Koldioxidfotavtryck fr an Stockholms fj arrv armen atverk840855/... · 2015. 7. 9. · CHP potential, 2007). Att unders oka koldioxidfotavtrycket ar ett s att att bed oma hur klimatsmart

Koldioxidfotavtryck fran Stockholmsfjarrvarmenatverk

Adrian Lefvert

Richard Ingman

Kandidatexamensarbete

KTH - Skolan for Industriell Teknik och Management

Energiteknik EGI-2015

SE-100 44 STOCKHOLM

Forord

Man skulle kunna tro att en kandidatexamensrapport i energiteknik inte bara ska va-

ra produkten av ett par manaders arbete, utan ska kannas som ett avslut pa en hel

grundutbildning inom samma omrade. Men med vara olika bakgrunder inom tva andra

inriktningar, farkostteknik och materialdesign, befann sig ingen av oss pa hemmaplan

nar vi startade det har projektet. Desto mer fanns det for oss att lara! Nu, med arbetet i

backspegeln, konstaterar vi att breda tekniska baskunskaper i kombination med intresse

och ratt vagledning var det som behovdes for att vi skulle kunna lamna ifran oss ett

avslutat projekt och en rapport som vi kanner oss mycket stolta over.

Vi skulle ocksa vilja tacka ett par personer som pa olika satt hjalpt oss under arbetets

gang. Forst och framst var handledare, Jeevan Jayasuriya, for hans stora entusiasm

och engagemang han har visat over vad vi gjort och velat gora. Det har motiverat oss

till att vilja lara mer an vad som fick plats i projektet, och att skriva en annu mer

utforlig rapport. Darefter vill vi ocksa rikta ett tack till Raziyeh Khodayari pa svensk

fjarrvarme, for larorika synpunkter pa projektet ur industriperspektiv, och for att ha

hjalpt oss att se fjarrvarme i ett storre sammanhang. Till sist vill vi ocksa tacka Lovisa

Svensson, Energisystemteknolog vid Uppsala universitet, for hennes vardefulla bidrag till

rapportens kvalitet i form av genomlasning, korrektion och en utomstaendes granskning.

Richard & Adrian, i ett soligt Stockholm, juni 2015.

Abstract

The amount of carbon dioxide in the atmosphere is continuously rising and does almost

certainly have an effect on the climate of the earth. Because of this, the work towards

an ecologically sustainable society is important, and striving to minimize the carbon

footprint of every process possible is key to reach this goal.

The goal of this project has been to estimate the carbon footprint of the Stockholm

district heating network, as well as the single facilities that it consists of. To do this, te-

chnological and geographical boundaries have been set such as separating the plants from

the rest of the network and selecting the major contributors to represent the network of

Stockholm.

Data has then been collected from the chosen heat plants and the carbon footprint has

been calculated using three different scenarios, based on fuel and production of heat

and electricity. The different scenarios have been used to enlighten the effect of putting

value into the production of electricity in the combined heat and power plants when

performing the calculations.

I

As a result, the annual emission of carbon dioxide was estimated to ca 3.8 million tons,

and the carbon dioxide footprint of the Stockholm district heating network was, in the

’best case’ scenario, 258 000 kg per GWh.

From comparing the plants it is concluded that there are great benefits of using heat

pumps in the production of heat instead of just regular boilers. The authors would ho-

wever like to point out that the carbon emissions related to the origin of the electricity

has not been taken into account.

II

Sammanfattning

Mangden koldioxid okar standigt i atmosfaren och det paverkar med storsta sannolikhet

jordens klimat. For att uppna ett ekologiskt hallbart samhalle ar det darfor relevant att

i varje process forsoka minska utslappen av koldioxid.

Det har projektet har syftat till att undersoka koldioxidfotavtrycket av Stockholms

fjarrvarmenatverk och de enskilda anlaggningar natet bestar av. For att gora detta

har tekniska och geografiska avgransningar gjorts sasom att franskilja fjarrvarmeverken

fran resten av systemet, och att valja ut de storsta anlaggningarna som tillsammans kan

utgora en god representation av hela natet.

Data har sedan samlats in fran de valda verken, och utifran bransle och produktion av

el och varme har koldioxidfotavtrycket beraknats enligt tre olika scenarion. Detta har

gjorts for att belysa effekten av hur man varderar produktionen av el i kraftvarmeverken

vid berakning av koldioxidfotavtrycket.

Det totala arliga utslappet av koldioxid uppskattades till ca 3,8 miljoner ton, och kol-

dioxidfotavtrycket for Stockholms fjarrvarmenatverk ar i basta fall 258 000 kg per GWh.

Fran jamforelse mellan de olika verken noteras att det finns stora fordelar med att

anvanda varmepumpar i produktionen av varme. Forfattarna vill dock uppmarksamma

att ingen hansyn har tagits till koldioxidutslappen som forknippas med elen som driver

pumparna.

III

Innehall

Abstract I

Sammanfattning III

Nomenklatur VI

1 Inledning 1

1.1 Syfte och Projektmal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2 Avgransningar och systemperspektiv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2.1 Teknisk avgransning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.2.2 Geografisk avgransning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.2.3 Lista over inkluderade anlaggningar . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2 Bakgrund 5

2.1 Koldioxid ur ett globalt perspektiv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.2 Koldioxidfotavtryck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.3 Energipolitik i Sverige . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.4 Fjarrvarmens plats i samhallet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.5 Kraftverk, Varmeverk och Kraftvarmeverk . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.5.1 Energi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.5.2 Kraftverk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.5.3 Varmeverk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.5.4 Kraftvarmeverk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.6 Stockholms fjarrvarmenat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3 Metod 11

3.1 Insamling av data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

3.2 Systemmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

3.3 Berakning av koldioxidutslapp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3.4 Berakning av fotavtrycket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.5 Berakning av viktat medelvarde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.6 Kanslighetsanalys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4 Resultat 18

4.1 Datainsamling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

4.1.1 Vartaverket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

4.1.2 Hogdalenverket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

IV

4.1.3 Hammarbyverket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.1.4 Hasselbyverket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.1.5 Bristaverket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.1.6 Igelstaverket och Fittjaverket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4.1.7 Solnaverket och Sundbyberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4.1.8 Jordbroverket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

4.2 Koldioxidfotavtryck for individuella anlaggningar . . . . . . . . . . . . . 23

4.3 Stockholms fjarrvarmenat i sin helhet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

4.4 Resultat av kanslighetsanalysen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

5 Diskussion 27

5.1 Avgransningar och approximationer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

5.1.1 Fjarrvarmenatverket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

5.1.2 Stora och sma anlaggningar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

5.1.3 Elkomsumtion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

5.1.4 Berakningarna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

5.2 Den insamlade datan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

5.3 Standard att jamfora med . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

5.4 Angaende scenario 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

6 Slutsatser 31

6.1 Forslag pa framtida arbete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

7 Referenser 33

8 Bilagor

8.1 Bilaga: Varmevardestabell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

V

Nomenklatur

Beteckning Enhet Forklaring

FCO2 kg/GWh Koldioxidfotavtryck

Etot GWh Arlig produktion av energi

F(i) kg/GWh Koldioxidfotavtryck enligt scenario nr i

Evarme GWh Arlig produktion av varmeenergi

Eel GWh Arlig produktion av elektrisk energi

M g/mol Molmassa

m kg Massa

n mol Substansmangd

C Grundamnet Kol

KVV Kraftvarmeverk

VV Varmeverk

CHP ”Combined Heat- and powerplant” eng. for KVV.

COP ”Coefficient of performance” eng. Prestandakoefficient.

LHV ”Lower heating value” eng. for Effektivt varmevarde

VI

1 Inledning

Idag gar cirka en fjardedel av Sveriges energianvandning till att varma upp vatten,

bostader och lokaler (Varmerapporten, 2015). Denna varme produceras ofta genom att

forbranna t.ex. kol, eldningsolja, sopor, industriavfall eller traflis. Forutom varmeenergi

bildas ocksa en mangd vaxthusgaser, varav koldioxid utgor den storsta delen, som med

stor sakerhet paverkar jordens klimatsystem (IPCC fifth assessment, 2013). Darfor

ar det viktigt att effektivisera energiproduktionen och forsoka minska utslappen av

vaxthusgaser, och i synnerhet koldioxid, for att uppna ett sa miljomassigt hallbart

samhalle som mojligt. Fjarrvarme har visat sig bidra till en sadan okad effektivitet

(Djuric m.fl., 2009). Aven om Sverige och andra lander i Europa, exempelvis Finland

och Danmark, redan har val implementerade fjarrvarmenatverk sa kravs en standig ut-

veckling for att kunna mota framtidens behov och for att norden ska fortsatta vara en

vagledare for andra lander som fortfarande har sina system under utveckling (Stockholm

CHP potential, 2007). Att undersoka koldioxidfotavtrycket ar ett satt att bedoma hur

klimatsmart eller ’miljoeffektiv’ en produkt eller, som i detta fall, en process ar.

1.1 Syfte och Projektmal

Projektet amnar undersoka koldioxidfotavtrycket av Stockholms fjarrvarmenatverk.

Forhoppningen ar att denna rapport sedan skall kunna anvandas som underlag av in-

genjorer och stadsplanerare for framtida effektiviseringar av natverket och i produktio-

nen av varme. For att uppna detta bor foljande delmal uppfyllas:

• Uppskatta det totala koldioxidfotavtrycket av Stockholms fjarrvarmenatverk.

• Jamfora olika fjarrvarmeanlaggningars bidrag till fotavtrycket.

• Utifran resultaten diskutera mojliga forbattringar i Stockholms fjarrvarmenatverket.

• Undersok moljligheterna att jamfora resultaten med andra lander.

1.2 Avgransningar och systemperspektiv

Stockholms fjarrvarmenat ar ett system med en alldeles for hog niva av komplexitet

for att kunna undersokas i sin helhet inom den givna tidsramen for det har projek-

tet. Saledes behover en del avgransningar goras. Dessa kommer bidra till att projektet

1

fokuseras pa de viktigaste delarna av natet, det vill saga de som antas ha storst inver-

kan pa systemets totala utslapp av koldioxid. Avgransningen kan delas upp i tva delar:

en teknisk och en geografisk. Granserna for undersokningen ar valda sa att sa manga

olika sorters varme- och kraftvarmeverk som mojligt finns representerade. Med ”olika

sorter” menas framst att de drivs med olika branslen. Rapporten anses, av forfattarna,

fa tillracklig vikt och relevans for omradet, om den endast ser till de storre verken i

natverket. Att utesluta de mindre varmeverken gors framst for att projektet ska vara

tidsmassigt genomforbart. Valet av anlaggningar att inkludera paverkades ocksa av vil-

ka anlaggningar som inkluderats i en omfattande rapport fran Linkoping 2009 (Djuric

m.fl., 2009) som behandlade andra aspekter av Stockholms fjarrvarmenatverk. Urvalet

som gjorts i den rapporten grundas ocksa pa att forfattarna ville behandla de storre

aktorerna i natveket, och genom att anvanda samma urval kan denna rapport till viss

del komplettera den fran Linkoping.

1.2.1 Teknisk avgransning

Den tekniska avgransningen bestar framforallt i att franskilja fjarrvarmeverken fran res-

ten av systemet (distributionsnatverket for varmemediet, bransletransporter till och fran

forbranning, etc.), men aven i att utesluta den administrativa driften av sjalva verket i

sig (belysning, kontorselektricitet, uppvarmning av lokaler etc). De senare bor vara obe-

tydliga i forhallande till verkets egen produktion. Vissa av de utvalda verken producerar

aven fjarrkyla, en produktion som inte inkluderas i denna undersokning.

1.2.2 Geografisk avgransning

Stockholms granser kan variera avsevart fran situation till situation. Igelstaverket i

Sodertalje, Bristaverket i Marsta och Jordbroverket skulle kunna anses ligga for langt

ifran Stockholm for att vara naturligt inkuderade i projektet. Dessa tre inkluderas da

de pa grund av sin storlek har en betydande inverkan pa Stockholms fjarrvarmenatverk.

Sarskilt Brista, som ligger langst bort, inkluderas i Fortums egna beskrivningar av deras

del av natet, vilket gor Bristaverket naturligt att inkludera. Nedan foljer en karta som

ger en overblick over Stockholms nio storsta fjarrvarmeanlaggningar.

2

Figur 1: Karta som visar placering av de fjarrvarmeanlaggningar som inkuderats i projektet.

3

1.2.3 Lista over inkluderade anlaggningar

Tabell 1. Anlaggningar i Stockholm som undersoks i projektet.

Anlaggning Typ Branslen Bolag

Vartan, inkl Ropsten Kraftvarme Kol, Biobranslen,

Eldningsolja,

Varmepumpar

Fortum

Hogdalen Kraftvarme Brannbart avfall, Re-

turbransle, Eldningsol-

ja, Bioolja

Fortum

Hammarby Varme Bioolja, Eldningsolja,

Varmepumpar

Fortum

Hasselby Kraftvarme Trapellets, Eldningsolja Fortum

Brista Kraftvarme Brannbart avfall,

Biobranslen, Eldnings-

olja

Fortum

Igelsta & Fittja Kraftvarme Brannbart avfall,

Biobranslen, Eldnings-

olja

Soderenergi

Solna & Sundbyberg Varme Biobranslen, Eldnings-

olja, Varmepumpar

Norrenergi

Jordbro Kraftvarme Biobranslen Vattenfall

(Information om branslen angivet av kontakter pa respektive bolag.)

4

2 Bakgrund

For ett par ar sedan var ‘Vaxthuseffekten’ en fraga som aterkommande diskuterades i me-

dia och hos beslutsfattare, och idag har majoriteten av samhallet erkant dess relevans och

paverkan pa jordens klimat (Ericsson & Lindblad, 2012). ”Vaxthuseffekten” kallas det antro-

pogena fenomen som grundar sig pa att vaxthusgaser, eller GHG (Green House Gases, eng.),

slapps ut i atmosfaren och haven och hindrar jordens varmeavgivning till den omkringliggande

rymden, vilket slutligen resulterar i att medeltemperaturen pa planeten stiger (IPCC, 2014).

Koldioxid ar den i sarklass vanligaste vaxthusgasen och stod 2004 for ca 77% av det globala

utslappet av vaxthusgaser (EPA, inget datum) vilket gor den sarskilt relevant att studera.

Fjarrvarme anses av manga som en mycket miljovanlig losning for uppvarmning av bostader

och andra lokaler i det avseende att den slapper ut forhallandevis lite koldioxid jamfort med

andra uppvarmningsmetoder. Det har projektet handlar forvisso endast om en undersokning

av hur mycket koldioxid som slapps ut ur Stockholms fjarrvarmenat, men for att i diskussions-

delen sedan kunna avgora om detta kan anses mycket eller lite maste arbetet forst sattas i sin

kontext.

2.1 Koldioxid ur ett globalt perspektiv

De flesta forskare ar numera overens om att manniskan orsakar en forandring av det globala kli-

matet och mangden koldioxid i atmosfaren (FN, 2014). Den hogre koncentration av koldioxid i

amtosfaren ar extremt sannolikt den dominerande orsaken till den globala uppvarmningen och

leder aven till att haven blir surare, vilket medfor paverkan pa de marina ekosystemen (IPCC,

2014 & Moksnes m.fl., 2014). IPCC skriver att: “Continued emission of greenhouse gases will

cause further warming and long-lasting changes in all components of the climate system, incre-

asing the likelihood of severe, pervasive and irreversible impacts for people and ecosystems.”

Vilket oversatt till Svenska blir: “Fortsatta utslapp av vaxthusgaser kommer att orsaka ytter-

ligare uppvarming och langvariga forandringar i alla komponenter av klimatsystemet, vilket

okar sannolikheten for allvarliga, genomgripande och oaterkalliga effekter for personer och

ekosystem.” Det ar saledes relevant att i varje process och system, sasom t. ex. Stockholms

fjarrvarmenatverk, forsoka minska utslappen av vaxthusgaser, speciellt koldioxid.

2.2 Koldioxidfotavtryck

Koldioxidfotavtryck har blivit en popular metod for att jamfora hur miljovanliga olika pro-

dukter eller processer ar. Detta kan i vissa fall bli nagot vilseledande da koldioxidfotavtrycket

tar hansyn till langt ifran alla aspekter av miljovanlighet, och egentligen endast fokuserar pa

utslappen av vaxthusgaser relaterade till produkten eller processen i fraga. Det engelska be-

5

greppet “Carbon Footprint” har vuxit fram under en tidsperiod av flertalet ar och har forst pa

senare tid fatt en tydlig definition som nu verkar vedertagen. I artikelsamlingen Ecological In-

dicators (Galli, 2011) ar detta skrivet som: “Carbon Footprint: The total amount of greenhouse

gases produced to directly and indirectly support human activities, usually expressed in equi-

valent tons of carbon dioxide (CO2).” Vilket oversatt till svenska blir: “Koldioxidfotavtryck:

Den totala mangden vaxthusgaser som produceras i en process som direkt eller indirekt stodjer

mansklig aktivitet, vanligtvis uttryckt i ton koldioxidekvivalenter.” Redan i det ursprungliga

citatet ar det anmarkningsvart att samtliga vaxthusgaser inkluderas i definitionen, namnet

till trots. Det motsvarande svenska ordet till Carbon footprint, Koldioxidfotavtryck beskriver

battre det som den har rapporten handelsevis avser att undersoka, namligen mangden koldiox-

id (CO2) som slapps ut. Vid oversattningen kan man ocksa uppmarksamma att i det svenska

spraket har ordet “Koldioxidekvivalenter” utvecklats, ett begrepp man anvander for att be-

skriva hur stor mangd koldoixid som skulle ge samma inverkan pa klimatet som nagon annan

mangd av en annan vaxthusgas (Naturvardsverket, 2010). Koldioxidekvivalenter anvands fli-

tigt i den svenska miljodebatten nar det galler att jamfora koldoixidfotavtryck och har blivit

ett viktigt verktyg for att ge underlag till politiska beslut i Sveriges miljofragor.

2.3 Energipolitik i Sverige

Enligt OECDs granskning av svensk miljopolitik 2014 fortsatter Sverige att vara ett foredome

for andra lander inom arbetet med miljo och klimatfragor (Miljoderpartementet, 2014). Det

syns bland annat i Sveriges ambitiosa mal for klimat- och energipolitiken. Till ar 2020 vill

regeringen bland annat:

• ”att minst 50 procent av den svenska energin ska vara fornybar

• att utslappen i Sverige reducerats med 40% jamfort med ar 1990

• att energieffektiviteten har okats med 20% ”

(Regeringskansliet, 2004)

OECD skriver dock att de politiska prioriteringarna inte star i proportion till de tillgangliga

resursera och sammanfattar att Sverige inte kommer att na de flesta av de miljokvalitetsmal

som ar satta till ar 2020. Granskningen pekar bland annat ut undantag i miljo- och koldiox-

idbeskattningen som en mojlig orsak till bristande incitament for att anvanda energi effektivt

(Miljodepartementet, 2014).

Det finns idag ekonomiska fordelar med att bygga ut kraftvarmeverk tack vare stod fran re-

geringen genom bland annat sankt skatt (Amiri, 2013), vilket skulle kunna generera ett mer

6

effektivt resursanvandande i Sverige (Danestig m.fl., 2007). Utbyggnaden av fjarrvarmenat och

kraftvarmeverk skulle dock krava ett mer omfattande samarbete mellan kommunerna i varje

region, speciellt med avseende pa framtida energiplaner. An sa lange ar det endast Stockholms

region som skriver en regionplan, RUFS ( Regional Utvecklingsplan For Stockholm) (Djuric

m.fl., 2009). Energiplanerna ar viktiga da produktionen av el och varme, som orsakar en stor

del av koldioxidutslappen i Sverige och i varlden, star i nara relation till huruvida miljomalen

uppfylls.

I skrivande stund diskuteras energidebatten flitigt av de svenska politikerna som soker svar pa

fragan hur Sveriges energibehov ska tackas i framtiden. Bland de foreslagna alternativen finns

dock inte fjarrvarme eller kraftvarmeverk med i berakningarna (Holmin, 2015).

2.4 Fjarrvarmens plats i samhallet

I europa gar over 45% av energianvandningen till uppvarmning, och saledes ar fjarrvarme en

mycket relevant del i att gora samhallet mer miljovanligt (Varmerapporten, 2015). I Stockholm

ar fjarrvarmen val integrerad och star for en stor del av varmeproduktionen, speciellt till

flerbostadshus och lokaler. Hushall som inte ar kopplade till natet anvander sig istallet av

direktverkande el, varmepumpar och oljepannor.

Fjarrvarme har visat sig vara ett effektivt satt att eliminera de manga privata oljepannorna i

Stockholm och flytta produktionen av varme de till centraliserade varmeverken. Varmeverken

och kraftvarmeverken producerar bade mer varme per anvand mangd bransle och deras utslapp

ar lattare for regeringen att reglera samt for tekniken att hantera. Dessutom kan pannorna i

varmverken drivas pa en storre mangd olika branslen, allt fran hushallssopor till industriavfall

och bioolja, vilket gor uppvarmningssystemet mindre kansligt for storningar som en evnetuell

brist pa en specifik typ av bransle (Energimyndigheten, inget datum a).

2.5 Kraftverk, Varmeverk och Kraftvarmeverk

Kraftverk producerar enbart el och varmeverk enbart varme. Kraftvarmeverk a andra sidan

producerar bade el och varme vilket leder till att de kan hoja sin verkningsgrad och darmed

utnyttja branslet pa ett mer effektivt satt (Skoldberg m.fl., 2013 & Danestig m.fl., 2007).

7

2.5.1 Energi

Enligt energiprincipen sa kan energi inte skapas eller forstoras utan bara omvandlas eller lagras

(Young & Freedman, 2008), aven om man i vardagen pratar om ‘produktion’ av varme och

elektricitet. Olika former av energi kan sagas vara av olika kvalite baserat pa deras mojliga

anvandningsomraden. Det brukar sagas att elekticitet ar en energiform av hogre kvalitet an

varmeenergi, eftersom den latt kan omvandlas till andra energiformer, medan varme ar svarare

att omvandla effektivt.

Idag finns det ett stort antal fornyelsebara alternativ for att utvinna varme och elekticitet, sa

som vindkraft, solceller och solpaneler. Trots detta dominerar fortfarande de fossila branslena

(olja och kol) pa energimarknaden runt om i varlden (Energimyndigheten, 2009).

2.5.2 Kraftverk

Det finns manga olika sorters kraftverk, t.ex. vattenkraft, vindkraft, solkraft, karnkraft och

kolkraft. De har alla gemensamt att de omvandlar olika typer av energi till elektricitet. Man

kan t.ex. gora det i ett sa kallat kondenskraftverk. Dar hettas vatten upp for att bilda en

angtryckskillnad som man later driva driva rotorblad i en turbin som ar kopplad till en gene-

rator, som i sin tur omvandlar rorelseenergin till elektricitet (British Electricity International,

1992 & Fortum, 2013). Denna teknik ar sarskilt lamplig att kombinera med varmeverk dar

tillgangen pa effektivt utvunnen varmeenergi ar hog.

2.5.3 Varmeverk

I ett varmeverk omvandlas vanligtvis kemisk energi till varmeenergi genom forbranning av

t.ex. hushallssopor, industriavfall, bioolja och kol. Vid forbranning upploses de kemiska bind-

ningarna i molekylerna som forbranns, vilket ger ifran sig varme som sedan via varmevaxlare

t.ex. kan overforas till vattnet i fjarrvarmenatets distributionskanaler.

Liksom for kraftverk finns det aven flera olika typer av varmeverk. En annan popular teknik

ar varmepumpar. En varmepump utnyttjar elektricitet for att driva en kompressor som via ett

cirkulerande koldmedie gor det mojligt att utvinna den varmeenergi som finns i ett magasin

med lag temperatur och overfora den till ett annat magasin med hogre temperatur. Samma

teknik anvands i vanliga kylskap. Genom att i princip enbart flytta varme fran en plats till en

annan sager man ofta att en varmepump kan ge ut mer energi i varme an vad som skulle vara

mojligt om den tillforda elektriska energin omvandlades direkt till varme. Detta beror alltsa

pa att man aven tillfort varmeenergi fran det kalla magasinet (Palm, inget datum).

Varmepumparnas effektivitet ar mycket beroende av temperaturskillnaden mellan varmemagasinerna,

hogre temperaturer att ta varme ifran ar att foredra (Almqvist & Jayasuriya, inget datum).

8

Under vintertid i Sverige tas varme oftast fran berggrunden eller botten av sjoar dar tempera-

turen haller sig vid ca 6 grader celsius, vilket ar tillrackligt for att industriella varmepumpar

ska vara lonsamma som varmekallor i fjarrvarmenatet (Jayasuriya, 2015).

Koldioxid- och miljoskatter gor att det numera finns ett starkt incitament for agarna av

varmeverk dar varmen utvinns ur forbranning att overga fran fossila branslen till fornyelsebara

alternativ som sopor, industriavfall och olika typer av bio-branslen. (Amiri, 2013).

2.5.4 Kraftvarmeverk

Genom att ta tillvara pa varmeenergin i kondenskraftverk som annars skulle kylas bort sa

kan verkningsgraden i ett kraftverk hojas fran runt 25-45% till 70-95% i ett kraftvarmeverk

(Djuric m.fl., 2009). Detta ger nagot samre elproduktion, men den hogre verkningsgraden

leder till battre resursutnyttjande vilket kan hjalpa Sverige och varlden att na sina klimat-

och energimal (Skoldberg m.fl., 2013 & Amiri, 2013).

2.6 Stockholms fjarrvarmenat

Stockholms fjarrvarmenat kan delas upp i fyra delnat, sodra, centrala, vastra och Tyreso-

Jordbronatet. Det sodra, centrala och vastra natet ar ihopkopplade och samags av flera foretag

tillsammans med respektive kommuner dar naten ligger. Tyreso-Jordbronatet ags helt av Vat-

tenfall och ar inte sammankopplat med de ovriga. Fortum ar det storsta foretaget i Stockholms

fjarrvarmenat och finns representerat i alla delnat utom Tyreso-Jordbro (Regionalplane och

trafikkontoret, 2006). Det ar inte ovanligt att endast Fortums delar av natet beaktas vid mindre

noggranna uppskattningar av Stockholms fjarrvarmenat. Foljande karta ger en battre beskriv-

ning fjarrvarmenatets utbredning i Stockholm. Kartan ar hamtad direkt ur Regionalplane och

trafikkontorets rapport fran 2006.

9

Figur 2: Karta over Stockholms fjarrvarmenat. Fran RTK 2006.

10

3 Metod

I detta kapitel beskrivs alla steg i projektets genomforande. Kortfattat bestod detta i att samla

in information fran utvalda anlaggningar, bestamma hur systemet ’Stockholms fjarrvarmenat’

kan beskrivas, och genomfora ett par berakningar pa den insamlade informationen for att pa

ett smidigt satt slutligen kunna infora datan i den uppstallda modellen for koldioxidfotavtryc-

ket.

3.1 Insamling av data

Informationen som soks till detta projekt finns endast i ett fatal fall att tillga hos foretagens

hemsidor, och ar da ett par ar gammal. For att fa tillgang till sa aktuell information som mojligt

kontaktades foretagen som ager anlaggningarna via telefon och ombads antingen att fylla i ett

formular som tagits fram for andamalet, alternativt skicka over en egen sammanstallning om

nagon sadan fanns tillganglig.

For att fa sa jamforbara siffror som mojligt vore det forsta alternativet, att det anpassade

formularet med angiven onskad data fylls i, det basta. Men eftersom dylika sammanstallningar

inte ar helt triviala att genomfora var resultaten av kontakterna blandade. Den data som

samlades in kommer delvis fran formularet och delvis fran foretagens egna rapporter.

Informationen som eftersoktes genom formularet var foljande:

Tabell 2. Datainsamlingsformular

Generell data

Anlaggningens namn: X

Typ (VV eller KVV) X

Total arlig varmeproduktion X GWh

Total arlig elproduktion X GWh

Totalt arligt utslapp av CO2 X ton

Bransleforbrukning Mangd [ton/ar] Energi [GWh] LHV [MWh/ton]

Bransletyp 1 X X X

Bransletyp 2 X X X...

......

...

3.2 Systemmodell

I avsnitt 1.2 beskrevs att det system som undersoks i projektet (det avgransade systemet)

endast bestar av respektive varme- eller kraftvarmeverks energiproducerande del, dvs. den del

11

av verken som genom forbranning av nagon typ av bransle utvinner energi i form av varme

och i kraftvarmeverkens fall aven elektricitet och som restprodukt slapper ut koldioxid. Detta

beskrivs grafiskt i foljande figur:

Figur 3: Grafisk beskrivning av ett fjarrvarmeverk ur projektets perspektiv.

Rapportens huvudmal, att berakna det totala fotavtrycket for hela Stockholm, gors genom

att summera utslappen av koldioxid och jamfora produktionen av varme respektive elektrici-

tet fran samtliga inkluderade anlaggningar. En grafisk representation av det system som far

representera hela Stockholms fjarrvarmenat skulle alltsa vara:

12

Figur 4: Grafisk modell av projektets sammansattning av Stockholms fjarrvarmenat.

13

3.3 Berakning av koldioxidutslapp

For att berakna det totala koldioxidutslappet for varje enskilt verk behovdes forst en uppskatt-

ning av hur mycket koldioxid som 1 kg av varje bransle ger upphov till goras. Kolinnehallet

i torra branslen kan uppskattas till 40% i biomassa, 80-85% i kol och 90% i olja. (Jayasuria,

2015) Med hjalp av kannedom om molmassa kan mangden koldioxid fran, till exempel, 1 kg

biomassa beraknas enligt foljande ekvationer:

Mangden kol som finnes i 1 kg biomassa ar 400g:

1 kg biomassa => 400g C (1)

400g kol motsvarar ca 33,33 mol kol:

mC

MC= nC ⇒

400

12= 33, 33... mol (2)

Vid forbranning av 33,33 mol kol genereras lika manga mol CO2:

C + O2 → CO2 ⇒ nC = nCO2 = 33, 33 mol (3)

Mangden (i kg) koldioxid som framstalls vid forbranning av 1 kg biomassa blir:

nCO2 ·MCO2 = mCO2 ⇒ 33, 33 · 44 = 1, 467 kg (4)

Alltsa genererar 1 kg biomassa 1,467 kg koldioxid. Pa samma satt fas for 1 kg olja 3,30 kg

koldioxid och 1 kg stenkol 3,025 kg koldioxid.

Med hjalp av dessa parametrar kan det totala koldioxidutslappet beraknas om den totala

mangden bransle som forbrukats ar kand. I de fall da verken endast presenterat data for hur

mycket energi som utvunnits ur respektive bransle sa har mangden raknats fram genom att

anvanda det effektiva varmevardet. De effektiva varmevarden som anvants i berakningarna

presenteras i Bilaga 8.1.

Det effektiva varmevardet som anvants i berakningarna ar valt utifran bilaga 8.1 for varje

bransle. I vissa fall har ett medelvarde anvants. Forfattarna av den har rapporten vill trycka

pa att det handlar om uppskattningar och inte exakta varden.

Med det effektiva varmevardet kan mangden bransle beraknas enligt:

mangd (ton) =mangd (MWh)

effektivt varmevarde (MWh/ton)(5)

14

Darefter har mangden utslappt koldioxid beraknats enligt den tidigare metoden med ekvatio-

nerna (1) till (4) Pa begaran av kontakter fran anlaggningarna redovisas inte dessa berakningar

for specifika verk utan endast det totala koldioxidutslappet som star att finna i rapportens re-

sultatdel.

3.4 Berakning av fotavtrycket

Det finns i dagslaget ingen generell vedertagen ekvation for att berakna koldioxidfotavtrycket

for en godtycklig produkt eller process, troligtvis eftersom anvandningsomradena for konceptet

ar sa vitt atskilda. Detta leder till att man vid varje enskilt fall far utga ifran den generella

definitionen (se avsnitt 2.2) och stalla upp en ekvation som ar anpassad efter den aktuella

undersokningen, vilket ar vad som gjorts i det har projektet.

Grundekvationen som stallts upp for koldioxidfotavtrycket ar foljande:

FCO2 =mCO2

Etot

[kg]

[GWh](6)

dar FCO2 ar koldioxidfotavtrycket, mCO2 ar den totala mangd koldioxid som slapps ut under

samma tid som den totala mangden producerad energi, Etot uppmatts.

Den energiform som ar av primart intresse i fjarrvarmediskussionen ar varmeenergi, och i Sveri-

ge ar vi i stort behov av varme, speciellt under vintermanaderna. Men eftersom kraftvarmeverk

som aven producerar elektricitet ar mycket vanligt forekommande i Stockholms fjarrvarmenat

och arsproduktionen av elektrisk energi inte ar forsumbar i jamforelse med arsproduktionen

av varmeenergi kan man inte bortse ifran produktionen av elektricitet vid berakning av ett

kraftvarmeverks koldioxidfotavtryck. Man kan ocksa tanka sig att elen som produceras t.ex.

anvands till att varma upp hus som inte kan nas av fjarrvarmenatverket eller for att driva

varmepumpar. Vidare har man vid det har projektet aven tagit hansyn till att elektrisk ener-

gi ofta anses ha en hogre energikvalitet an varmeenergin samt att man i varmepumpar kan

utvinna ca 3 ganger sa mycket varme som den elektriska energi man tillfor. Detta forklaras

vidare under beskrivningen av scenario 3, nedan. Ovanstaende har lett fram till att tre olika

definitioner av koldioxidfotavtrycket bedomts nodvandiga for att kunna ge en rattvis bild av

Stockholms fjarrvarmenat. Dessa definitioner delas upp i tre scenarion som anvands utifran

olika forutsattningar:

15

Scenario 1

I scenario 1 beraknas fotavtrycket som den totala mangden utslappt koldioxid dividerat med

den arliga varmeproduktionen. Av de tre scenariorna ar det har den enda som ar relevant for re-

na varmeverk eftersom den inte innehaller nagon term for elektrisk energi. For kraftvarmeverk

kommer den att ge det hogsta fotavtrycket eftersom ingen hansyn tagits till att varmeverket

ocksa producerar elektricitet. Fotavtrycket enligt scenario 1 beskrivs av:

F(1) =mCO2

Evarme(7)

Scenario 2

Har tas hansyn till elproduktionen hos kraftvarmeverk, men ingen skillnad gors mellan varmeenergi

och elektrisk energi, bada tillats paverka fotavtrycket lika mycket. Vilket kan motiveras genom

att tanka att elen anvands i en direktverkande elvarmekalla.

F(2) =mCO2

Evarme + Eel(8)

Scenario 3

Detta scenario kommer att resultera i det lagsta fotavtrycket for kraftvarmeverk. Har multi-

pliceras bidraget fran elproduktionen med en faktor 3, delvis for att askadliggora skillnaden i

energikvalitet som namnts tidigare i rapporten, men framforallt for att visa hur effektiviteten

hos en anlaggning eller ett helt nat skulle kunna se ut om den elektricitet som producerades i

ett KVV utnyttjades till att utvinna varme genom en varmepump.

F(3) =mCO2

Evarme + 3 · Eel(9)

Faktorn 3 i namnaren som skiljer scenario 3 fran scenario 2 ar inte helt intuitiv och kan behova

en mer detaljerad forklaring. Som tidigare beskrivits i kapitel 2.5.3 kan en varmepump utnyttja

elektricitet for att overfora varme fran ett kallt medie till ett varmare. Ur industriell synpunkt

innebar detta i princip att man omvandlar elektricitet till varme. Denna omvandling skulle

kunna goras via en ren resistiv belastning, t.ex. ett vanligt el-element som av sin natur har en

verkningsgrad pa 100%, dvs 1 Wh elektricitet ger 1 Wh varme. En varmepump har tack vare

sin ytterliggare tillforsel av energi fran det kalla mediet formagan att till synes omvandla 1 Wh

elektricitet till mer an 1 Wh varme! For att inte utmana termodynamikens forsta huvudsats

har man valt att inte kalla detta forhallande mellan en varmepumps energibalans in och ut

for ’verkningsgrad’, utan istallet for ”Coefficient of performance”, COP, vilket pa svenska blir

16

ungefar ”Prestandakoefficient”.

COP-vardet ar alltsa ett matt pa varmepumpens effektivitet och kan beraknas genom:

COP =Energi ut

Energi in. (10)

Detta innebar att en varmepump som ”omvandlar” 1 Wh elekticitet till 3 Wh varme har ett

COP-varde pa 3. COP-vardet for varmepumpar ar inte konstant. Det beror av manga olika

faktorer som alltifran varmepumpens tekniska kvalitet och uppbyggnad till de individuella

temperaturerna hos medierna som varmen ska overforas mellan och aven skillnaden mellan

dessa. COP-varden brukar for dagens varmepumpar ligga inom intervallet 1-5 och vardet 3

ansags vara ett bra medelvarde for den har undersokningen. Faktorn 3 i ar alltsa inte bestamd

enligt nagon exakt metod, utan ar en for projektet lamplig kombination av en grov uppskatt-

ning av en genomsnittlig varmepumps COP-varde vid normal drift och en teoretisk ide om

olika energikvaliteter. (Jayasuriya, 2015).

3.5 Berakning av viktat medelvarde

En del i att kunna jamfora de olika anlaggningarnas bidrag till det totala koldioxidfotavtrycket,

ar att kunna jamfora dem med nagon typ av referensniva. En sadan skulle kunna fas genom att

berakna ett vanligt medelvarde av anlaggningarnas individuella fotavtryck, dvs. att summera

fotavtrycken och dividera dem med antalet anlaggningar. Med det tas dock inte hansyn till i

vilken grad de olika anlaggningarna bidrar till varme- och elproduktionen, dvs. ett litet verk

antas ha lika stor betydelse for systemet som ett stort. Detta blir missvisande har, eftersom

produktionen skiljer sig krafigt at hos de olika anlaggningarna. Istallet beraknas darfor ett

s.k. ”viktat medelvarde” dar koldioxidfotavtrycket for en anlaggning multipliceras med dess

produktion for att pavisa dess betydelse for fjarrvarmenatet. Det viktade medelvardet (VM)

beraknas enligt

VM =F

(i)CO2,verk1

· E(i)tot,verk1 + ... + F

(i)CO2,verk8

· E(i)tot,verk8

E(i)tot,verk1 + ... + E

(i)tot,verk8

(11)

dar Etot varierar beroende pa vilket scenario VM beraknas for och (i) anger scenario.

3.6 Kanslighetsanalys

For att undersoka sakerheten i resultaten for individuella anlaggningars koldoixidfotavtryck

gjordes en kanslighetsanalys av berakningarna. Forandring av tva parametrar provades, det

effektiva varmevardet och andelen CO2 som uppkommer vid forbranning av 1 kg bransle.

17

4 Resultat

Resultatet av projektet ar en datainsamling fran de undersokta verken i Stockholm och upp-

skattning av koldioxidfotavtrycket for enskilda anlaggningar samt for hela Stockholm enligt de

3 scenarion som finns presenterade i kapitel 3.4.

4.1 Datainsamling

I det har avsnittet presenteras datan som hamtades fran anlaggningarna och som sedan ligger

till grund for berakningarna. Uppgifter markerade med ”*” ar inte explicit angivna av verkens

agare utan ar sammanstallda eller beraknade ur rapporter och tabeller som tillhandaholls av

dem for det har projektet.

4.1.1 Vartaverket

Tabell 3. Data fran Vartan

Generell data

Anlaggning Vartaverket

Typ Kraftvarmeverk

Total arlig varmeproduktion 1333 GWh

Total arlig elproduktion 457 GWh

Totalt arligt utslapp av CO2 591 378 000* kg

Bransletyper Bidrag till CO2-utslapp*

Kol 481 538 000 kg

Biobranslen 82 292 000 kg

Eldningsolja 27 547 000 kg

El 0 kg

Energi i sjo- och avloppsvatten 0 kg

Data tillhandahallen av industrikontakt pa Fortum, 2015. Sammanstallning av 2014 ars drift.

18

4.1.2 Hogdalenverket

Tabell 4. Data fran Hogdalen

Generell data

Anlaggning Hogdalenverket

Typ Kraftvarmeverk





Brannbart avfall 743 365 000 kg

Returbransle 229 733 000 kg


Bioolja 3 650 000 kg

El 0 kg


4.1.3 Hammarbyverket

Tabell 5. Data fran Hammarby

Generell data

Anlaggning Hammarbyverket

Typ Varmeverk






Eldningsolja 355 000 kg

El 0 kg

Energi i sjo- och avloppsvatten 0 kg


19

4.1.4 Hasselbyverket

Tabell 5. Data fran Hasselby

Generell data

Anlaggning Hasselbyverket

Typ Kraftvarmeverk





Trapellets 231 686 000 kg


El 0 kg


4.1.5 Bristaverket

Tabell 6. Data fran Brista

Generell data

Anlaggning Bristaverket

Typ Kraftvarmeverk








El 0 kg


20

4.1.6 Igelstaverket och Fittjaverket

Dessa tva anlaggningar presenteras tillsammans da agaren valde att tillhandahalla data sum-

merat for de bada anlaggningarna.

Tabell 7. Data fran Igelsta och Fittja

Generell data

Anlaggning Igelstaverket Fittjaverket

Typ Kraftvarmeverk



Totalt arligt utslapp av CO2 1 150 575 000* kg





Data hamtad fran Soderenergi Hallbarhetsrapport 2014

4.1.7 Solnaverket och Sundbyberg

Aven har tillhandahogg agarna samlad data fran bada verken.

Tabell 8. Data fran Solna och Sundbyberg

Generell data

Anlaggning Solnaverket Sundbyberg

Typ Varmeverk







El 0 kg

Data hamtad fran Norrenergis hallbarhetsredovisning 2013.

21

4.1.8 Jordbroverket

Tabell 9. Data fran Jordbro

Generell data

Anlaggning Jordbroverket

Typ Kraftvarmeverk





Returtrabransle (RT) 191 100 000 kg

Trapellets/briketter 61 740 000 kg


Data tillhandahallen av Per Sahlin, industrikontakt pa Jordbroverket, 2015. Datan avser 2014

ars drift.

22

4.2 Koldioxidfotavtryck for individuella anlaggningar

Tabell 10. Verkens individuella koldioxidfotavtryck

Varmeverk Branslen F(1)kg

GWh F(2)kg

GWh F(3)kg

GWh

Vartan, inkl

Ropsten

Kol, Biobranslen,

Eldningsolja,

Varmepumpar

443 500 330 000 218 700

Hogdalen Brannbart avfall,

Returbransle,

Eldningsolja, Bio-

olja

534 500 464 400 367 800

Hammarby Bioolja, Eld-

ningsolja,

Varmepumpar

50 400 50 400 50 400

Hasselby Trapellets, Eld-

ningsolja

433 500 364 100 275 900

Brista Brannbart av-

fall, Biobranslen,

Eldningsolja

442 500 364 300 269 100

Igelsta & Fittja Brannbart av-

fall, Biobranslen,

Eldningsolja

469 800 381 100 276 600

Solna & Sundby-

berg

Biobransle,

Eldningsolja,

Varmepumpar

142 700∗ 142 700∗ 142 700∗

Jordbro Biobransle, Biool-

ja

514 100 420 600 308 400

∗ Siffrorna fran Solna & Sundbyberg ar baserade pa matningar fran 2013 och kanske inte

jamforbara med ovriga varden i tabellen.

23

For att tydliggora effekten av att berakna koldioxidfotavtryck enligt de tre olika scenariorna

presenteras har ett stapeldiagram dar tre representativa anlaggningar valts som exempel.

Figur 5: Jamforelse av fotavtryck vid olika scenarion. Anlaggningarna ar tre exmpel tagna ur tabell 10.

Nedan presenteras ett diagram over de viktade medelvardena av fotavtrycken vid respektive

scenario. Dessa har beraknats med ekvation (11).

Figur 6: Medelvarde av fotavtrycken for de individuella anlaggningarna, vid de tre scenariorna.

24

For att pavisa varmepumpars potentiella forbattring av koldioxidfotavtrycket presenteras har

ett diagram som jamfor en genomsnittlig anlaggning utan varmepumpar med en anlaggning

dar varmepumpar utgor en stor del av varmeproduktionen.

Figur 7: Fotavtryck fran en anlaggning utan varmepumpar och en anlaggning dar varmepumpar har enstor andel i produktionen.

4.3 Stockholms fjarrvarmenat i sin helhet

Foljande siffror ar summeringar av motsvarande information for de enskilda verken som pre-

senterats ovan.

Summering av de enskilda verkens individuella bidrag ger varden for hela Stockholm, se tabell

11.

Tabell 11. Data for hela Stockholmsnatverket

Total arlig varmeproduktion 9 688 GWh

Total arlig elproduktion 1 728 GWh

Totalt arligt utslapp av CO2 3 836 747 000 kg

Koldioxidfotavtryck for Stockholms fjarrvarmenatverk:

Tabell 12. Stockholms koldioxidfotavtryck

Scenario 1 2 3

Fotavtryck (kg/GWh) 396 000 336 000 258 000

25

4.4 Resultat av kanslighetsanalysen

Som synes i tabell 13 resulterar en okning av det effektiva varmevardet med 4% i en minsk-

ning pa ca 4% av den totala utslappta mangden koldioxid, och en okning med ca 14% pa

kolinnehallet i det aktuella branslet gor en okning pa ca 14% av koldioxidutslappet. Att pro-

centsatserna ar sa lika kan forklaras med att den utslappta mangden koldioxid ar proportionell

mot dessa varden. Detta gor att materialparametrarna har stor inverkan pa resultatet.

Tabell 13. Kanslighetsanalys

Situation Angiven

mangd

bransle

(MWh)

Effektivt

varme-

varde

(MWh/ton)

Parameter

for kolin-

nehall

Mangd

bransle

(ton)

Mangd

utslappt

koldioxid

(kg)

Forandring

(%)

Oforandrat 236 000 5,0 1,47 47200 69 384 000 -

Andrat

varme-

varde

236 000 5,2 1,47 47200 66 715 000 -3,85

Andrad

parameter

for kolin-

nehall

236 000 5,0 1,67 47200 70 328 000 +13,6

Bada pa-

ramet-

rarna

andrade

236 000 5,2 1,67 47200 67 623 000 +9,24

26

5 Diskussion

Projektet ar genomfort under en relativt kort tidsperiod i forhallande till projektets mojliga

storlek, vilket tvingat oss att gora manga avgransningar i var systemmodell. Det overgripande

syftet med arbetet har inte varit att ta fram exakta siffror for Stockholms fjarrvarmenats kol-

dioxidfotavtryck, utan snarare att ta fram en metod for hur denna kan bestammas. Utover att

detta blivit uppfyllt har vi under arbetets gang ocksa hittat en stor mangd forbattringspunkter

for berakningsmodellen som vi utvecklat, och en framtida undersokning skulle kunna goras

vasentligt mycket mer noggrann men skulle ocksa ta langre tid. Det ar svart att dra nagra

konkreta slutsatser om de enskilda verken, olika bransletypers inverkan pa fotavtrycket eller

miljobilden av Stockholm som helhet utifran de resultat som presenteras i rapporten, nagot

som till stor del beror pa de manga begransningar som gjorts i systemmodellen men aven pa

den data som inhamtades fran anlaggningarna.

Med detta sagt sa kan vi fran vara resultat i tabell 10 och figur (7) avgora att det basta

sattet att producera varme till natverket skulle vara att driva varmepumpar med elektricitet

fran kraftverk som inte orsakar nagot utslapp av koldioxid, nagot som antagligen inte ar

mojligt i ett fjarrvarmenatverk som till storsta delen ar uppbyggt pa forbranning. Elektriciteten

skulle dock kunna komma ifran andra kraftverk som vid sin produktion slapper ut mindre

koldioxid t.ex. vattenkraft, vindkraft, solkraft eller karnkraft. For att verifiera det antagandet

skulle en undersokning av dessa kraftverkstypers fotavtryck ocksa behova goras. Aven om

Stockholms fjarrvarmenat bestod till storsta delen av varmepumpar skulle troligtvis detta

inte racka under de kallaste vintermanaderna, eftersom varmepumpars effektivitet sjunker vid

sa laga temperaturer. I det nat som finns idag ingar ett flertal spetsanlaggningar som anvands

under arets kallare delar, och aven som reserv vid planerade eller oplanerade driftsstopp hos

de storre verken. Om varmepumparnas kapacitet inte skulle racka till under vintern, skulle

spetsanlaggningarna kanske tvingas anvandas i storre utstrackning vilket skulle kunna leda

till ett hogre totalt koldioxidutslapp.

For att gora en rattvis bild av dagens fjarrvarmsystem ar det viktigt att inte bara titta pa

hur mycket koldioxid som slapps ut vid forbranningen utan ocksa jamfora detta med andra

aspekter i infrastrukturen. Ett fjarrvarmenat ar en enormt stor del av en annu storre infra-

struktur dar allt maste samverka for att fungera. Ett mycket tydligt exempel pa detta ar

sophantering. Det ar en stor fordel att kunna ta till vara pa hushallsopor och industriavfall

som annars skulle hamna pa deponier (Avfall Sverige, inget datum). Deponier slapper ut stora

mangder metangas som har betydligt storre klimatpaverkan jamfort med fjarrvarmeverken.

1 kg metangas motsvarar ca 25 kg koldioxid (Profu, 2014). Detta tillsammans med att det

finns en stor vinst i att anvanda kraftvarmeverk for deras hoga verkningsgrad jamfort med

traditionella varmeverk och kraftverk, gor det mycket forsvarbart att Stockholm fortsatter att

energiatervinna hushallsopor och annat avfall.

27

5.1 Avgransningar och approximationer

Har diskuterar vi de nodvandiga avgransningarna och approximationerna som vi har behovt

gora for att kunna slutfora projektet mer ingaende, och vilka konsekvenser de har haft pa

slutresultatet.

5.1.1 Fjarrvarmenatverket

Till de storsta avgransningar som gjorts i projektet hor att vi endast sag till sjalva produktionen

hos anlaggningarna i fjarrvarmenatet, nar hela systemet egentligen ocksa innehaller drift och

underhall av anlaggningar och distributionsnat samt transporter av bransle till verken. Dessa

ovriga delar har ocksa en inverkan pa natets verkliga koldioxidfotavtryck, varav transporterna

troligtvis star for de nast storsta utslappen av vaxthusgaser efter anlaggningarnas produktion.

For en mer exakt analys av fjarrvarmenatet i sin helhet bor aven dessa faktorer tas hansyn till.

5.1.2 Stora och sma anlaggningar

Som tidigare namnts var det nodvandigt att vi begransade oss till att endast undersoka ett

fatal av anlaggningarna i Stockholm, for att projektet skulle passa inom tidsramen. Har val-

des nagra av de storsta. Det finns aven ett flertal sma anlaggningar vars arsproduktioner

vi inte ansag vara tillrackligt stora for att kunna gora nagon storre inverkan pa det tota-

la fotavtrycket. Resultatet skulle ligga narmare sanningen om Stockholms fjarrvarmenatverk

om aven dessa sma anlaggningar inkluderades i undersokningen. Det bor ocksa namnas att

fotavtrycket fran en liten anlaggning kan befinna sig i samma storleksordning som det fran ett

stort verk, eftersom att bade produktionen och utslappen minskar med anlaggningengs storlek.

5.1.3 Elkomsumtion

Elen som anvands for att driva t.ex. varmepumpar och elpannor i en del av verken har betrak-

tats som helt “ren”, dvs. att den kommer fran kallor som inte slapper ut nagon koldioxid. I

resultatabellerna har detta redovisats som att bransletypen “el” haft ett utslapp av koldioxid

pa 0 kg/ar. Detta ar den framsta anledningen till att t.ex. Hammarby- och Solnaverket har sa

laga koldioxidfotavtryck jamfort med ovriga anlaggningar. En analys av elens ursprung skulle

kunna ge upphov till fler berakningsscenarier och ar en mojlig utveckling av projektet.

28

5.1.4 Berakningarna

Nar det galler berakningarna har vi vid flera tillfallen blivit tvungna till ganska grova approx-

imationer for att komma vidare i projektet, till skillnad fran de tidigare avgransningarna som

gjorts for att passa in projektet i den tillgangliga tidsramen. Som en foljd av otillracklig data

fran en del av anlaggningarna gjordes egna antaganden om effektiva varmevarden och kolin-

nehall for olika bransletyper. Detta gick i princip till sa att vi satte gemensamma varmevarden

och kolinnehall for branslen som var av ungefar samma typ, samtliga biooljor antogs t.ex.

ha ett effektivt varmevarde pa 10,56 (MWh/ton) och ett kolinnehall pa 90%. Antagandena

togs inte ur luften utan baserades pa data fran olika kallor vilka finns redovisade i bilaga 8.1.

Om projektet skulle goras om med storre krav pa noggrannhet i resultaten skulle mer exakta

varden pa dessa parametrar behova tas fram. I kanslighetsanalysen ar det tydligt att de har en

stor inverkan pa det slutgiltiga resultatet, en okning med 0.2 hos respektive varde leder till en

skillnad pa uppemot 14% i det totala beraknade koldioxidutslappet, nagot som vi gissar kan

ha minst lika stor inverkan pa slutresultatet som att inkludera vissa delar av fjarrvarmenatet

som den har gangen lades utanfor projektets avgransningar.

5.2 Den insamlade datan

Det forsta som bor sagas om informationen som samlades ar att vi tyvarr inte kunde fa tag i

matningar fran samma ar fran alla anlaggningar. I de flesta fall kunde vi utfora berakningar pa

information fran 2014, men fran Solna & Sundbyberg hade vi bara data fran 2013. Skillnaden

i utslapp kan variera markant fran ar till ar, da den ar tatt knuten till verkens produktion.

Produktionen av varme och elektricitet paverkas i sin tur mycket av bl.a. utomhustemperaturen

under aret. For att matningar ska vara jamforbara bor de alltid vara utforda under sa lika

forhallanden som mojligt, om t.ex. 2013 var ett mycket kallt ar och 2014 valdigt varmt behovde

man 2013 elda mycket i spetspannor som ofta drivs av fossila branslen vilket har stor inverkan

pa bade koldioxidutslapp och energiproduktion. Eftersom anlaggningarna i ett fjarrvarmenat

ocksa ar starkt kopplade till varandra kan en jamforelse av en enskilda anlaggning over olika

ar vara extremt missvisande. Om t.ex. ett av verken i natet har ett langre driftstopp kommer

de ovriga verken i natet att behova oka sin produktion for att mota kundernas konsumtion.

Att datan fran Norrenergi AB kommer fran ett annat ar an ovrig data medfor att den kan

behova uteslutas fran analysen for att fa ett mer tillforlitligt och jamforbart resultat.

For att fa storre sakerhet i resultaten bor undersokningen behandla flera ar, da kan man eli-

minera sadan fel som uppstar pa grund av stora temperaturskillnader och andra ojamnheter

i driftsforhallandena mellan aren.

29

5.3 Standard att jamfora med

Som tidigare beskrivits i kapitel 2.2 finns det ingen riktig standard for hur man raknar

ut koldioxidfotavtrycket. Manga lander verkar ha en vedertagen metod for att berakna ett

fjarrvarmeverks effektivitet eller verkningsgrad, men pga. av forsummningar som gors i model-

len av deras produktion som utgor en stor del av produktionen i svenska fjarrvarmeverk hander

det att svenska fjarrvarmeverk far over 100% verkningsgrad enligt deras berakningsmetoder

(Jayasuriya, 2015). Detta gor det mycket problematiskt att jamfora fjarrvarmenat over natio-

nella granser. Att hitta en standard for internationell jamforelse av fjarrvarmenatverk skulle

inte vara en rimlig utveckling av detta projekt, utan snarare ett helt nytt.

Att jamfora vara resultat med fotavtrycket fran andra europeiska huvudstader visade sig

alltsa vara mycket svart, men nagon typ av jamforelse med en extern rapport upplevdes anda

nodvandig for att styrka denna. Vid jamforelse med en rapport fran varldsnaturfonden kan

man se att vart beraknade totala koldioxidutslapp ligger inom samma storleksordning som

deras for en genomsnittlig storstad. Vara ca 3,8 miljoner ton mot deras ca 5 miljoner ton.

(Dalaryd, 2010).

5.4 Angaende scenario 3

Rapportens mest osakra antagande ror faktorn 3 i namnaren hos ekvationen fran scenario

3. Som beskrivits i kapitel 3.4 ar denna framtagen som en hoftning utifran flera olika pa-

rametrar. De tva framsta var skillnaden i energikvalitet mellan varme och elektricitet samt

varmepumpars COP-varden. Den forsta aspekten, skillnaden i energikvaliteten, skulle mojligen

ga att utvardera med teorier om exergi ifran termodynamiken, men bedomdes ovasentligt

i det har projektet med tanke pa osakerheten som den andra aspekten om COP-varden

tillforde faktorn. Scenario 3 skulle kunna goras mycket mer intressant som bedomningsgrund

for fjarrvarmeverks koldioxidfotavtryck genom att mer noggrant bestamma COP-varden for

anlaggningens varmepumpar vid olika driftsforhallanden och pa sa vis hitta en battre approx-

imation av verkligheten an siffran 3.

30

6 Slutsatser

Om man vill ha en mer exakt bild av koldioxidfotavtrycket fran Stockholms fjarrvarmenatverk

sa behover modellen utvidgas och mer tid laggas at att samla in data gallande branslena som

anvands. Metoden for var uppskattning fungerar dock och de 3 olika scenarios som vi anvant

representerar tillsammans verkligheten tillrackligt bra for en oversiktlig analys. Vi uppskattar

den totala utslappta mangden koldioxid till ca 3,8 miljoner ton per ar och i basta fall ar

koldioxidfotavtrycket 258000 kg per GWh.

I figur (7) kan vi se att verk med varmepumpar har betydligt lagre koldioxidfotavtryck an

verk utan. Berakningarna vi har gjort ar emellertid kansliga for forandringar av ingaende

parametrar, och sarskilt i detta fall baserat pa en liten mangd anlaggningar, varfor det ar

viktigt att trycka pa att detta endast ar en uppskattning.

En mycket generell slutsats vi kunnat dra om Stockholms fjarrvarmenat ar att det finns flera

forbattringspotentialer inom bade varme- och elproduktion. Men da natet till stor del utnyttjar

lokala resurser och loser flera andra problem, som sophantering eller riskerna med att ha ett

karnkraftverk i narheten av en storstad, ar det i nulaget redan en bra teknisk losning pa manga

olika problem. For att kunna dra vidare slutsatser om hur bra Stockholms fjarrvarmenat ar

maste jamforelser goras med andra nat, i bade Sverige och varlden. Ett oundvikligt problem

kommer daremot alltid att kvarsta: forutsattningarna for energiproduktion ar aldrig de samma

i tva olika regioner, och jamforelser av tekniska losningar for detta kommer att behova goras

mycket omfattande.

6.1 Forslag pa framtida arbete

I framtida projekt pa detta omradet foreslar vi att man:

• Gor en noggrannare och mer utforlig uppskattning av fotavtrycket genom att t. ex. ta

med det faktiska natet, elkonsumtion av verken och transport av branse i modellen samt

utvidga med olika scenarios med atanke pa hur elen som forbrukas har producerats.

• Gor en mer noggrann undersokning av de olika bransletypernas egenskaper for att kunna

utfora mer noggranna berakningar.

• Tar in data fran flera ar for att jamfora hur systemet beter sig over en langre period och

vid olika driftsforhallanden.

• Med utokad data aven jamfor olika tekniker och branslen for energiproduktion till

fjarrvarmenatet.

31

• Undersoker en standard for hur man ska jamfor Stockholms fjarrvarmenatverks fotav-

tryck med det fran andra stader i Europa.

32

7 Referenser

Almqvist, P. & Jayasuriya, J., inget datum. District Heating and Cooling Systems. [Powerpoint

presentation slides] Stockholm: KTH Institutionen for Energiteknik.

Amiri, S., 2013. Economic and Environmental benefits of CHP-based District Heating Systems

in Sweden. Avhandling. Linkopings universitet.

Avfall Sverige, inget datum. Europerisk avfallstatistik. [Online] (Uppdaterad 1 juli 2014)

Tillganglig pa: http://www.avfallsverige.se/statistik-index/avfallsstatistik/europeisk-av falls-

statistik/ [Hamtad 16 maj 2015]

Bioenergiportalen, 2013. Exempel pa branseldata for olika branslen. [Online] (Uppdaterad 31

maj 2013). JTI - Institutet for jordbruks- och miljoteknik.

Tillganglig pa: http://www.bioenergiportalen.se/?p=1590 [Hamtad 15 maj 2015]

British Electricity International, 1992. Modern power station practice: incorporating modern

power system practice. Upplaga 3. Oxford: Pergamon Press.

Dalaryd, E., 2010. Svenska kommuners koldioxidfotavtryck. Rapport. Varldsnaturfonden WWF.

Danestig, M., Gebremehdin, A. & Karlsson, B., 2007. Stockholm CHP potential - An oppor-

tunity for CO2 reductions? Energy Policy, 35, sid.4650-4660.

Djuric Ilic D., Henriksson M. & Magnusson D., 2009. Stockholms fjarrvarmenat - en tvarvetenskaplig

studie av ett regionalt energisystem idag och imorgon. Doktorandforskning. Linkopings uni-

versitet.

Energimyndigheten, 2009. Energi i varlden. [Online] (Uppdaterad 28 dec 2011).

Tillganglig pa: http://www.energikunskap.se/sv/FAKTABASEN/Energi-i-varlden/ [Hamtad

12 maj 2015]

Energimyndigheten, inget datum a. Fjarrvarme. [Online] (Uppdaterad 18 apr 2011).

Tillganglig pa: https://www.energimyndigheten.se/Hushall/Din-uppvarmning/Fjarrvarme/ [Hamtad

11 maj 2015]

33

Energimyndigheten, inget datum b. Kol - kvalitetsskillnader. [Online] (Uppdaterad 26 jan

2010).

Tillganglig pa: https://www.energimyndigheten.se/Press/Energilankar/Energikallor/Kol/ [Hamtad

15 maj 2015]

Energimyndigheten, 2011. Kol. [Online] (Uppdaterad 27 dec 2011).

Tillganglig pa: http://www.energikunskap.se/sv/FAKTABASEN/Energisystemet/Kol/ [Hamtad

12 maj 2015]

Ericson, T.C. & Lindblad, E., 2012. Koldioxidutslappsbesparing vid biogasproduktion. Kan-

didatexamensarbete. Stockholm: KTH School of Industrial Engineering and Management.

Galli, A. m. fl., 2011. Integrating Ecological, Carbon and Water footprint into a “Footprint

Family” of indicators: Definition and role in tracking human pressure on the planet. Ecological

Indicators, 16, sid.100-112.

Holmin M. 2015. Kol eldade pa energidebatten. [Online] (Uppdaterad 11 maj 2015)

Tillganglig pa: http://www.svt.se/nyheter/inrikes/kol-eldade-pa-energidebatten [Hamtad 11

maj 2015]

Industrikontakt Fortum, 2015. Data fran Fortums fjarrvarmeverk i Stockholm 2014. [email]

(Personlig kommunikation maj 2015).

Infield, D.G., 2008. An overview of renewable energy technologies with a view to stand alone

power generation and water provision. Desalination. 248, sid. 494-499.

Interngovernmental Panel on Climate Change (IPCC) [Core Writing Team, R.K. Pachauri and

L.A. Meyer (eds.)], 2014. Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working

Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate

Change. Geneva: IPCC.

Jayasuriya, J., 2015. Handledare. [email och samtal] (Personlig kommunikation VT 2015). KTH

Industrial Engineering and Management.

Kvarnstrom, T., 2009. Fasa ut den sista oljan - att tanka pa nar eldningsoljan ska ersattas av

fornyelsebara branslen. Rapport. Svensk Fjarrvarme.

34

Miljodepartementet, 2014. OECD:s granskning av Sveriges miljopolitik 2014, Sverige: Miljodepartementet.

Miljo- och energidepartementet, 2004. Klimat. [Online] (Uppdaterad 11 apr 2014).

Tillganglig pa: http://www.regeringen.se/sb/d/3188 [Hamtad 17 apr 2015]

Moksnes, P-O. m.fl., 2014. Havsmiljons tillstand ur miljomalsperspektiv. Havet 2013/2014,

sid.6-9.

Naturvardsverket, inget datum. Utslapp i siffror. [Online] (Uppdaterad 26 okt 2010).

Tillganglig pa: http://utslappisiffror.naturvardsverket.se/Om-Utslapp-i-siffror/Fragor–svar/ [Hamtad

30 mar 2015]

Norrenergi, 2013. En hallbar berattelse - Norrenergi 2013 Ars- och hallbarhetsredovisning.

Stockholm: Norrenergi AB.

Palm, B., inget datum. Sa fungerar en varmepump, och sa kan vi gora dem battre. [Power-

point presentation slides] Stockholm: KTH Institutionen for Energiteknik. Avdelningen for

Tillampad termodynamik och kylteknik. [Online]

Tillganglig pa: https://www.kth.se/polopoly fs/1.195412!/Menu/general/column-conte nt/attachment/P2-

B.Palm-Geopower m%C3%B6te teori%20om%20v%C3%A4rmepumpar.pdf [Hamtad 15 maj

2015]

Profu, 2014. Klimatbokslut 2013 - Malarenergi. Profu AB i samarbete med Malarenergi AB.

Regionalplane och trafikkontoret, 2006. Modell over fjarrvarmesystem och kraftvarmens mojligheter

- Stockholm en del av klimatlosningen, PM4:2006. [Online]

Tillganglig pa: http://www.trf.sll.se/Global/Dokument/publ/2006/2006-4 prom modell over

fjarrvarmesystem.pdf [Hamtad 14 maj 2015]

Skoldberg, H., Unger T. & Goransson, A., 2013. Potentialen for kraftvarme, fjarrvarme och

fjarrkyla: Utifran artikel 14 i energieffektiviseringsdirektivet. Stockholm: Svensk Fjarrvarme

AB.

Sahlin, P., 2015. Data fran Jordbro kraftvarmeverk 2014. [email] (Personlig kommunikation,

35

12 maj 2015).

Stockholmsregionens avfallsrad, 2007. Brannbart avfall. [Online] (uppdaterad 24 aug 2007)

Tillganglig pa: http://www.atervinningscentralen.se/web/page.aspx?refid=173 [Hamtad 15 maj

2015]

Svensk Fjarrvarme, 2015. Varmerapporten 2015. Stockholm: Svensk Fjarrvarme.

Soderenergi, 2014. Sodernenergi - Hallbarhetsrapport 2014. Stockholm: Soderenergi AB

United Nations headquarters, 2014. Climate summit 2014 catalyzing action [Online] (Uppda-

terad 23 sep 2014).

Tillganlig pa: http://www.un.org/climatechange/the-science/ [Hamtad 30 Mar 2015]

United States Environmental Protection Agency (EPA), inget datum. Global Greenhouse Gas

Emissions Data. [Online] (Uppdaterad 9 sep 2013).

Tillanglig pa: http://www.epa.gov/climatechange/ghgemissions/global.html [Hamtad 30 mar

2015]

Young, H. D. & Freedman, R. A., 2014. Sears and Zemansky’s University Physics with Modern

Physics Technology Update. 13th ed. San Francisco: Pearsson Education.

36

8 Bilagor

8.1 Bilaga: Varmevardestabell

Tabell A. Effektiva varmevarden for olika bransletyper

Bransle Varmevarde (MWh/ton)

Returflis 3,811

Trapellets/briketter 4,741

Bioolja 10,141

Hushallsavfall, blandat osorterat 32

Frastorv 2,63

Spannmalskarna 4,23

Eldningsolja 11,534

Tallbecksolja 10,564

Trapulver 4,44-54

Stenkol 7,78-105

1)Effektivt varmevarde av branslen fran Jordbro varmeverk (Sahlin, 2015)2)Uppskattning av effektiva varmevarden for hushallsavfall gjorda av Stockholmsregionens av-

fallsrad (Stockholmsregionens avfallsrad, 2007)3)Exempel pa effektiva varmevarden fran bioenergiportalen (Bioenergiportalen, 2013)4)Varmevarden for bio- och eldningsoljor framtagna av Svensk Fjarrvarme (Kvarnstrom, 2009)5)Effektivt varmevarde for stenkol (Energimyndigheten, inget datum b)

Documents

Koldioxidfotavtryck fr an Stockholms fj arrv armen atverk840855/... · 2015. 7. 9. · CHP potential, 2007). Att unders oka koldioxidfotavtrycket ar ett s att att bed oma hur klimatsmart