Ett klimatneutralt Kiruna 2025 med hjälp av spillvärme

• Den pågående stadsomvandlingen i Kiruna, att en stor del av staden måste flyttastill följd av LKAB:s fortsatta gruvverksamhet, skapar möjligheter att etablera etteffektivare energisystem och bidra till att uppnå stadens klimatmål. I dag tillgodosescirka 15% av stadens fjärrvärmebehov med restvärme från LKAB och målsättningenpå sikt är att nå 100% restvärme i systemet. Investeringsbeslut som togs 2021kommer att resultera i en ökning av restvärmeandelen på upp mot 70% till 2024 dåLKAB frigör högvärdig restvärme genom att internt ta tillvara på lågtempereradvärme. För att öka andelen restvärme ytterligare finns ett behov av att lagra värmefrån sommarperioden då det finns ett överskott till vinterperioden när behovet ärsom störst.I projektet skapas en helhetsbild av restvärmelösningen i Kiruna frånsamspel mellan aktörer till teknik vilket genererar ny kunskap om effektivenergiomställning till hållbara städer med restvärmeåtervinning.Det finns flera alternativ för termiska säsongslager vars tillämplighet baseras påtermogeologisk förutsättningar. Borrhålslager och bergrumslager valdes ut förvidare analys givet förutsättningarna i Kiruna. Genom energisystemmodelleringoptimerades Kirunas fjärrvärmesystem fram till år 2040 genom scenarioanalys. Medett energilager i systemet möjliggörs att en större mängd restvärme kan användastotalt sett över året och särskilt minskar det behovet av värmeproduktion underperioden med störst värmebehov (vintermånaderna), vilket innebär minskadanvändning av spetslastpannor. En nyttokostnadsanalys genomfördes på tvåmodellscenarier.Båda scenarierna resulterar i ekonomiska kostnadsbesparingar ochminskade externa kostnader (förbättrad folkhälsa som minskar till exempel uteblivetarbete, sjukvårdskostnader och förtidiga dödsfall) jämfört med referensscenariet, attinte uppföra ett energilager.Ett energilager, borrhålslager och bergrumslager, i storleksordningarna 30 GWh och20 MW simulerades i Kirunas fjärrvärmesystem. Baserat på det värmebehov ochrestvärmeleverans som ligger till grund för lagersimuleringar visar resultaten pågod prestanda framför allt för ett borrhålslager kombinerat med värmepumpar. Förde simulerade alternativen, samt ett jämförelsealternativ med en biobränslepanna,togs investeringskalkyler fram som visade på en övervägande positiv kalkyl för ettborrhålslager med värmepumpar.Totalinvesteringen för alternativet med borrhåloch värmepump uppgår till ca. 300 Mkr. Borrhål och värmeväxlare är ungefär 1/3 avinvestering, värmepumpskostnad 1/3 och resterande projektkostnader ochinstallation. Återbetalningstiden är drygt 9 år. Investeringskostnaden för anläggningav bergrumslager är hög vilket försämrar lönsamheten. Troligen skulle investeringskostnaden vara betydligt lägre om befintlig geologisk formation finnstillgänglig att konvertera till energilager. Sådan formation har inte identifierats idetta projekt men givet Kirunas långa gruvverksamhet är det möjligt att fleralternativ finns som skulle kunna utredas.Underlaget som är framtaget inom ramarna för detta projekt pekar på att ettsäsongsenergilager för att ta tillvara på mer restvärme är den långsiktigt optimala lösningen för Kirunas värmeförsörjning. En initial uppskattning av tidplan visar påatt ett sådant lager skulle kunna tas i drift 2028. För det valda energilagret har enhandlingsplan tagits fram som visar nästa steg som behöver tas i Kiruna för attkomma närmare att realisera energilagret och därmed kunna nyttja mer restvärme.Lågtempererad fjärrvärme har diskuterats länge i Kiruna. Kombination med ettenergilager och lägre framledningstemperatur skulle vara gynnsamt eftersomurladdningstemperaturen från energilagret inte skulle behöva höjas lika mycket.Skulle Kiruna i ett senare skede, efter att energilagret har uppförts, sänkatemperaturen i nätet skulle det för ett borrhålslager med värmepumpar innebära etteffektivare och lönsammare system. Framför allt skulle mindre el behövas tillvärmepumparna vilket är gynnsamt givet Kiruna Krafts ambitioner om att minskaandelen el som går åt till värmeförsörjningen.Det finns en stor outnyttjad restvärmepotential i Sverige och Europa. Genom enfallstudie av Kiruna har lärdomar för andra städer om effektiv integrering avrestvärme genererats. Framgångsfaktorerna i Kiruna och lösningar påförekommande hinder kan hjälpa andra städer att etablera ett effektivt ochlångvarigt samspel kring industriell restvärme. Att initialt fokusera på att bygga enrelation mellan parterna och etablera förtroende är en viktig nyckel för att kunnaidentifiera lösningar på andra förekommande barriärer. Flera ekonomiska barriärerhar haft stor påverkan och de har lösts genom transparens i kalkylerna, med ettgemensamt uppsatt mål att samarbetet inte ska påverka stadens invånareekonomiskt och genom statligt finansieringsstöd.En viktig framgångsfaktor har varit etablerandet av en strategisk samarbetsplattform som garanterat enkontinuerlig dialog. En kontinuerlig dialog krävs dels under etablerandet avsamarbetet men är lika viktig under pågående leverans för att inte riskera att tappabort relationen och förtroenden.För att identifiera vilka faktorer som kan påverka att innovativa energilösningarimplementeras för restvärmeåtervinning har projektet gjort en jämförande analys avbeslutsprocessen vid valet av fjärrvärmeteknik i Nya Kiruna Centrum ochBrunnshög i Lund. Beslutsprocessen resulterade i konventionell fjärrvärmeteknik tillNya Kiruna Centrum och ett lågtempererat fjärrvärmesystem i Brunnshög. Eninnovativ målsättning, särskilt i de externa direktiven, kunskap omrestvärmeåtervinning, antingen internt eller hos en långvarig samarbetspartner ochen holistisk syn på staden där många aktörer engageras för att man bättre ska kunnaförutse förändringar på lång sikt har identifierats som viktiga. För effektivenergiomställning av städer med restvärmeintegrering behöverrestvärmepotentialen kartläggas och inkluderas i stadens energiplanering i ett tidigtskede och i samverkan med relevanta aktörer. Energiplaneringen bör ske samtidigtsom, och i samråd med, andra större förändringar i staden för att undvikasuboptimala system där energieffektiviseringsprincipen inte tillämpas.

Ämnesord

TEKNIK OCH TEKNOLOGIER  -- Naturresursteknik -- Energisystem (hsv//swe)

ENGINEERING AND TECHNOLOGY  -- Environmental Engineering -- Energy Systems (hsv//eng)

Nyckelord

Fjärrvärme

spillvärme

restvärme

samverkan

energilager

energisystem

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)

rap (ämneskategori)