Kronik: Vigtigere at udbrede varmepumper end at koble dem til varmelagre

Vindkraft spiller en nøglerolle i planerne om at udfase fossile brændsler i det danske energisystem, og det er målet, at vindkraftandelen skal øges til 50 pct. allerede i 2020. En storskala-implementering af individuelle varmepumper kan være et vigtigt skridt i retning af at understøtte en effektiv indpasning af vindkraft.

Det er ikke lige så afgørende, om varmepumpernes elforbrug gøres fleksibelt via varmelagre. Det er et af analyseresultaterne i et ph.d.-projekt, jeg for nylig har gennemført ved Afdelingen for Systemanalyse, DTU Management Engineering.

I ph.d.-studiet er udført modeludvikling, der gør det muligt at repræsentere varmepumper i samspil med en række forskellige mekanismer til lagring af varme: 1) Intelligent varmelagring i bygningskonstruktionen; både for huse med radiatorvarme og huse med gulvvarme, 2) Akkumuleringstanke til rumvarme samt 3) Beholdere til varmt brugsvand.

I modellen optimeres det samlede el- og varmesystem, hvor varmepumperne og varmelagrene indgår som en integreret del. Ved optimeringen minimeres de samlede omkostninger i systemet, og modellen optimerer både investeringer i kapaciteter samt driften time for time (inkl. elhandel med nabolande).

Analyserne peger på, at det i et dansk systemperspektiv mod 2030 er fordelagtigt at installere varmepumper i boliger uden for fjernvarmeområder. Den øgede elektrificering kan fremme udbygningen med vindkraft svarende til en betydelig stigning i vind-elproduktionen. Samtidig kan brændselsforbruget og omkostningerne for systemet reduceres væsentligt, når varmepumperne vælges frem for de nærmeste konkurrenter – naturgasfyr og træpillefyr. Derved kan varmepumperne bidrage til at udfase fossile brændsler i varmeforsyningen og samtidig mindske presset på de begrænsede biomasseressourcer.

Forklaringen bag varmepumpernes systemfordele skal dels findes i deres høje energieffektivitet og samfundsøkonomiske konkurrencedygtighed. Derudover har de selv uden fleksibel drift en elbehovsprofil, som gør dem velegnede til at integrere vindkraft: Varmepumpernes drift er fordelt over mange timer i døgnet og i kolde perioder er både varmebehov og vindkraftproduktion ofte høj.

Det står i modsætning til f.eks. elbiler, der i en situation uden intelligent ladning typisk vil have et elforbrug, der er koncentreret i de få timer, hvor elsystemet er mest belastet. Den politisk besluttede udfasning af kul på danske kraftværker mod 2030 giver desuden særligt gode forudsætninger for at anvende vindkraft til at dække elforbruget til varmepumperne (suppleret af termisk produktion).

Med varmelagre kan driften af varmepumperne prioriteres efter timer med lave elpriser, og spidserne i elforbruget kan udglattes. Den største fordel ved dette er, at behovet for spids- og reservelastkapacitet kan reduceres – i Danmark med op til 300-600 MW svarende til et stort kraftværk. Samlet set er der dog kun identificeret moderate systemgevinster ved varmelagrene: Vind-elproduktionen kan øges marginalt og reduktionen i brændselsforbrug og systemomkostninger er også til at overse.

Resultaterne indikerer, at det er vigtigere at realisere en storskala-implementering af varmepumperne end at sørge for fleksibel drift af dem. Således er det vigtigere at sikre, at varmepumperne er privatøkonomisk attraktive for forbrugerne end at fremme anvendelsen af varmelagre.

Ph.d.-afhandlingen, ”Wind power integration with heat pumps, heat storages, and electric vehicles – Energy systems analysis and modelling” er offentlig tilgængelig. Både model og resultater er publiceret i peer-reviewede internationale tidsskrifter. Karsten Hedegaard er i dag Energianalytiker ved Ea Energianalyse A/S.

Emner : Varmepumper
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Energidebatten er fyldt med holdninger (mine egne inklusiv). Uden vidensbaserede input til debatten, især den, der berører cost benefit, så forbliver holdningerne ukvalificerede og man kommer til at få sager a la solcellesagen, der bunder i en fejlpræmis og -slutning om at al grønt er godt og derfor er al grønt LIGE godt, selv hvor den er meget dyrere.

Til selve konklusionen kan man lave den øvelse at forestille sig de to scenarier, et hus med gasfyr eller med varmepumpe. Med gasfyret forbruger huset gas når det er koldt og har ingen indflydelse på elforbruget. Med varmepumpe, så udvides elforbruget, som til en vis grad korrelerer med vindkraftproduktionen (og derved i sig selv bliver en større procentvis aftager af vindkraft end gennemsnitlig elforbrug), hvilket i sig selv kan speede opsætningen af vindkraftkapacitet op med mere end den procentvise øgede forbrug som varmepumpen medfører og den sparede gas kunne, med dobbelt effektivitet, dække resten ind.

  • 7
  • 0

Energidebatten er fyldt med holdninger (mine egne inklusiv). Uden vidensbaserede input til debatten, især den, der berører cost benefit, så forbliver holdningerne ukvalificerede og man kommer til at få sager a la solcellesagen, der bunder i en fejlpræmis og -slutning om at al grønt er godt og derfor er al grønt LIGE godt, selv hvor den er meget dyrere.

Til selve konklusionen kan man lave den øvelse at forestille sig de to scenarier, et hus med gasfyr eller med varmepumpe. Med gasfyret forbruger huset gas når det er koldt og har ingen indflydelse på elforbruget. Med varmepumpe, så udvides elforbruget, som til en vis grad korrelerer med vindkraftproduktionen (og derved i sig selv bliver en større procentvis aftager af vindkraft end gennemsnitlig elforbrug), hvilket i sig selv kan speede opsætningen af vindkraftkapacitet op med mere end den procentvise øgede forbrug som varmepumpen medfører og den sparede gas kunne, med dobbelt effektivitet, dække resten ind.

En noget subjektiv holdning uden sammenhæng med virkeligheden hvis der udrulles enorme varmepumpekapaciteter (individuel) i boligmassen.

JO det er da også et gode, at varmepumpen kan aftage møllestrømmen, når den forekommer og varme for den anden halvdel fra varmepumpen, kommer fra kraftværker hvor forholdet at varmepumpen mangedobler strømmen til varme, sammen med at halvdelen af brændslet kan blive til strøm, i praksis gør at brændslet fordobler 'sit' energiindhold til varme. Og i praksis en 4-dobling af brændslets energi til varme ( 4 gange varme fra varmepumpe og halvt mølle og halvt kraftværksstrøm)

Men det forhold der virkelig betyder noget, det er det her se http://nhsoft.dk/Coppermine1425/displayima... Ved Ringkøbing Fjernvarme kommer overvejende alt fjernvarmen fra gaskedel. Gas som via en gasmotor kunne yde strøm til individuelle varmepumper og når fjernvarmerør aftager spildvarmen fra el-produktionen i Ringkøbing...

Den rigtige balance mellem individuelle varmepumper og fjernvarme så får møllestrømmen adgang til stikkontakten... (istedet for el-patroner til fjernvarme)

  • 0
  • 2

Men hvor meget er det? Hvis vi forudsætter at 100.000 boliger med et standard varmeforbrug får varmepumper, så kræver de hver ca. 4kW varme om vinteren. Deres forbrug er i alt 400MW varme om vinteren og med varmepumper bliver det til 150MW el eller mindre. Det lyder ikke som et ekstraforbrug der rykker særlig meget i el-forsyningen.

  • 3
  • 0

Er en reduktion af spidslastkapaciteten med 5-10% lidt? Det lyder som billigere strøm i mine ører???

Det kunne også være rart at vide, hvilken COP-faktor man har benyttet for varmepumperne. Mange huse udenfor fjernvarmeområderne har absolut ikke gulvvarme, så man skal næppe sætte COP-faktoren særligt højt i sine beregninger...

Min erfaring er, at træpillefyr ofte viser sig billigst i landområder...

  • 3
  • 1

Træpiller se http://www.pillemadsen.dk/shop/rw-traepill... det svarer til en varmepris på 360 kr/mwh ex moms.

Nettoprisen på strøm fra stikkontakten er 700 kr/Mwh ved cop 3 er varmeprisen 233 kr/mwh.

Nu er der jo ikke moms på træpiller i Tyskland (udover den tyske moms, som er indeholdt i prisen du linker til).

Desuden så kan jeg ikke finde strøm til under 1,75 kr/kWh (incl. reduktion i pris, pga. el opvarmning). Dette giver så 58 øre/kWh ved COP 3. Et træpille fyr med 80% virkningsgrad vil kunne levere til 46 øre/kWh. Idag fås det betydeligt mere effektive træpillefyr end det. Mit eget er testet til 89-95% virkningsgrad (2,9-17,9 kW). Desuden som Stig skriver, så er der mange huse på landet hvor en COP 3 ikke vil være realistisk.

  • 4
  • 0

Hvorfor skal sammenligningen gå på et energisystem som varmepumpen som betaler hoved og røv i afgift mens pillefyret betaler ingenting. Strøm uden moms og afgift koster 0,7 kr/Kwh.

Det har du helt ret i, men sådan hænger finanseringen af velfærdssamfundet ikke sammen. Indtægten fra energiafgifter, vil aldrig blive mindre uanset hvor meget folk sparer eller vælger alternative energiformer. Jeg ville da også hellere have haft et jordvarme anlæg end et træpille fyr. Det er bare ikke økonomisk rentabelt, og ved brug af el er jeg også afhængig af diverse politikers hungren efter indtægter til statskassen. Træpiller vil jeg altid selv kunne skaffe.

  • 3
  • 0

Det er bare for lidt til at forrente merprisen for varmepumpeløsningen. Tilbagebetalingstiden for merinvesteringen afhænger kraftigt af COP-værdien (som igen afhænger af husets opbygning), men ofte kan merinvesteringen ikke betale sig.

  • 1
  • 0

Hvad mener du ?

Jeg forstår ikke dit indlæg. Er du løbet sur i enheder for energi og effekt ?

Jeg har konkret kendskab til en nyinstalleret luft-vand varmepumpe. Den bruger ikke nær den effekt du angiver, og årsforbruget (energi) er estimeret til 5 MWh/år incl. vand (børnefamilie i toplanshus). Estimatet er baseret på konkret måling og estimerede antal graddagetal/år (som jeg har konkret erfaring med at bruge som grundlag).

  • 1
  • 0

Jeg forstår ikke dit indlæg. Er du løbet sur i enheder for energi og effekt ?

  • som jeg læser kommentaren, drejer den sig om effekt, hvor der regnes med en COP lige under 3; jeg har intet problem med at forstå kommentaren - og de skønnede 4 kW passer også nogenlunde med effektudtaget (fjernvarme) om vinteren her i hytten! :)
  • 1
  • 0

Derudover har de selv uden fleksibel drift en elbehovsprofil, som gør dem velegnede til at integrere vindkraft: Varmepumpernes drift er fordelt over mange timer i døgnet og i kolde perioder er både varmebehov og vindkraftproduktion ofte høj.

Den økonomiske gevinst der ville være ved variabelt elforbrug kommer endnu ikke små kunder til gode. For at få timebaseret afregning til spotpris hos f.eks. Seas-NVE el. Jysk Energi skal man have et årligt forbrug på sin måler på mindst 100.000 kWh.

  • 1
  • 0

Karsten Hedegaard skriver: "Vindkraft spiller en nøglerolle i planerne om at udfase fossile brændsler i det danske energisystem, og det er målet, at vindkraftandelen skal øges til 50 pct. allerede i 2020".

Jeg forstår bedre og bedre, at den almindelige befolkningen tillægger vindkraft en enorm betydning, når de gang på gang præsenteres for sådanne skævvridende ord, som udfolder sig i indledningen til denne kronik.

Vindkraftandelen på 50% i 2020 er ikke energi-systemet, men kun i el-systemet ... og det er altså noget ganske andet!

Sagen er jo, at vindmøller i dag kun bidrager med 4-5% energi (og det gør de mildest talt noget ujævnt), for at dække vort samlede energiforbrug, nemlig omkring 40 Petajoule ud af et årligt energiforbrug på omtrent 800 PJ. Det er stort set det samme hvad afbrænding af affald i kraftvarmeværker bidrager med. Og i 2020? Tja, med lidt held 8% og så er der stadig tale om en ustyrlig el-produktion!

Og nej, jeg er ikke modstander af vindkraft, men jeg syntes det vil være dejligt, hvis befolkningen fik de rette informationer og dermed ikke, som mange jo gør i dag, tror at vindkraft skulle være vores redning mht. fremtidens energiforsyning.

  • 1
  • 0

Et standardhus der bruger 18MWh til opvarmning om året bruger i gennemsnit over et år 2kW, og dermed om vinteren ca 4kW varme. Dine 5MWh el med en COP på tre svarer jo til at du har brugt 15MWh varme. Nu kan jeg se at artiklen regner med mange flere huse der omlægges, så den el-effekt de bruger bliver tilsvarende større, men det ændrer ikke væsentligt ved at det kun er en meget lille del af det totale forbrug, og den del der kan varieres/udskydes/fremskyndes er endnu mindre. Alle disse våde drømme om at styre elforbruget til landets bedste falder på, at ingen personer ud over nogle andre, får nogle fordele. Jeg selv vil ikke ofre een eneste krone på at kunne styre mit energiforbrug, hvis ikke jeg kan se en gevinst i det. Hvis energileverandørerne ikke ønsker det, så kan jeg ikke se nogen ide i at gøre noget. Jeg bliver direkte harm, når der tales om at fjernvarmeselskaber kan få billig strøm til en dyppekoger, når vi andre ikke kan.

  • 2
  • 0

er uomgængelig samprod. af el og varme, som har den binding, at hvis der en kold og blæsende nat skal produceres varme, så er man nødt til samtidigt at prod. en vis mængde el, selv om der ikke er behov for el. - Den såkaldte bundne el-prod.. - Samtidigt prod. vindmøllerne masser af el, som kan give el-overløb, hvis den ikke kan eksporteres til lave priser. Derfor ville mulighederne for systemmæssigt at kunne indkoble passende mængder af private varmepumper have en dobbelt gunstig virkning ved sparet K/V-prod. i sådanne tilfælde. Dermed er mulighederne for "mølledrevne" dypkogere i varmeakkumulatorer på K/V-værkerne jo stadigvæk til stede. Så varmepumper har bestemt en vigtig rolle i det samlede intelligente energisystem.

  • 2
  • 0

Varmepumper til nedregulering i fjernvarmesystemet vil naturligt være effektbegrænsede på grund af prisen. Elkedler er væsentligt billigere, og vil derfor egne sig til spidsregulering.

  • 0
  • 0

så er man nødt til samtidigt at prod. en vis mængde el, selv om der ikke er behov for el. - Den såkaldte bundne el-prod..

Svend Aage.

Det er kun få - om nogen steder - hvor det er nødvendigt teknisk OGSÅ at producer el.

Alle gasfyrede motoranlæg kan skifte helt frit mellem KV og kedel. Kun bestemt af den elpris de kan opnå.

Lignende på de store tunge dampsystemer, hvor dampen kan bypasses turbine. Vi hører gerne hvor det ikke TEKNISK er muligt at skifte helt over.

  • 0
  • 0

Svend Aage.

Dit link henviser til en 12 år gammel rapport fra Energistyrelsen.

Rigtigt meget ER sket siden da. Bl.a. indførelse af det frie elmarked for decentral kraftvarrme.

Det jeg efterlyste var om der var TEKNISKE forhold der betød tvungen elproduktion ved behov for varme på et givent kraftvarmeværk. ? Og det ser jeg IKKE i rapporten.

Måske jeg overser noget ?

Hivs ikke der er TEKNISKE bindinger, må problemet kunne løses ved tilstrækkelige økonomiske incitamenter.

  • 0
  • 0

Fx denne rapp. er god belysn. af prob.

Ellers noget af en melding fra energistyrelsen (side 39): Ved at konvertere almindelig elvarme til fjernvarme øges den varmebundne produktion samtidig med at el-forbruget reduceres. Det medfører øget el-overløb. En mulighed for at reducere det fremtidige omfang af el-overløb ville derfor være at stoppe eller udskyde den igangværende el-varmekonvertering…

Altså stop udbygning med fjernvarme og vælg el-varme....

  • 0
  • 1

Prøv at se tingene i den store sammenhæng, som vi befinder os i, og som vi på fornuftig vis skal flette sammen fremover. I det givne system påpeger jeg blot fornuften i at inkorporere varmepumper med det beskrevne formål. Og selvfølgelig kan fremtidig teknisk udvikling ændre dette billede i form af, at fjerne/mindske koblingerne i K/V-prod. Men uanset hvor mange spidsfindigheder man kan opfinde, så har vi til givne tider givne K/V-behov, som skal dækkes med givne K/V-prod. Og i denne kabale vil tendensen til el-overløb forøges med større andel af prod. af vind-el; og varmepumper er et af midlerne til at udligne dette.

  • 0
  • 0

Prøv at se tingene i den store sammenhæng, som vi befinder os i, og som vi på fornuftig vis skal flette sammen fremover.

Jo men nu skal man jo lige forstå hvor meget en varmepumpe miljøbelaster i forhold til fjernvarme.

Fra en 3 år gammel byggemodning i Odense som skulle ha' fjernvarme se http://nhsoft.dk/Coppermine1425/displayima...

Hvis man har el-varme så miljø belaster varmen med 862 kg co2 pr. Mwh varme, fordi strømmen kommer fra et kul-kondensværk som afsætter spildvarme til havet.

En varmepumpe miljøbelaster med 308 kg co2.

I den virkelige verden er der ikke et eneste kraftværk som har noget kondens til at afsætte til havet når der er behov for varme, når fjernvarmerør skriger på varme.

Hvis man har fjernvarme og modtager fjernvarme fra et kul-kraftværk så miljøbelaster varmen med 118 kg co2, at det i den virkelige verden er sådan at kullet overvejende omsættes til fjernvarme fordi der ikke er noget efterspørgelse efter alt det strøm som fjernvarmebehovet afsætter. Men stadig så forbruger varmepumpen strøm fra et kul-kondensværk, selv om der i hele kongeriget ikke er et værk som afsætter varme til havet.

Men hvis man modtager fjernvarme fra et Naturgas kraftværk så miljøbelaster fjernvarmen negativ fordi Strømmen miljøbelaster jo med 862 kg co2 pr Mwh og da naturgas udleder mindre co2 end kul, så er miljøbelastningen fra fjernvarmen selvsagt negativ med hele 246 Kg co2 pr mwh.

  • 0
  • 1

Gammeldags ohmsk el-varme er yt, ingen tvivl om det! Men fidusen i min beskrivelse er jo netop, at varmepumper drevet med vind-el overtager fj.varme-prod. i perioder m. risk. for eloverløb, for at udgå den fj.varmen bundne el-prod. på de primære modtryksværker.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten