principles of the thermodynamics, and the principles of
balance of mass and energy. The models were verified by testing on historical logged
data from Borregaard and Østfold Energi, before they were used for simulation of
future cases.
The results show a possibility for a significant increasement of heat produced from
the heat pumps with the attachment of a new waste heat source. The increasement
in heat produced from the heat pumps will depend upon which of the Borregaard
waste heat sources that is employed for district heating, and which technical
dimensioning that is chosen for the system. An implementation of a pure low
temperature waste heat source may provide the requested heat produced from the
heat pumps up to 80% of the time.
The attachment of a waste heat source will probably provide sufficient energy if the
capacity of the heat pumps were to be expanded in the future.
There are more parameters that will affect the dynamics of the district heating system
if an expansion is proceeded. The energy supply from existing heating sources, the
heat transfer areas in heat exchangers, added volume and the temperature of the
water in the river Glomma are all parameters that will affect the heat produced from
the heat pumps on various levels.
Basic economical profitability calculations imply profitability of the project. Based on
calculated investment cost and given conditions it may be concluded that a new
waste heat source can generate high enough heat produced from the heat pumps to
provide a net present value equal to zero.