Mikael_Risberg_Mattias_Vesterlund
Från vänster: Mikael Risberg, biträdande universitetslektor samt Mattias Vesterlund, doktorand. Bägge tillhör forskningsämnet energiteknik vid Luleå tekniska universitet. Foto: Ted Karlsson. Visa originalbild , Öppnas i nytt fönster/flik

Optimerar fjärrvärmen när Kiruna ska flyttas

Publicerad: 3 februari 2017

Stadsflytten i Kiruna berör flertalet forskare vid Luleå tekniska universitet. Vid ämnet energiteknik studerar man bland annat hur det nya fjärrvärmenätet bör utformas. Resultaten, framtagna med hjälp av evolutionära algoritmer, blir ett stöd för investeringar och drift.

– Att bygga upp ett nytt fjärrvärmenät är som att lägga ett stort pussel där många parametrar måste beaktas. När det gäller själva strukturen på fjärrvärmenätet väljs exempelvis mindre eller större biooljepannor samt olika tjocklekar på fjärrvärmerör. Större investeringskostnader leder till lägre driftskostnader, så det är en avvägning som behöver göras, säger Mattias Vesterlund, doktorand vid Energiteknik, Luleå tekniska universitet, som senare i år ska presentera sin doktorsavhandling.

Evolutionära algoritmer

Förutom infrastruktur har forskarna också arbetat med att optimera produktionen av fjärrvärme. Det gäller tryck och temperatur och hur anläggningarna i nätet ska samverka med varandra. För att komma fram till den smartaste lösningen har så kallade evolutionära algoritmer använts.  

– Metoden med evolutionära algoritmer har funnits sedan 70-talet men kommit starkt på senare år. Det innebär att man testar en massa förslag utifrån givna parametrar, tar de bästa förslagen, blandar om och testar sedan nya förslag. När sambanden är icke-linjära fungerar den bra, även om det finns brister. Vi har kunnat ta fram vilken effekt, temperatur och bränsle oljebiopannorna bör ha för att uppnå den billigaste produktionen, säger Mattias Vesterlund.

– Vår förhoppning är att man tar den här optimeringsmetodiken och använder den tillsammans med NetSim, en mjukvara för simuleringar som är vanlig bland energibolagen.

Samförläggning minskar värmeförlust

Ett sätt att göra fjärrvärmen mer ekonomiskt är att lägga den tillsammans med avlopp och vatten, i så kallade samförläggningskulvertar. Där har forskarna undersökt olika varianter för hur lådan med fjärrvärme bör placeras i anslutning till lådan med avlopp och vatten.

– Fördelen med samförläggning är att totala förläggningskostnaden kan minskas samt att man tar bort risken för att vattenledningarna skall frysa sönder. Systemet som har testats i Kiruna är ett lågtemperaturssystem där fjärrvärmen har en lägre temperatur än traditionell fjärrvärme vilket innebär mindre värmeförluster. En utmaning är dock att fjärrvärmen inte får göra kallvattnet för varmt samt att om det är olika leverantörer som ansvarar för fjärrvärme samt vatten och avlopp så måste de vara beredda att samverka, säger Mikael Risberg, biträdande universitetslektor i energiteknik vid Luleå tekniska universitet.

Lågenergihus i kallt klimat

Ett annat område som forskarna vid energiteknik tittat på gäller lågenergihus i kallt klimat. I Kiruna har man kunnat utföra studier på ett lågenergihus som är byggt av företaget NCC.

– Vi utvärderar hur mycket energi som behövs i huset för värme, el och vatten. Huset är välisolerat och installerad med så kallade Nasa-duschar som återanvänder vattnet. Största utmaningen är kostnaden för huset, det blir dyrare med lågenergihus i ett kallare klimat och frågan är hur mycket man är beredd att satsa för att det ska löna sig. Luftvärmepumpar är en bra lösning ekonomiskt men har oftast ett sämre inomhusklimat än andra värmesystem. Men jag tycker nog att fjärrvärme är det bästa ur ett hållbarhetsperspektiv, men det förutsätter förstås att staden har ett överskott av värme. I Kirunas fall bör gruvdriften leda till ett överskott som kanske inte är nyttjat fullt ut, säger Mikael Risberg.

Forskningen i Kiruna är en del av Attract-projektet, som är finansierat av VINNOVA. Mattias Vesterlunds forskning är delvis finansierat av LKAB, via Hjalmar Lundbohm Research Center.

Taggar