I Sverige finns cirka 2 500 mil fjärrvärmerör, varav en stor del installerades under 1960- och 70-talen. Att byta alla dessa rör skulle kosta i storleksordningen 115 miljarder kronor enligt vissa bedömningar. Att förlänga livslängden av rören är således en viktig fråga för energibranschen.
Idag är det svårt att göra statusbedömningar av nedgrävda ledningar på ett kostnadseffektivt sätt. I många fall är underhållet reaktivt, vilket innebär att man agerar när en skada väl uppstått.
Julia Kuylenstierna, programansvarig för Energiforsks program FutureHeat, menar att det finns en stor potential för besparingar.
– Det finns stora vinster med att utföra ledningsbyte vid precis rätt tidpunkt, varken för tidigt eller för sent, säger hon.
Därför är forskning om statusbedömning och prediktivt underhåll prioriterade områden, bland annat inom Futureheat. Här beskrivs några metoder som utvecklas för att göra bättre statusbedömningar.
1. Undersökning av stålets skick
Idag är det svårt att hitta korrosionsskador på fjärrvärmerör utan att behöva gräva fram rören till höga kostnader. Projektet Pipestatus, som stöttades av Vinnova och avslutades 2019, testade sex olika metoder och identifierade två som särskilt lovande: delta-t-metoden och den elektrokemiska metoden. Delta-t-metoden används redan idag, till exempel av Öresundskraft.
Delta-t-metoden är en så kallad akustisk metod och går ut på att skicka ut ljudvågor i ledningarna för att kunna bedöma den kvarvarande godstjockleken på rören. Ju tunnare metall, desto högre är risken att det uppstår skador och läckage. Delta-t-metoden ger information om ledningens genomsnittliga status längs en sträcka. Om samma sträcka mäts kontinuerligt kan man också få information om godstjocklekens förändring.
Inom FutureHeat har man valt att plocka upp och vidareutveckla den elektrokemiska metoden som kan användas för att hitta punktvisa beläggningsskador på fjärrvärmerör. Metoden går ut på att skicka ner ström i rören, där eventuella korrosionsskador i metallen ger utslag som går att mäta. En skillnad mot delta-t-metoden är just att den elektrokemiska metoden ska kunna användas för att hitta punktvisa skador på ett rör om man lyckas utveckla den som planerat. Mätningarna görs ovan jord genom att teknikern står ovanför rören som ska undersökas och sticker ner en elektrod i marken. En utmaning är att få strömmen att hitta till rören utan att ledas genom något annat metalliskt i marken.
– Om vidareutvecklingen av den elektrokemiska metoden lyckas blir det en förhållandevis enkel och billig metod att använda, som förhoppningsvis kan komma ut på fälten rätt snabbt, säger Julia Kuylenstierna.
Just nu kretsar forskningen kring att reda ut det praktiska kring hur metoden kan användas. Bland annat studeras effekterna av olika markförutsättningar och metodens lämplighet för olika typer av fjärrvärmerör och kulvertar.
2. Undersökning av isoleringens skick
En stor del av de befintliga stålrören är isolerade med polyuretan och har mantlar av polyeten. När isoleringen åldras och försämras ökar också påfrestningarna och risken för skador på ledningarna. Genom att undersöka isoleringen kan man därför dra slutsatser om rörens status.
Inom FutureHeat har två metoder undersökts. En avsvalningsmetod som bygger på att en driftsatt rörsträcka stängs av under ett par timmar medan man med sensorer mäter hur mycket temperaturen sjunker under den tiden. Genom att mäta avsvalningsförloppet kan den termiska statusen på isoleringen bestämmas utan att något ingrepp behöver ske. Dessutom har man använt en pluggmetod som går ut på att undersöka isoleringens vidhäftningsförmåga.
– Man vrider loss en plugg av isoleringen och kan genom att mäta vridmomentet ta fram vidhäftningsförmåga mellan isoleringen och medierör. Sämre vidhäftningsförmåga betyder ökad risk för utmattning, säger Julia Kuylenstierna.
En skillnad är att pluggmetoden inte skulle kräva att man stänger av rörsträckan för att kunna utföra testerna. Att ta bort en bit av isoleringen skapar dock andra utmaningar och för att komma åt isoleringen behöver en del av röret schaktas fram.
– Man vill undvika att skada isoleringen då det kan vålla nya problem i framtiden. Så en del i projektet är att även utveckla metoder för att återställa isoleringen efter testerna, säger Julia Kuylenstierna.
En annan del i FutureHeats projekt om pluggmetoden är att utveckla en metodik för beräkning av återstående livslängd, baserat på isoleringens status och kunskap om hur den förändras.
– Att på ett tillförlitligt sätt kunna uppskatta den återstående livslängden ger värmebolagen nya möjligheter att planera sitt underhålls- och reinvesteringsarbete.
3. Dataanalys för prediktivt underhåll
Prediktivt underhåll baserat på avancerad dataanalys av stora datamängder från många källor är ett område med lovande potential, menar forskarna Olle Penttinen och Mattias Vesterlund på Rise. Allt effektivare system och tekniker för att analysera data och dela modeller är det som driver utvecklingen.
Systemen kan analysera mätdata och automatiskt identifiera värden som tyder på begynnande skador eller läckage, och därigenom se till att nödvändiga byten eller reparationer sker i rätt tid. Forskningen är idag fokuserad på två områden: statistiska prediktioner baserade på underhållshistorik samt nätverksmodellering eller ”digitala tvillingar” som det populärt kallas.
– Den statistiska prediktionen går ut på att analysera stora mängder historiska lednings- och underhållsdata av olika parametrar, för att kartlägga vilka sorters datakombinationer som är korrelerade med att det senare behövde utföras ledningsreparationer, säger Mattias Vesterlund.
Sådana system kan sedan peka ut vilka sektioner i ett rörnät som har högst risk att springa läck, baserat på historiska data. Stockholm Vatten tillämpar redan tekniken i sina ledningar.
– Men inom vatten finns det ofta betydligt mer träningsdata än inom fjärrvärmedistribution. Nu vill vi undersöka hur mycket data det egentligen behövs för att göra säkra prediktioner för fjärrvärmenät, säger Olle Penttinen.
Digital tvilling innebär å andra sidan att det skapas en digital kopia av hela fjärrvärmenätet. Den kan till exempel bestå av GIS-data om ledningarnas positioner, dimensioner, och tryckfall. Då går det att modellera vilken sorts data de olika sektionerna i nätet borde skicka ut om allt fungerar som det ska och jämföra med de faktiskt uppmätta. Systemet varnar automatiskt när det uppstår avvikelser någonstans som tyder på risk för skador.
– Fördelen med en digital tvilling är att den uppdateras kontinuerligt med ny information. Den kan känna av långsamma förändringar, men även reagera snabbt. Här pågår flera projekt bland kommersiella aktörer, säger Olle Penttinen.
Data för detta finns ofta redan, men kan i vissa fall vara utspridd mellan konsulter, leverantörer, och olika avdelningar i energibolagen.
– Den här typen av frågor kräver både internt och externt samarbete för att lösas. Det finns många verktyg och man behöver förmodligen angripa problemet från flera håll för att lyckas, avslutar Olle Penttinen.
Linus Olin
