Banbrytande metoder för fjärrvärme och fjärrkyla
I ett nytt projekt ska forskare vid Luleå tekniska universitet optimera och effektivisera system för fjärrvärme och fjärrkyla genom att nyttja flexibilitet i systemen. Syftet är att optimerade system ska bidra till en mer hållbar utveckling inom el- och energisektorn.
– Om vi ska nå våra globala och nationella klimatmål måste vi ställa om dagens energisystem och använda resurserna mer effektivt, säger Anna Krook-Riekkola, biträdande universitetslektor i energiteknik.
I dagsläget är det framför allt på lokal nivå som det finns ansatser att nyttja flexibilitet i fjärrvärme- och fjärrkylasystem. Det rör sig i regel enbart om att hantera spetslaster i systemen, det vill säga tidpunkter då systemen måste förändras på grund av ökad efterfrågan. Det kan till exempel handla om att energiförbrukningen ökar om morgnarna då många personer vill ta en varm dusch vid ungefär samma tid, eller dagar då utetemperaturen sjunker och inomhustemperaturen därför måste regleras.
– I projektet Flexi-Sync kommer vi ha en mer komplett syn på flexibilitet i värme- och kylasystem och vi ska dessutom ta hänsyn till förnyelsebara energikällor, säger Wolfgang Birk, professor i reglerteknik.
– Vi tror att det finns en stor effektiviseringspotential inlåst i de här systemen, potential som vi kan frigöra genom att utveckla nya metoder.
Digital plattform
Forskarna vid Luleå tekniska universitet ska framför allt arbeta med metoder för modellering och optimering av fjärrvärme- och fjärrkylasystem. Arbetet görs på flera olika nivåer av energisystemen. Det kan röra sig om allt från planering och design, då man tar hänsyn till klimateffekter och stads- och energisystemplanering, till minutnivåer där produktion, distribution och energianvändning i byggnader beaktas.
– I projektet arbetas det alltså med väldigt olika tidsspann kring energisystemens flexibilitet, från flera år ner till ett par minuter, säger Wolfgang Birk.
– När projektet är slut kommer vi ha tagit fram en banbrytande metod för att kvantifiera och nyttja flexibilitet i fjärrvärme- och fjärrkylasystem. Metoden kommer vara integrerad i en digital plattform där avancerade metoder för optimering, maskininlärning och AI används.
Syftet med plattformen är att optimera flexibiliteten både på produktionssidan, det vill säga hos fjärrvärme-och fjärrkylabolag, och på användarsidan hos fastighetsägare. Flera demonstrationsanläggningar kommer att integreras med plattformen under projektets gång. Anläggningarna är en förutsättning för att forskarna ska kunna experimentera med och testa systemen och optimera produktion och konsumtion.
Bättre resursanvändning
Sverige är ett av de länder inom EU som har lägst koldioxidutsläpp från uppvärmning, mycket tack vare fjärrvärme där man relativt snabbt kunde ställa om från fossila bränslen till biobaserade bränslen och avfall. Men i takt med att allt fler sektorer ställer om från fossila bränslen ökar också konkurrensen om biomassa.
– Att optimera fjärrvärme- och fjärrkylanäten blir då ännu viktigare. Fjärrvärmenäten har dessutom potential att agera utifrån svängningar mellan elbehov och elproduktion från väderberoende kraftproduktion, till exempel vind och sol, säger Anna Krook-Riekkola.
– Det är alltså viktigt att vi lär oss mer om hur systemen kan optimeras både utifrån perspektivet att använda resurserna bättre, och att bidra till att upprätthålla kraftbalansen.
