Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Lågtempererad fjärrvärme i Umeå
Umeå University, Faculty of Science and Technology, Department of Applied Physics and Electronics.
2015 (Swedish)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

People in today’s society are becoming more and more aware of how important it is to use energy as efficiently as possible. This is clearly noticeable by an increase in home produced heat with e.g. solar panels or heat pumps heating systems. These changing customer demands forces district heating technology to be redesigned, which is why there is an ongoing research regarding the next generation of district heating - low temperature district heating (LTDH). Umeå Energi is a district heating company which has noticed these changed customer requirements and are in the need to gain knowledge about the technology of LTDH and how it could affect their existing distribution networks. The purpose of this study is therefore to examine the conditions surrounding the integration of LTDH in parts of Umeå.

The technology of LTDH as well as its advantages and disadvantages are first described in this thesis. The next step was to decide the dimension of a secondary low temperature network by calculating heating requirements for domestic hot water demands as well as pipeline dimensions. To be able to create a low temperature part of the network, a heat exchanger was used. Simulations were then performed in the program NetSim to see how this network affected the existing primary net at Umeå Energi. The results showed that the existing network is not affected in any significant way.

The next step was to investigate how the so-called prosumers affected on the secondary network but also on the existing primary net at Umeå Energi. A prosumer is a costumer who is partly a consumer, who buys heat from Umeå Energi, and partly producing its own heat via e.g. heat pumps. Umeå Energi is meeting these changing customer requirements by allowing such a prosumer to store their eventual excess heat into the district heating network, and is also given the opportunity to buy heat at shortfall. The flow temperature of the water (60⁰C) that a prosumer wants to deliver to the network falls below the temperatures on the existing network, which is about 100⁰C but can also be higher than that. This is the biggest reason why prosumers must deliver their waste heat to a low temperature network.

A study in which waste heat from Akademiska Hus was delivered to the network was made to analyze how a prosumer may affect the district heating network. To be able to do that a simulation were made in NetSim based on different seasonal basis. The results showed that a prosumer does not affect the network in a noticeable way. However, during the summer months, the district heating network already has excess heat due to the use of waste as fuel. This means that the connection of prosumers will increase the excess heat in the net and therefore an investigation of the possibilities of using seasonal storage in the form of boreholes stock was made. Various cases were analyzed, and the biggest focus was on a case about the amounts of waste heat obtained from Akademiska Hus added to the excess heat Umeå Energi have in the current situation. The result shows that an investment of boreholes stock cannot primarily be seen as profitable for Umeå Energi, but this solution may meet the changed customer demands and may by that generate economic benefits in the long run. 

Based on the results of this analysis, it appears that Umeå Energi's existing distribution network is capable of connecting to a secondary low temperature network and also potential prosumers. This means that the implementation of LTDH could lead to economic benefits for Umeå Energi. 

Abstract [sv]

Fjärrvärmebranschen står inför en utmaning då samhället befinner sig i en förändringsfas. Samhället blir mer och mer medvetet om hur viktigt det är att använda energi så effektivt som möjligt. Detta märks tydligt genom en ökning av egenproducerad värme från exempelvis solpaneler eller värmepumpar som uppvärmningssystem hos bebyggelser. I och med dessa förändrade kundkrav måste fjärrvärmetekniken designas om, vilket är orsaken till varför forskning pågår angående nästa generations fjärrvärme – lågtempererad fjärrvärme (LTFV). Umeå Energi är ett fjärrvärmeföretag som har uppmärksammat dessa förändrade kundkrav och behöver få kunskap om tekniken bakom LFTV samt hur det skulle kunna påverka deras befintliga distributionsnät. Syftet med detta examensarbete är därför att undersöka förutsättningarna kring en integrering av LTFV i delar av Umeå.

I detta examensarbete beskrivs först tekniken bakom LTFV samt dess för- och nackdelar. Därefter dimensionerades en modell av ett sekundärt lågtempererat nät genom beräkningar av uppvärmningsbehov, tappvarmvattensbehov samt rörledningsdimensionering. För att göra nätdelen lågtempererad användes en värmeväxlare. Simuleringar utfördes sedan i programmet NetSim för att se hur detta nät påverkade det befintliga primära nätet hos Umeå Energi. Resultatet visade att det befintliga nätet inte påverkades i någon större grad.

Nästa steg var att undersöka hur så kallade prosumenter påverkade dels det sekundära nätet men också det befintliga primära nätet hos Umeå Energi. En prosument kallas en kund som delvis är en konsument, som då köper värme från Umeå Energi, och delvis producerar egen värme via exempelvis värmepumpar. Genom att låta en sådan prosument lagra sin eventuella överskottsvärme i fjärrvärmenätet, och sedan köpa värme vid underskott av värme från egenproduktion kan då Umeå Energi möta de förändrade kundkraven. Framledningstemperaturen på vattnet, ca 60⁰C, som en prosument vill leverera till nätet underskrider temperaturerna på det befintliga nätet, vilket är ca 100⁰C men kan tidvis vara högre än det. Det är den största anledningen till varför prosumenter måste leverera sin spillvärme till ett lågtempererat nät.

För att undersöka hur en prosument kan påverka nätet utformades en studie där delar av det spillvärme som Akademiska Hus erhåller levererades till nätet. Detta simulerades i NetSim utifrån olika säsongsfall och resultatet visade att en prosuments påverkan på nätet inte är märkbart. Under sommarmånaderna har dock fjärrvärmenätet värmeöverskott tack vare avfallsförbränning redan innan inkoppling av prosumenter och därför undersöktes möjligheterna till att använda säsonglagring i form av borrhålslager. Olika fall beräknades, och störst fokus lades på de spillvärmemängder som erhölls från Akademiska Hus samt den överskottsvärme som Umeå Energi själv erhåller från sin avfallsförbränning under sommaren. Resultatet visar att en investering av borrhålslager primärt inte kan ses som lönsamt för Umeå Energi. Dock kan de förändrade kundkraven, d.v.s. att låta prosumenter lagra överskottsvärme i nätet mötas i denna lösning och i och med detta är denna idé något som i längden kan generera ekonomisk vinst för företaget.

Utifrån resultaten från denna analys framgår det att Umeå Energis befintliga distributionsnät klarar av en inkoppling av ett sekundärt lågtempererat nät samt framtida prosumenter. Detta betyder då att en integrering av LTFV skulle kunna leda till ekonomiska vinster för Umeå Energi. 

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 69 p.
Keyword [sv]
lågtempererad fjärrvärme, prosument
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:umu:diva-105380OAI: oai:DiVA.org:umu-105380DiVA: diva2:839862
External cooperation
Umeå Energi
Subject / course
Energiteknik
Educational program
Master of Science Programme in Energy Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-07-08 Created: 2015-06-22 Last updated: 2015-07-08Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Lågtempererad fjärrvärme i Umeå(3492 kB)283 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3492 kBChecksum SHA-512
791210d41b476a4bf3afc64c790f0691b7175c953435cba10187a2ded5b24f49bf98a0d6e388b609beaaa344c5ea6308c85161e0b0cc9293eb215263b1449503
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Hellström, Josefin
By organisation
Department of Applied Physics and Electronics
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 283 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 748 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf