Fjärrvärme
Lägre temperaturer ger i allmänhet bättre elproduktion i kraftvärmeverk och ger också en bättre värmefaktor för värmepumpar. Ett exempel på medelpriset per kommun i Sverige 2010 är 0,208 SEK/MJ (0,747 SEK/kWh). I Sverige, där fri prissättning på fjärrvärme tillämpats sedan elmarknaden avreglerades 1996, genomfördes 2003-2005 en statlig utredning av fjärrvärmens roll på värmemarknaden. Den svenska utredningens förslag var att ramverket för fjärrvärmeverksamheter behövde kompletteras. Detta föreslogs ske genom att bland annat införa ny lagstiftning för att förstärka kundens rättigheter och ställning. Riksdagen antog under våren 2008 en ny fjärrvärmelag, som trädde i kraft den 1 juli 2008. En ny utredning, Fjärrvärme i konkurrens (SOU 2011:44), föreslog 2011 att fjärrvärmen borde öppnas upp för externa leverantörer. Regeringen avvisade dock utredningens förslag och istället fick ansvariga myndigheter i uppdrag att ta fram förslag om "reglerat tillträde" som i praktiken befäster monopolet. Ett problem med fjärrvärmemonopolet är att det stänger ute externa leverantörer av värme, såsom industrins restvärme och småskalig värme- och kraftvärmeproduktion. Idag står industrins restvärme för ungefär åtta procent av fjärrvärmen. Från fjärrvärmebranschens sida har man ofta argumenterat att fjärrvärmen konkurrerar med andra uppvärmningsformer, som värmepumpar och oljepannor, och att konsumenterna kan byta uppvärmning om kostnaderna för fjärrvärmen blir högre än för alternativen. Redan under antiken användes fjärrvärmeliknande system i mindre skala för att värma bland annat badhus. Det äldsta fjärrvärmesystemet som fortfarande är i drift finns i Chaudes-Aigues i Cantal, Frankrike, där det finns dokumenterade värmeleveranser redan från 1300-talet. De första moderna fjärrvärmenäten började dyka upp i början av 1800-talet. Till en början var de dock inte kommersiella utan rent tekniska system. Ett motiv kunde vara att minska brandrisken. Det första kommersiella fjärrvärmenätet byggdes i Lockport, USA 1877 av ingenjören Birdsill Holly och var ångbaserat. Flera städer följde efter, till exempel fick Manhattan i New York fjärrvärme 1882, ett nät som fortfarande är i drift. Fjärrvärmebranschen expanderade i USA fram till 1930-talen men har sedan dess stagnerat. I Europa dröjde det till 1921 innan fjärrvärme på kommersiella grunder började byggas, först ut var Hamburg och flera tyska städer följde under 1920-talet. Utanför Tyskland startades fjärrvärmesystem i Köpenhamn 1925, Utrecht 1927, Paris 1930 och Zürich 1933. I Storbritannien byggdes fjärrvärme bland annat i London efter andra världskriget, när man återuppbyggde de områden som förstörts under den tyska blitzen. I Sovjetunionen drogs riktlinjer för fjärrvärme upp i GOELRO-planen 1920. Syftet var att minska behovet av bränsle. Fjärrvärmeleveranser inleddes i Sankt Petersburg 1924 följt av Moskva 1928. Dessa system blev förebilder för många av de som byggdes i planekonomierna i Sovjet och Östeuropa och är idag världens två största. I Sverige var Karlstad först. Fjärrvärmeleveranser började här 1948. Under 1950-talet följde ytterligare nio städer. Motivet var från början kombinerad elproduktion då man trodde att vattenkraften snart skulle vara fullt utbyggd vilket skulle öka behovet av värmekraftverk. Under oljekriserna 1973 och 1979 byggdes flera fjärrvärmesystem även i mindre städer i syfte att ersätta den dyra oljan som uppvärmningsform. När kärnkraften började byggas på 1970-talet fanns det dock inte längre något behov av kraftvärme och det blev vanligt med renodlade värmeverk. De låga elpriserna gjorde att många värmeverk rentav installerade el-pannor och fjärrvärmen blev därmed en elkonsument snarare än en producent som det först var tänkt. På senare år har avregleringen av elmarknaden i mitten av 1990-talet och ett stigande elpris dock gjort att intresset för kraftvärme ökat.
Dåva kraftvärmeverk
Dåva kraftvärmeverk är ett kraftvärmeverk som ligger vid Dåvamyrans industrideponi, cirka 9 km nordost om Umeå centrum. Verket började byggas 1998 och togs i drift år 2000. Verket – som hanterar cirka 700 000 ton gods per år, motsvarande närmare 300 lastbilstransporter per dygn – har en samlad effekt på 170 megawatt, inkluderad fjärrvärme och 15 megawatt för elproduktion (70 GWh/år). Förbränningskapaciteten är 75 ton per timme (40 bar och 400 grader C) där avfall är det huvudsakliga bränslet. Ägare är det kommunala bolaget Umeå Energi. År 1964 beslutade stadsfullmäktige i Umeå att ett bolag för sopförbränning skulle bildas på grund av ett växande sopberg och luftföreningar orsakade av oljepannor. I februari 1970 togs den första avfallspannan på Ålidhems värmeverk i drift av detta bolag. År 1993 kom EU-förordningen EMAS (Eco Management and Audit Scheme) och nya lagar om deponiskatt och förbud mot deponering av brännbart avfall var väntade. I samband med detta planerades en större sopförbränningsanläggning utanför staden. Platsen blev Dåvamyran vid Dåva industrideponi som då var Umeå kommuns industrideponi sedan 1974. År 2019 beviljades Dåva företagspark 37 miljoner kronor från EU för att bygga en järnvägsterminal, som kommer att anslutas till den planerade Norrbotniabanan. Dåva kraftvärmeverk har en rosterpanna på cirka 65 megawatt från von Roll och är byggd att klara en bred bränslemix. Rökgasreningen sker i flera steg, slangfilter, surskrubber, SO2-skrubber och rökgaskondensering. I surskrubbern avskiljs rester av oreagerat ammoniak som återförs till pannan. I rökgaskondenseringen återvinns värme och processvatten med hjälp av kompressorvärmepumpar, en teknik som var den första av sitt slag i Sverige. Värmen går till fjärrvärmenätet och vattnet återanvänds i ett tidigare reningssteg. Under 2004 deponerades 7 300 ton flygaska och 20 ton bioaska på anläggningen. Övrig bioaska, 6 900 ton och samt 4 200 ton bottenslagg användes som konstruktionsmaterial. I december 1999 tog Greenpeace lakvattenprover från dräneringssystemet under den deponerade askan vid Dåvamyrans industrideponi och fann spår av bland annat dioxiner, furan, klorfenoler, bensen, etylbensen och PCB. Greenpeace menade att detta "tydligt visar att organiska gifter läcker ut ur askorna". I april 2000 blockerade 20 Greenpeaceaktivister infarten till Dåva och ockuperade skorstenen i sju dygn. Greenpeace krävde att Umeå Energi ska överge sina planer på ökad förbränning av sopor, och att riksdagen utvecklar en plan för avveckling av sopförbränning. Fem aktivister avlägsnades från skorstenen av polisen. Professor Stellan Marklund, miljökemist vid Umeå universitet, menar att Greenpeace tolkat provanalysen fel och att det är samma halter dioxin i nedfallande snö och regn. Han säger att "påståendet om att analysen ger bevis för urlakning av askan stämmer inte". De fem Greenpeaceaktivister som ockuperade skorstenen dömdes vid Umeå tingsrätt den 21 maj 2002 till 100 dagsböter vardera för egenmäktigt förfarande. I september 2005 beslutade Umeå Energi om ytterligare en produktionsenhet vid Dåva, en investering på cirka 900 Mkr. En ökad efterfrågan på fjärrvärme som förväntas fortsätta att öka i framtiden, förbättrade miljöprestanda och bättre leveranssäkerhet ligger bakom beslutet. Med Dåva 2 blir den samlade kapaciteten för Dåva kraftvärmeverk mer än fördubblad, från dagens 65 megawatt till 170 megawatt. Dåva 2 kommer installeras med en fluidbäddpanna som eldas med biobränsle, så som grot, flis, torv med mera, som i huvudsak tas från regionen. Dåva 2 är en egen produktionslinje men delar driftcentral och skorsten med Dåva 1. Dåva 2 stod klart för drift år 2010.
Fjärrkyla
Fjärrkyla, storskaligt system för kylning som fungerar enligt samma princip som fjärrvärme. Ett centralt aggregat kyler ner en köldbärare som sedan passerar genom den miljö som ska kylas. Fjärrkyla används till luftkonditionering (så kallad komfortkyla) men även för kylrum och liknande för till exempel förvaring av livsmedel. Eftersom köldaggregatens verkningsgrad ökar med deras storlek är driften av fjärrkylesystem billigare än enskilda luftkonditioneringsaggregat. Dessutom kan man i ett stort system till exempel använda havsvatten för kylning av köldbäraren. Nackdelen är de stora anläggningskostnaderna, då det är dyrt att dra fjärrkyleledningar i småskaliga system. För kunden kan fjärrkyla beskrivas som en form av outsourcing, då denne inte behöver driva en egen kylanläggning och även slipper ta ansvar för köldmedier som ofta är hälso- och miljöfarliga. I stora fjärrvärmesystem med relativt billigt bränsle används ofta absorptionsvärmepump. Dessa aggregat drivs till skillnad från konventionella eldrivna kylanläggningar på värme. På grund av den lägre verkningsgraden krävs billig värme för att få lönsamhet. Vid avfallsförbränning kan inte bränslet (soporna) lagras under sommaren då uppvärmningsbehovet är lågt utan man måste elda trots att värmen inte behövs. För att slippa vädra bort värmen utan att använda den till något nyttigt kan man använda den oönskade värmen i en absorptionsanläggning och producera kyla som under samma period är extra efterfrågad. Kompressorkylmaskinen är den dominerande tekniken för köldalstring och är även vanlig för produktion av fjärrkyla, i synnerhet i länder med låga elpriser. I en kompressorkylmaskin, eller värmepump, tillsätter man 1 del el och får ut ca 3 delar värme och 2 delar kyla, eller fysikaliskt korrekt uttryckt 1 del el plus 2 delar värme in ger 3 delar värme ut. I små anläggningar är det normalt antingen kylan eller värmen man eftersträvar. I kombinerade anläggningar för både fjärrvärme och fjärrkyla kan man sälja båda delarna. Detta innebär att den värme som förs bort med fjärrkylesystemet kan säljas som värme i fjärrvärmedelen med en elinsats motsvarande cirka en tredjedel av den erhållna värmen. Om värme och kyla istället tillhandahölls småskaligt är det mycket sannolikt att det skulle vara två separata anläggningar varav den ena skulle endast producera värme och den andra leverera kyla. Behovet av el för samma mängd värme och kyla halveras tack vare en kombinerad anläggning, till fördel både för ekonomi och miljö. Förutom att man halverar elförbrukningen och får ut samma mängd nyttig energi är stora värmepumpar lite effektivare än små av termodynamiska skäl. I de fall då man har tillgång till djupa sjöar eller hav kan kallt djupvatten användas som källa för kylan. Tack vare vattnets egenskap att ha som högst densitet vid 4 °C lägger sig vatten med den temperaturen på botten av sjöar och hav. Vid dessa temperaturer krävs endast värmeväxling mellan sjövattnet och fjärrkylenätet vilket gör att energiinsatsen i form av el för att tillhandahålla kylan blir mycket låg. Fjärrkylan växer i Sverige trots det jämförelsevis svala klimatet. Det tempererade klimatet ger upphov till behov av både värme och kyla. Vi antar att det rör sig om en stad där det föreligger kylbehov vilket är vanligt. Kylan produceras med konventionell värmepumpsteknik som ger ca 2 delar kyla av 1 del el. All produktion med kondenskraftverk ger ca 1 del el och 2 delar värme. Det krävs således ett energitillskott till ett kolkondenskraftverk på 3 delar kol för att producera 1 del el, resten är normalt förluster som även de ger upphov till kontroversiella utsläpp av växthusgaser. Då denna kolel används i en ofta småskalig konventionell kylanläggning produceras (via 1 del el) 2 delar kyla av 3 delar kolenergi, eller 2/3 delar kyla per 1 del kolenergi.
Värtaverket
Värtaverket, tidigare även Värtaelverket, är ett kraftvärmeverk vid Lidingövägen i stadsdelen Hjorthagen i Stockholm. Anläggningen invigdes 18 december 1903, för att förse Stockholm med elektricitet. Många av byggnaderna på området är ritade av arkitekt Ferdinand Boberg (1860–1946). Stockholms första elverk var Brunkebergsverket vid Regeringsgatan 38, den första elströmmen producerades där från den 1 september 1892 i form av 2×110 volt likström. I slutet av 1890-talet var Brunkebergsverket fullt utbyggt. Genom utvecklingen av växelströmsöverföringar hade det blivit tekniskt möjligt att överföra elkraft från vattenkraftverk över längre sträckor. Stockholms stad försökte hyra statens vattenkrafttillgångar i Älvkarlebyfallen, men det misslyckades. Lösningen blev då att istället bygga en ny ångkraftstation vid Lilla Värtan i Hjorthagen. Kraften producerades i form av trefas växelström 6 kV och 25 Hz som fördelades till understationerna Brunkeberg, Värtan, Tule, Katarina och Kronoberg via ett kabelnät för 6 kV. I dessa stationer omvandlades växelströmmen till likström i omformare. Distributionen till kunderna skedde med likström men med successiv övergång till den högre spänningen 2×220 volt. När Värtaverket stod färdigt för produktion av elektricitet användes ångpannor, som drev turbiner och generatorer. Till eldning togs koks från det närliggande Värtagasverket som ingick i samma bolag. Med Ågestaverket som modell sökte Stockholms Elverk i juli 1968 tillstånd för ett bergförlagt kärnkraftvärmeverk vid Ropsten. Närförläggningsutredningen tillsattes därför 1970 för att ta fram underlag för myndigheternas prövning av tillståndsärenden kring kärnkraft av detta slag, så att de stora mängderna spillvärme skulle kunna utnyttjas för uppvärmningsändamål. Kondenskraftverket togs ur bruk 1970, då eldningsolja blev råvara för el- och fjärrvärmeproduktion. När utredningens betänkande kom 1974 var det politiska läget förändrat och mer kärnkraftvärme för svensk del blev inte av. 1989 togs dock KVV6 en kolkraftvärmeanläggning med två koleldade pannor i drift. Den ena stängdes ned 2019, den resterande kolpannan iordningställs som reservanläggning för drift under vintern och stängdes våren 2020. Under 2019 installeras en testanläggning för koldioxidlagring vid Värtaverket. En fullstor anläggning på det nya biokraftvärmeverket KVV8 beräknas kunna lagra 800 000 ton koldioxid per år. Men detta kan ej bekräftas då tekniken är fortfarande under test på Värtaverket. Numera produceras fjärrvärme och el i två stora kraftvärmeverk och ett antal hetvattenanläggningar. Till Värtaverket hör även flertal stora värmepumpar som bidrar till förvärmningen till fjärrvärmenätet. En av dess anläggningar ligger i Värmeverk Ropsten. Alla anläggningar har blivit utrustade med reningsanläggningar för att rena kemikalier och tunga metaller i rökgaserna som verket släpper ut. Idag drivs anläggningen av Stockholm Exergi och omfattar produktion av elektricitet, fjärrvärme, och fjärrkyla. Värmeverket i Ropsten består av tre anläggningar varav två (VVRn1 och 2) ligger i samma byggnad vid Lilla Värtan strax norr om Lidingöbron och den tredje (VVRn3) strax söder om Lidingöbron. Samtliga använder värme från sjövatten. Ropsten 1 och 2 har sex värmepumpar medan Ropsten 3 förfogar över fyra värmepumpar. I Ropsten 1 och 2 finns också två elpannor som värmer fjärrvärmevatten. I Ropsten 3 finns utöver värmepumpar även en anläggning för produktion av fjärrkyla. Den utnyttjar huvudsakligen kylan i sjövattnet för att kyla ner det vatten som cirkulerar i fjärrkylanätet. Vid full drift förbrukar Ropsten 1 och 2 för samtliga sex pumpar 50,4 MW och producera 126 MW. Ropsten 3 förbrukar 37,2 MW och producerar 80,2 MW. Värmeverk Ropsten blev fullt utbyggt 1986 och var då världens största värmepumpanläggning.
