Udredning vedr. lagring og store varmepumper i ... - Energistyrelsen

22. marts 2013
J.nr. 2303/1887-0005
Ref. mcb
Invitation til at afgive tilbud på
Udredning vedr. varmelagringsteknologier og store varmepumper til brug i fjernvarmesystemet
Introduktion
Et bredt flertal i Folketinget ønsker at fremtidssikre det danske samfund ved at gøre energi- og
transportsystemet uafhængig af fossile brændsler i 2050. Det indebærer, at den eksisterende
energi-infrastuktur skal gentænkes i forhold til et nyt energimix, og samtidig skal hensynet til
en stabil forsyningsikkerhed tilgodeses. Fjernvarmen, som forsyner ca. 2/3 af danske husstande,
er en central sektor i den danske energiforsyning, som dermed kan spille en vigtig rolle i en
fremtid, hvor fossile brændsler er udfaset.
I den energipolitiske aftale af 22. marts 2012 er afsat 35 mio. kr. til fremme af ny VE teknologi
i fjernvarme (geotermi, varmelagring og store varmepumper mv.). I 2013 er afsat 1,5 mio. kr.
til udredninger omkring lagringsteknologier og varmepumper. I årene 2014-2016 er der afsat
16 mio. kr. til demonstrationsprojekter indenfor samme emner. Den resterende del af puljen benyttes
til at fremme geotermiens integration i fjernvarmesystemet.
Dette dokument omfatter en beskrivelse af opgaven for udredningen vedrørende lagring og
varmepumper.
Udredning om varmelagringsteknologier og store varmepumper
Udredningen gennemføres via følgende analyser, der skal afrapporteres i 2 tempi og afsluttes
senest med udgangen af andet kvartal 2013:
1. Kortlægning af eksisterende varmelagre, store varmepumper og dyppekogere samt en
overordnet vurdering af potentialet for at anlægge nye lagre ved en opskalering af den
eksisterende analyse i Region Midtjylland.
Resultaterne af denne del af opgaven skal afrapporteres i senest d. 12. august 2013
2. Beskrivelse af teknologiudviklingspotentialet i varmelagringsteknologier (primært korttids-
/sæsonlagring) samt i en yderligere teknologiudvikling af storskala varmepumper
til brug i fjernvarmesystemet
Den samlede afrapportering af skal foretages senest d. 1. oktober 2013
Resultaterne fra udredningen vil sammen med de første resultater af igangværende analyser i
Energistyrelsen vedr. fjernvarmens fremtidige rolle og overskudsvarme danne grundlag for en
samlet udredning vedr. økonomi og rammevilkår for lagringsteknologier, dyppekogere og store
varmepumper, der også inddrager elmarkedets fremtid.
Side 1

Udredning vedr. lagringsteknologier, potentialer og udviklingsbehov vil desuden indgå som oplæg
til et tilskudsprogram for en pulje til demonstrationsprojekter under EUDP-programmet i
2014-16 for VE-teknologier i fjernvarmesektoren på i alt 16 mio. kr.
Projektbeskrivelser for udbud
1. Kortlægning af eksisterende varmelagre, dyppekogere og store varmepumper på
fjernvarmeværker samt potentiale for nye lagre og varmepumper
Fjernvarmeværkernes muligheder for lagring kan yde et bidrag til fleksibilitet i driften, ikke
kun for fjernvarmesystemerne, men potentielt også for at absorbere og nyttiggøre variationerne
i elproduktionen fra eksempelvis vindmøller og solceller. Store varmepumper drevet af el eller
varme samt dyppekogere kan i forbindelse med fjernvarmesystemer omsætte overskydende el
fra vindmøller og solceller til varme, der kan lagres i fjernvarmesystemet. Desuden kan teknologierne
nyttiggøres i et forsyningssikkerhedsperspektiv. Den foreliggende dokumentation for
disse anlægs egenskaber og potentialer er mangelfuld.
I Danmark er der etableret sæsonlagre i Brædstrup og Marstal. Der er store eldrevne varmepumper
i bl.a. Frederikshavn og Brædstrup. Kendskab til driftserfaringer fra disse anlæg er vigtigt
som støtte for beslutninger om etablering af nye anlæg. Væsentlige forudsætninger for installation
af lagre er en konkurrencedygtig driftsøkonomi og kan desuden være afhængig af de
geologiske, miljømæssige og geografiske forhold på stedet. Væsentlige forudsætninger for installation
af store varmepumper er ligeledes konkurrencedygtig driftsøkonomi samt adgang til
et medium, hvorfra varmen kan pumpes. Mediet kan f.eks. være undergrund, søvand, vandløb,
spildevand eller sæsonlagre.
Der ønskes foretaget en landsdækkende kortlægning af eksisterende varmelagre samt dyppekogere
og store varmepumper i fjernvarmesystemerne. Kortlægningen skal omfatte volumen,
driftstemperaturer, kapacitet i MWh og kapacitet til op- og afladning, samt om muligt
konverteringstab. Kortlægningen skal omfatte både kraftvarmeværker og rene fjernvarmeværker.
Kortlægningen skal basere sig på driftserfaringer og evt. analyser af tab for allerede eksisterende
sæsonlagre og varmepumper i danske fjernvarmesystemer, hvorfor disse erfaringer
skal indsamles og analyseres.
Potentialet for anlæg af yderligere varmelagre samt storskala varmepumper ønskes belyst
for både fjernvarmeværker og kraftvarmeværker i hele landet. Potentialet for anlæg af sæsonvarmelagre
samt varmekilder til store eldrevne varmepumper er belyst for samtlige kraftvarmeværker
i Region Midtjylland [ref. 1]. Analysen [skrivebordsøvelse] skal opskalere denne viden
fra Midtjylland til et samlet estimat for Danmark som helhed. Analysen skal bl.a. beskrive tilbagebetalingstiden
for et tænkt projekt med nuværende teknologi.
Side 2

2. Teknologi og udviklingspotentiale
Der skal udarbejdes en beskrivelse af lagringsteknologier (primært korttids-/sæsonlagring) og
varmepumper inkl. en beskrivelse teknologiernes effektivitet (ved f.eks. konverteringstab og
energitab ved brug), omkostninger, samt en beskrivelse af forventninger til teknologiens udviklingspotentiale.
Nedenstående teknologier og evt. andre skal beskrives i den udstrækning de findes relevante i
en dansk sammenhæng:
Ståltanke er et eksempel på en teknologi, der anvendes til korttidslagring (12 timer til max. et
par døgn). På langt de fleste kraftvarmeværker og hos en del større gartnerier er der installeret
ståltanke, der via vandmediet lagrer varmeenergi. På kraftvarmeværkerne anvendes akkumuleringsmulighederne
i ståltankene dagligt i forbindelse med drift af motoranlæggene – hvad enten
disse drives i spot- eller regulérkraftmarkederne. I sjældnere tilfælde kan varme produceret på
kedelanlæg (dyppekogere) lagres.
Ståltankenes teknologi, udviklingspotentiale, tab, anlægsomkostninger samt de potentielle udbygningsmuligheder
for øget integration mellem el og fjernvarme ønskes undersøgt og beskrevet.
I det omfang alternative korttidslagre anvendes, ønskes disse tilsvarende undersøgt og beskrevet.
(se f.eks. Ref. 5)
Borehulsteknologien er en sæsonvarmelagrings-teknologi, hvor varmen – med jordmasse,
vand eller andet som lagringsmedie - kan gemmes fra sommer til vinter. Teknologien er ganske
ny i Danmark og er udelukkende etableret hos Brædstrup Totalenergianlæg. I Brædstrup er der
boret 48 huller – hver 45 m dybe. I hvert af disse huller er der i bentonit indstøbt 2 parallelle
slanger, der via en samlebrønd er forbundet med stål-akkumuleringstankene. Når borehulslageret
skal oplades med varme fra specielt solvarmeanlægget, ledes varme fra ståltankene ud til
samlebrønden midt i borehulslageret. Herfra fordeles varmen via de nævnte slanger til de enkelte
borehuller og den omkringliggende jordmasse opvarmes. For Brædstrups vedkommende
opvarmes 19.000 m 3 jord. Når varmen igen skal hentes op fra lageret vendes energiretningen,
og varmen flyttes fra borehulslageret til ståltankene. Her boostes temperaturen op ved hjælp af
en eldrevet kompressor.
Damvarmelagre er en sæsonvarme-lager-teknologi, der kan gemme varmen fra sommer til
vinter. I modsætning til borehuls-teknologien er varmemediet i damvarmelagre almindeligt
vand. Populært kan man sige, at damvarmelagre er kæmpe store swimmingpools med isolerede
låg. Varmen fra bl.a. solvarmeanlæg kan modsat tilfældet for borehulslagre lagres direkte i
vandmediet i et damvarmelager. I Danmark er der etableret 2 damvarmelagre hos Marstal
Fjernvarme. Den samlede vandmængde udgør her ca. 85.000 m 3 . Derudover er der etableret et
mindre anlæg i forbindelse med et solvarmeanlæg hos bofællesskabet Otterupgård i Skørping.
Der ønskes en beskrivelse af borehuls- samt damlagerets forudsætninger, teknik, tab, anlægsomkostninger
og udviklingspotentiale. Egenskaber og tab ved op- og afladning ønskes kvantificeret.
Der ønskes en beskrivelse af damvarmelagerets forudsætninger, teknik og anlægsomkostninger
(se f.eks. ref. 1, 5 og 6).
Side 3

Faseskiftende materialer (PCM) er materialer, der skifter form, når de optager varmen og
fungerer som varmelager. Termokemiske reaktioner kan ligeledes benyttes til varmelager.
Metoderne benyttes ikke i fjernvarmesystemet i dag. Relevansen for fjernvarmen skal vurderes
Det skal afdækkes om faseskiftende materialer eller termokemiske reaktioner har potentiale til
at indgå i fjernvarmen. (se f.eks. ref. 6). Hvis dette er tilfældet skal egenskaber og tab ved opog
afladning kvantificeret. Der ønskes en beskrivelse af forudsætninger, teknik og anlægsomkostninger.
Varmepumper i fjernvarmesystemer. Der er i dag installeret et begrænset antal stor-skala
varmepumper i tilknytning til fjernvarmesystemerne. Absorptionsvarmepumper anvender varme
fra f.eks. motor- eller kedelanlæg som drivmiddel; eldrevne varmepumper anvender el.
Desuden er der udviklet en hybrid varmepumpe, som benytter både varme og el.
Eldrevne varmepumpeanlæg kan fx opstartes, når elpriserne er relativt billige. Anlæggene er
modulære og har – til forskel for el-kedlerne – en høj virkningsgrad (COP-værdi). Dette betyder,
at en varmepumpe kan producere op til 5 gange så meget varme, som der optages af el.
Varmepumpeanlæg er nødvendige i forbindelse med sæsonvarmelagre.
Der ønskes en beskrivelse af store eldrevne varmepumpers; absorptionsvarmepumpers samt
hybrid varmepumpers teknik, egenskaber, effektivitet, mulige roller i fjernvarmesystemer og
anlægsomkostninger og udviklingspotentiale, gerne med inddragelse af udenlandske kilder (se
f.eks. ref 5).
Tilbuddets minimumsindhold
Tilbudsgiveren skal i tilbuddet som minimum komme med forslag til, hvordan de ovenfor anførte
forhold og spørgsmål kan gribes an, og hvilke spørgsmål der evt. foreslås prioriteret.
Tilbuddet kan indeholde forslag til, hvilke yderligere spørgsmål, der bør afklares, og hvordan
disse foreslås besvaret.
Tilbuddet skal indeholde delopgaver, tidsplan med milepæle samt CV’er for de konsulenter, der
skal udføre opgaven.
Ordregivende myndighed
Den ordregivende myndighed er
Energistyrelsen
Amaliegade 44
1256 København K
Udbudsramme
Den øvre udbudsramme er max. 500.000 DKK. ekskl. moms
Tilbuddet skal være i DKK ekskl. moms
Side 4

Prisfastsættelsen af opgaven skal ske som en fast pris for opgaven. Vederlaget anses for at omfatte
alle udgifter forbundet med tjenesteydelsens udførelse, inkl. rejser, telefonsamtaler, kontorartikler,
sekretærbistand, mv.
Vurdering af de indkomne tilbud
Ved vurdering af de indkomne tilbud anvendes følgende kriterier, der vægtes som angivet i
procent:
Tilbudsgivers forslag til opgaveløsning, herunder i hvilket omfang tilbudsgiver viser
indsigt i området, forståelse for den stillede opgave og klarhed i de stillede forslag: 35
pct.
Tilbudsgivers erfaring med lignende analyser, referencer og viden om området: 20 pct.
CV’er for de relevante medarbejdere: 10 pct.
Pris for det udførte arbejde: 35 pct.
Tilbud med bilagsmateriale vil blive behandlet fortroligt.
Vilkår
Energistyrelsen forbeholder sig ret til at forkaste alle tilbud.
Energistyrelsen forbeholder sig ret til at kræve uddybende dokumentation, herunder at
stille uddybende spørgsmål til tilbudsgivers kompetence og kvalifikationer.
Den vedlagte standardkontrakt (bilag A) vil danne udgangspunkt for opgavekontrakten.
Tidsfrister og formkrav
Der kan stilles skriftlige spørgsmål vedr. udbuddet til Mette Buch (mcb@ens.dk). Fristen for
spørgsmål er den 15. april kl. 12. Spørgsmål vil blive besvaret pr. mail og offentliggøres på
Energistyrelsens hjemmeside senest den 18. april kl. 15.
http://www.ens.dk/da-
DK/Service/OmOs/Udbud/geotermiog%20varmepumper/Sider/Forside.aspx
Tilbud med tilhørende bilag skal indsendes pr. mail til Mette Buch på mcb@ens.dk og
ens@ens.dk senest den 23. april 2013 kl. 10. Tilbud skal mærkes ”Tilbud – lagring og varmepumper”
Konsulenten skal afrapportere resultaterne for opgave 1 (kortlægning og potentiale) d. 12. august
2013. Konsulenten skal afrapportere den samlede opgave inden d. 1. oktober 2013.
Opgaven afsluttes med en hovedrapport samt evt. tekniske bilag. Energistyrelsen kan vælge at
offentliggøre det endelige materiale.
Side 5

Referencer
1. Naturgassens afløser, Brædstrup Totalenergianlæg og Planenergi, marts 2011.
http://www.rm.dk/regional+udvikling/v%C3%A6kstforum/indsatsomr%C3%A5der/ene
rgi+og+milj%C3%B8/projekter+og+aktiviteter/varmepumper/naturgassens+afl%C3%B
8ser
2. ”Virksomhedsrentabel udnyttelse af overskudsvarme” (Energistyrelsen, 2009)
3. Data for teknologier til produktion af varme. Baggrundsrapport til Varmeplan Hovedstaden.
November 2009
4. Varmeplan Århus 2010
5. Energistyrelsens teknologikataloger. http://www.ens.dk/da-
DK/Info/TalOgKort/Fremskrivninger/Teknologikatalog/Documents/Technology_data_f
or_energy_plants.pdf
6. IEAs Implementing Agreement on energy conservation through energy storage:
http://www.iea-eces.org/energy-storage/storage-techniques.html
7. IEA Implementing Agreement on District Heating and Cooling : http://www.ieadhc.org/home.html
Side 6