Dagens svenska fjärrvärmesystem, ofta kallat tredje generationens fjärrvärme, har temperaturer på runt 86 grader i framledningen och 47 grader i returen i snitt. Nu vässar man tekniken ytterligare och i fjärde generationens fjärrvärme handlar det om temperaturer i spannet 10–70 grader och med returer på 5–35 grader. Fördelarna med detta system är flera, framför allt att det ger lägre värmeförluster i näten och att det går att ta vara på energi från flöden med lägre temperaturer än vid förbränning. På sikt kan även distributionsteknik och fjärrvärmecentraler bli billigare genom lägre systemtemperaturer och en högre grad av standardisering.
Med dessa nya värmekällor är drivkraften för ett teknikskifte ungefär fem gånger högre. Sven Werner, seniorprofessor, Högskolan i Halmstad.
En intressant tekniklösning för fjärde generationens fjärrvärme presenterades 2017 av Sven Werner och Helge Averfalk. Det var en helt ny och unik design för fjärrvärmedistribution, kallad 4GDH-3P (fjärde generationen fjärrvärme med tre rör). Sven Werner var då professor i energiteknik och Helge Averfalk var doktorand – båda vid Högskolan i Halmstad. Denna teknik använder ett distributionsnät med tre rör istället för två, lägenhetsväxlare istället för en stor fjärrvärmecentral per fastighet samt längre termisk längd i värmeväxlare.
– Drivkraften för fjärde generationens fjärrvärme är ekonomiska fördelar i värmetillförseln. Har man en befintlig anläggning inom exempelvis solvärme eller värmepumpar kan man få ut mer kapacitet från den anläggningen, säger Helge Averfalk, numera doktor i fjärrvärmeteknik och universitetslektor på Högskolan i Halmstad.
– Bygger man en ny anläggning till lägre temperaturnivåer kan man bygga en mindre anläggning till lägre kostnad och ändå få ut samma effekt. Det beror på att effektiviteten är högre och att temperaturnivåerna är lägre från exempelvis solfångare, geotermi och restvärme.
Kollegan Sven Werner, seniorprofessor, fyller i:
– Med dessa nya värmekällor är drivkraften för ett teknikskifte ungefär fem gånger högre än tidigare. Det beror på att produktionstemperaturerna är väldigt nära de som är i fjärrvärmenätet, så det blir stora hävstångseffekter. Detta är ett paradigmskifte.
Utbyggnaden av lågtemperatursystem handlar i första hand om fjärrvärme till nya områden. Enligt Sven Werner finns eller byggs det olika former av lågtemperatursystem på tio platser i Sverige. Det är med andra ord än så länge ett fåtal projekt. Den huvudsakliga förklaringen är att fjärrvärmesystemet är väl utbyggt, men också att branschen är van vid befintlig teknik.
Den stora utbyggnaden av lågtemperatursystem kommer därför främst att ske i andra länder i Europa, där det i flera städer än så länge inte finns så mycket fjärrvärme. Många av lågtemperatursystemen beräknas att använda spillvärme. Enligt Heat Roadmap Europe, som Sven Werner har medverkat i, finns det tillräckligt mycket spillvärme för att värma alla fastigheter i EU. Enligt honom finns det numera intresse för lågtemperatursystem i nästan alla europeiska länder och redan är 30–40 lågtemperaturnät byggda enbart i Tyskland. Det största lågtemperatursystemet i Europa finns dock i Norra Djurgårdsstaden i Stockholm, vilket omfattar 30 GWh värme. Det är Stockholm Exergi som har byggt detta system och här använder man returvatten från fjärrvärmesystemet som huvudsaklig värmekälla.
– Drivkraften för att utveckla lågtemperatursystem sker i EU-projekt. Det är där folk träffas och diskuterar. Den senaste tiden har forskningen till fjärrvärme fullkomligen exploderat. För 15 år sedan fanns 10 miljoner kronor om året till EU-projekt inom fjärrvärme och nu finns en halv miljard kronor, säger Sven Werner och fortsätter:
– Vi har kämpat länge för att få pengar till fjärrvärmeforskning. Nu finns pengarna och forskningssamhället har hängt på. Det gäller att även näringslivet tar vara på den här chansen.
Kristina Lygnerud, chef för energigruppen på IVL (Svenska Miljöinstitutet), har bidragit till att EU-ansökningar för 44 miljoner euro har blivit beviljade för forskningsprojekt till lågtemperatursystem och spillvärmeåtervinning. Hon ser stora fördelar med dessa system och är förvånad över att inte fler svenska energibolag bygger ut lågtemperatursystem i nya områden.
– Vad ska energibolagen göra när avfallsmängderna minskar och skogen används till annat än förbränning? Vi ser redan tydliga tecken på att fler aktörer vill använda biomassan. Bolagen behöver därför påbörja sin framtidssäkring nu, säger Kristina Lygnerud.
För att få fart på utbyggnaden i Sverige skulle hon vilja se förändringar i såväl policydokument som finansieringslösningar.
– De legala ramverken och policydokumenten är gjorda för befintlig teknik, så här behövs det förändringar. Det skulle exempelvis kunna handla om att man ska ska använda restvärme när man bygger ut fjärrvärme om det finns tillgång till det. Det finns också begränsat med ekonomiskt stöd för restvärmeåtervinning i fjärrsystemet, men ett sådant stöd skulle öka intresset, anser Kristina Lygnerud.
Fördelarna med lågtemperatursystem är inte enbart tekniska, utan det leder också till en närmare kundrelation.
De legala ramverken är gjorda för befintlig teknik, så här behövs det förändringar. Kristina Lygnerud, chef för energigruppen, IVL.
– Många fastighetskunder vill att energibolagen ska använda restvärmekällor, eftersom det ger ett grönt avtryck. När man återvinner den lokala restvärmen krävs skräddarsydda lösningar, vilket skapar en närmare kundrelation än vad som är gängse idag, säger Kristina Lygnerud
Hon är, liksom Sven Werner och Helge Averfalk, övertygad om att restvärme kommer att få en avgörande roll i det framtida fjärrvärmesystemet. Det gäller såväl höga temperaturer och värme från industrier som restvärmekällor med lägre temperatur som man får från olika verksamheter i städer, exempelvis avloppsvatten och kylar i livsmedelsbutiker. De ser att det längre fram även kan bli aktuellt att använda ultralåga temperaturer, det vill säga temperaturer på runt 10 grader, som sedan höjs genom värmepumpar. Det kan exempelvis vara värme från sjöar eller gruvschakt.
– Finessen är att lära sig att hantera både lågtemperaturkällor och högtemperaturkällor. Det betyder att energibolagen kan lagra värmen till mycket lägre kostnader. De senast byggda stora värmelagren i Danmark har bara kostat en fjärdedel av vad mindre traditionella värmelager har kostat, säger Sven Werner.
Ett fjärrvärmesystem med en betydligt större variation i temperaturer är något som även Lina Enskog Broman ser framför sig. Hon är ansvarig för kraftvärme, fjärrvärme och fjärrkyla på Energiföretagen.
– Dagens fjärrsystem är byggt för höga temperaturer och det kommer vi delvis fortsätta att ha, för kraftvärmens skull, men bränslena utmanas allt mer. Inte minst biobränslena. Det kommer att bli viktigare att ta vara på alla resurser på ett allt effektivare sätt, vilket kommer att driva fjärrvärmen mot fler lågtemperatursystem. Det kommer att bli olika temperaturer i ett och samma fjärrvärmesystem, säger Lina Enskog Broman och fortsätter:
– I slutändan handlar det om ekonomi och att använda så lite resurser som möjligt till att producera så mycket värme som möjligt.
Hon pekar på Lund, där man har system för såväl höga som låga temperaturer (läs mer på sidan 28). Det som möjliggör att fjärrvärmesystemen kan ha både ett storskaligt system med höga temperaturer och öar/stadsdelar med lågtemperatursystem är att systemen möts via en värmeväxlare.
Parallellt med utvecklingen mot de låga temperaturerna leder förbränning i kraftvärmeverk till höga temperaturer. Och kraftvärmen, anser Lina Enskog Broman, bör bli ännu viktigare framöver, i takt med mer väderberoende elproduktion.
Henrik Näsström, verksamhetschef på Sigholm Tech i Göteborg, tror också på en mix av höga och låga temperaturer. Han är däremot skeptisk till att fokusera för mycket på att nå låga temperaturer eftersom det skulle kunna leda till ett ökat elberoende.
– Jag tycker inte att man ska stirra sig blind på att en viss temperatur ska uppnås och jag är tveksam till att allt värmeöverskott är intressant som spillvärme för fjärrvärmebranschen. Optimala energisystem byggs efter lokala förhållanden, säger Henrik Näsström.
Han pekar på att det är viktigt att se till hela systemet och tar som exempel en stad med en stålindustri som behöver kyla bort stora delar av värmen. Då menar han att man bör använda restvärmen i fjärrvärmenätet över hela året och på sommaren trycka in överskottet i en absorptionskylmaskin för att producera fjärrkyla.
Optimala energisystem byggs efter lokala förhållanden. Henrik Näsström, verksamhetschef på Sigholm Tech.
– Skulle man istället sträva efter att nå låga temperaturer i fjärrvärmenätet, riskerar kunderna att installera värmepumpar eller traditionella kylmaskiner för att kyla sina verksamheter, vilket skulle leda till en onödig elanvändning, säger Henrik Näsström.
Samma sak menar han riskerar att bli fallet om man tar tillvara på restvärme med riktigt låga temperaturer, då krävs det att temperaturen höjs med hjälp av värmepumpar – vilket leder till en ökad elanvändning.
– Att risken för bränslebrist skulle leda till att svenska energibolag måste välja lågtemperaturlösningar ser jag inte som ett scenario som blir aktuellt på länge. Fjärrvärmebranschen är suverän på att återvinna energi från överblivna resurser från samhället, säger Henrik Näsström.
Fyra generationer fjärrvärme
Första generationen (1GDH)
De första fjärrvärmesystemen etablerades i USA på 1880-talet och var baserade på grundläggande erfarenheter av ångdistribution. Denna ångteknik används fortfarande på Manhattan i New York och i centrala Paris.
Andra generationen (2GDH)
I Tyskland började man på 1920-talet att använda hetvatten som energibärare med höga framledningstemperaturer (över 100 grader). Andra generationens teknik erkändes som bästa teknik från omkring 1930 till 1970-talet.Tredje generationen (3GDH)
Oljekrisen ökade intresset för fjärrvärme. Särskilt i de nordiska länderna där ingenjörer tog fram ett nytt system med lägre framtemperatur (under 100 grader) för att öka effektiviteten. Dessutom användes prefabricerade och preisolerade rör. Bästa tillgängliga teknik sedan 1980-talet.Fjärde generationen (4GDH)
Började under 1990-talet med solfjärrvärmesystem i främst Danmark. Det främsta kännetecknet för fjärde generationen är att fram- och returtemperaturerna är betydligt lägre. Det ger lägre förluster och ökar möjligheterna att använda restvärme.Källa: Framtida fjärrvärmeteknik, Energiforsk
Ann-Sofie Borglund
