Ammoniak, kolväten eller CO₂ – vilket ger bäst värmepumpsekonomi i fjärrvärmenät?
- för 16 timmar sedan
- 2 min läsning
Kan en storskalig värmepump konkurrera med biobränsle i ett befintligt fjärrvärmenät? Och vilket naturligt köldmedium ger bäst tekniska och ekonomiska förutsättningar?
I sitt examensarbete hos EKA har August Appelgren, student vid KTH:s institution för energiteknik, undersökt möjligheten att integrera en luftvärmepump på 15 MW i ett befintligt fjärrvärmenät i elområde SE4.
Studien jämför tre systemlösningar:
ett tvåstegssystem med ammoniak, R717
ett kaskadsystem med propan och isobutan, R290 och R600a
ett transkritiskt CO₂-system med ejektor, R744
En timbaserad simuleringsmodell användes för att jämföra systemens prestanda och ekonomi utifrån verkliga nättemperaturer och elmarknadsdata från 2025.
Fem viktiga slutsatser
1. Ammoniak gav bäst resultat i fallstudien
Tvåstegssystemet med ammoniak uppnådde ett genomsnittligt COP på 3,22 och en beräknad årlig nettobesparing på cirka 17,2 miljoner kronor. Det gav även det största beräknade investeringsutrymmet.
2. Kolvätekaskaden låg nära
Kaskadsystemet med propan och isobutan gav en beräknad nettobesparing på cirka 15,9 miljoner kronor. Systemet blev särskilt konkurrenskraftigt vid stora temperaturlyft.
3. Returtemperaturen kan förändra jämförelsen
CO₂ gav det svagaste resultatet vid de temperaturer som användes i grundfallet. När fjärrvärmens returtemperatur sänktes med 10 K ökade däremot CO₂-systemets genomsnittliga COP med nära 20 procent och det beräknade investeringsutrymmet med 117 procent.
Resultatet visar hur arbetet med att sänka returtemperaturen kan påverka vilka tekniska lösningar som är möjliga.
4. Biobränslepriset påverkar kalkylen mest
Värmepumpens lönsamhet styrdes framför allt av priset på den värmeproduktion som ersattes. Därefter följde elprisets variation. En investeringsanalys behöver därför baseras på timvisa priser och flera möjliga framtidsscenarier.
5. Värmepumpen kan även bidra med flexibilitet
Möjliga intäkter från mFRR-marknaden förbättrade kalkylen betydligt. Det visar att en storskalig värmepump inte bara behöver betraktas som en värmeproducent, utan även som en flexibel elanvändare.
Mer än en jämförelse av COP
Examensarbetet visar att valet av värmepumpssystem inte kan baseras enbart på köldmedium eller nominellt COP. Värmekällans temperatur, fjärrvärmens framlednings- och returtemperaturer, energipriser, nätavgifter, säkerhetskrav och flexibilitetsintäkter behöver analyseras tillsammans.
Det bästa alternativet i ett nät behöver därför inte vara det bästa i ett annat.
Se Augusts presentation:
Examensarbetet Integrating Natural Refrigerant Heat Pumps into Existing Heating Networks har genomförts av August Appelgren vid KTH i samarbete med EKA. Jörgen Rogstam var industriell handledare.
LÄS OCH LADDA NER HELA EXAMENSARBETET:
Kommentarer