CleantechWatch

Hofor får nyt gennembrud i udvikling af 'verdens smarteste' varmepumpe

Hofor er kommet skridtet videre i udviklingen af det, forsyningsselskabet betegner som "verdens smarteste" varmepumpe. Algoritmestyring har allerede taget toppen af prisen på at producere varme, men nu gør et gennembrud pumpen i stand til at aflaste elnettet.

Hofors energiplanlægger Tore Gad Kjeld håber i år at få grønt lys til at lade varmepumpen på Nordhavn hjælpe Energinet med at holde elforbrug- og produktion i balance Foto: CleantechWatch

At verdens måske smarteste varmepumpe befinder sig på den yderste ende af Nordhavns Oceankaj i København, er der kun få der ved.

Men det gør den. Midt i det hele, i en for omgivelserne lille bygning, med hvad der til forveksling ligner en overdimensioneret skorsten.

Sådan lyder vurderingen fra Hofors energiplanlægger Tore Gad Kjeld i hvert fald, da CleantechWatch i øsende regnvejr får kæmpet sig vej gennem junglen af beton og byggepladser og bliver lukket ind bag bygningens låste døre for at få syn for sagn.

"Det er stort, men jeg tør roligt sige, at vi – så vidt vi ved – har udviklet verdens smarteste varmepumpe," siger han.

En intelligent varmepumpe

Varmepumpen er et barn af det EUDP-finansierede energilaboratorium i Nordhavn, som løb af stablen i efteråret 2019 med en række anbefalinger til et mere koblet forsyningssystem med bedre udnyttelse af de samlede energiressourcer via intelligent og tværgående styring af el og varme.

Konceptet er at levere miljøvenlig varme til kunderne ved at hente varmeenergi fra grundvandet og udnytte, når strømmen er billigst.

Når vindmøller eksempelvis kører på højtryk om natten, hvor elforbruget er lavt, udnytter varmepumpen de billige elpriser til at levere tilsvarende billig varme til kunderne. Samtidig kan pumpen lagre varme til senere brug i en stor vandtank, forklarer Tore Gad Kjeld, imens han peger på det, der udefra lignede en overdimensioneret skorsten.

FlexHeat planche_Til Simon (002).jpg
Flexheat leverer miljøvenlig varme ved at hente energi og varme fra grundvandet og udnytte strømmen, når den er billigst – ofte fordi vindmøller og solceller leverer meget elektricitet. Varmepumpens fleksibilitet giver en billigere varmeregning og aflaster elnettet. Foto: PR / Hofor

I efteråret kunne Hofor bryste sig af at have kappet 6 pct. af omkostninger til varmeproduktion ved at udstyre Flexheat-varmepumpen med algoritmer, der netop sætter tryk på maskineriet, når elpriserne er mest favorable.

"Allerede der var vi relativt overbeviste om, at vi havde udviklet en af de smarteste varmepumpe i verden og spurgte i branchen, om de kendte nogle, der var smartere. Det gjorde de ikke," fortæller Tore Gad Kjeld.

Kan aflaste elnettet

En tirsdag sidst i december kom så det gennembrud, der gør, at Hofors energiplanlægger med sikkerhed i stemmen i dag kalder varmepumpen for verdens smarteste.

Her lykkedes det at opnå en reguleringstid på at varmepumpens ydeevne, som betyder, at den kan hjælpe med at aflaste elnettet.

"Det er det springende punkt, for så reagerer varmepumpen ikke bare på prissignaler, men kan direkte gå ud og hjælpe med at stabilisere nettet. Det har varmepumper ikke været brugt til før," siger Tore Gad Kjeld.

doc78sb07zwfkz1cz4fidat.jpg
Her ses anlæggets ene stempelkompressor. Kompressorernes eloptag kan reguleres, så varmepumpen kan bidrage til at balancere netfrekvensen – dermed er det kompressorerne, som muliggør anlæggets kobling mellem el- og varmesektoren. Foto: PR / Hofor

Forbruget og produktion af el skal konstant være i balance, så elnettet har en frekvens på 50 Hertz. For at være med til at regulere det, kræver Energinet i Østdanmark, at et anlægs ydeevne kan reguleres på maksimalt 150 sekunder.

Med det nye gennembrud kan Hofors varmepumpe – ved at give afkald på en smule effektivitet – komme ned på 90 sekunder. Tidligere tog det fire minutter.

"Varmepumpen reagerer endnu hurtigere, end den behøver for at kunne aflaste elnettet. Det er et vigtigt resultat i forhold til nuværende krav, men også eventuelle fremtidige krav til stabilisering af el-nettet," siger Tore Gad Kjeld og peger passioneret på en skærm i varmepumpens kontrolrum, som viser en graf over pumpens reguleringshastighed.

Er der for meget el i nettet, skruer Hofor konkret op for varmepumpen, så den sluger mere strøm og producerer mere varme og dermed mindsker frekvensen i det samlede elnet. Når frekvensen omvendt er under 50 Hertz, og der skal mere strøm i nettet, kan Hofor skrue ned for varmepumpen, som dermed konveterer en mindre mængde el til varme.

"På den måde hjælper vi elnettet og tjener samtidig penge på det, så vi kan sænke varmeregningen til forbrugerne," forklarer Tore Gad Kjeld.

Udover at gøre fjernvarmen så billig som mulig har vi i Hofor en vision om, at varmepumper på linje med elbiler og elkedler kan få en afgørende rolle.

Tore Gad Kjeld, energiplanlægger i Hofor

Udlandet vil vide mere

Når Tore Gad Kjeld kigger i krystalkuglen, er han ikke i tvivl om, at behovet for fleksibilitet i elnettet vil stige i takt med, at vedvarende energikilder som vindmøller og solceller – der i høj grad afhænger af vejret – får en større rolle i den samlede elforsyning.

I dag kan en vindmølle risikere at skulle tilbageholde kapacitet, når vinden blæser for fuld hammer, og der er for meget el i nettet. Men det skal så vidt muligt undgås at skrue ned for en elproduktion, der er "grøn og gratis", mener Tore Gad Kjeld.

Der er flere måder at levere fleksibilitet til elnettet, men potentialet i at få varmepumper i spil er ifølge Hofor til at få øje på.

"Udover at gøre fjernvarmen så billig som mulig har vi i Hofor en vision om, at varmepumper på linje med elbiler og elkedler kan få en afgørende rolle," siger Tore Gad Kjeld og tilføjer, at varmepumpen også kan assistere det lokale elnet i overbelastningssituationer.

"Nu vil vi gerne teste det på flere af vores varmepumper, men det kan sagtens være, at andre forsyningsselskaber også vil bruge det," siger energiplanlæggeren videre.

Da Hofor i slutningen af sidste år i Energylab Nordhavn luftede budskabet om at have opfundet verdens dengang 'måske smarteste' varmepumpe, var det ifølge Tore Gad Kjeld også for at provokere og om muligt blive modbevist påstanden – eller i det mindste skabe en debat om intelligent drift af varmepumper.

I stedet har det resulteret i en invitation til at besøge European Heat Pump Assosciation (EPHA) i Bruxelles for at fortælle mere om varmepumpen.

Mangler grønt lys

Næste skridt er at få grønt lys fra Energinet til at bruge varmepumpen som systemydelse til at balancere elnetsfrekvensen.

Tore Gad Kjeld forventer, at den milepæl bliver passeret i løbet af i år. Sker det, kan omkostningerne til varmeproduktion reduceres med yderligere 7 pct., vurderer Hofor.

For selv om varmepumpen giver afkald på en smule effektivitet, når den skal kunne omstille sig hurtigt, bliver det ifølge forsyningsselskabet opvejet af det bidrag, Energinet betaler for hjælpen med at holde elnettet i balance.

Jeg tror ikke, det bliver meget dyrere, hvis man installerer teknologien fra start, og det kan jeg godt se grønne eksportmuligheder i

Tore Gad Kjeld, energiplanlægger i Hofor

Der er dog det ene forbehold, at man som minimum skal kunne byde ind med 0,3 MW for at blive taget i betragtning til den opgave.

Varmepumpens kapacitet rammer med 0,25 MW under den grænse og en godkendelse vil derfor kræve, at Hofor også byder ind med andre af sine varmepumper eller lignende til Energinet. Det forventer Tore Gad Kjeld dog ikke, at forsyningsselskabet får problemer med at finde.

Når det sker, vil anlæggets omkostninger til at producere varme til Unicefs hovedkontor og de tre krydstogtsterminaler i den nordøstligste ende af Nordhavn, som lige nu er de eneste kunder, der får varme fra Flexheat-pumpen, sænkes med samlet 13 pct.

Potentielle besparelser på den endelige varmeregning bliver dog fordelt bredt mellem alle fjernvarmekunder i Hovedstaden.

'Smart grid-ready' giver eksportmuligheder

Hofors varmepumpe er leveret og monteret af Johnson Controls, som på linje med DTU Mekanik og rådgivervirksomheden Cowi har været med til at udvikle konceptet.

Når de private selskaber har skrevet sig op til og investeret tid og penge i projektet, er det ifølge Tore Gad Kjeld også et billede på potentialet.

"Fra Hofors side er vi interesserede i billig og grøn varme, men Johnson Controls vil jo gerne være med, så de har kompatible produkter klar, hvis der kommer efterspørgsel på intelligente og hurtigtregulerende varmepumper," siger Tore Gad Kjeld.

I dag fokuserer de fleste ifølge energiplanlæggeren på omkostninger, ydelse og effektivitet, når de køber varmepumper, men han forudser, at den nye teknologi på sigt bliver en option på samlebåndet, så varmepumpen bliver leveret som "smart grid ready".

"Jeg tror ikke, det bliver meget dyrere, hvis man installerer teknologien fra start, og det kan jeg godt se grønne eksportmuligheder i," siger han og understreger, at varmepumpen stadig kan køre på maksimal COP, når den ikke skal bruges som systemydelse til at balancere elnettet, da det sker i en særskilt styringsfunktion."

"Så hvis varmepumpen er 'smart grid ready', kan vi både køre den i normal drift eller tilvælge at levere til balance på elnettet. Hvis man aldrig bruger den option, er det værste, der kan ske, at man taber ekstraomkostningen for at få den nye teknologi på."

Grønt forskningscenter henter nye kræfter

Energylab Nordhavn: Fjern urimelige skatter

Fjernvarmeselskaber vil omstille boliger med varmepumper

7 ud af 10 kommunale bygninger har energimærke i bunden af skalaen

Dansk energilaboratorium viser vejen til fremtidens koblede forsyningssystem

Relaterede

CleantechWatch trial banner 21 dage.jpg

Seneste nyt

Job

Se flere

Se flere