Resurseffektivitet med nytta värme eller el

|EN|

---

För att avgör hur en mängd bränsle används så effektivt som möjligt kan den totala mängden värme för uppvärmning beräknas. De flesta energilag avger både värme och el. som kan skapas med hjälp av bränslet.

Ett sätt att avgöra vilken energikälla som är bäst för miljön är att bedöma nyttan i form av den värme eller el ett kraftslag kan avge totalt. Tabellerna nedan kan läsas som att 1 kWh bränsle ger X värme och Y el. Högre siffra är bättre.

Notera att "nyttig värme ut" som är större än 100 innebär att slutresultatet blir mer värmeenergi än om bränslet eldades direkt för uppvärmning i en effektiv eldstad.

Alla kraftslag

Antaganden

• Bränslet antas vara samma för varje kraftslag.
• Energibehovet antas alltid finnas.
• Marginalen antas vara fossil.
• Alternativ till uppvärmning med restvärme antas vara värmepumpar med COP 4.

Exempel

1. Vedeldning ger ca 100% av värmeinnehållet till uppvärmning. Ingen elproduktion. Om vedeldningen ersätter en värmepump med COP 4 minskar elanvändningen med 25% av energiinnehållet. Förbränning utan elproduktion används som utsläppsreferens och bli 100%.

2. Om veden istället används i ett kraftvärmeverk blir det både el och fjärrvärme. Elproduktionen blir ca 30% och värmeöverskottet ca 70%. Om elen antas försörja värmepumpar med COP 4 ger det 120% värme av energiinnehållet i veden. Total värmeproduktion blir 120%+70%= 190% av vedens värmeinnehåll.

Kraftslag 100% bränsle IN (Primärenergi)	EL UT alt. Elvärme	Värme UT	Total nyttig värme UT med VP (1)	Nettoeffekt marginalel med VP (2)	Relativa nettoutsläpp CO2/kWh värme med VP (3)	Minskat totalt energibehov (Primärenergi)
Eldning för uppvärmning (ved, pellets, olja, gas)	0%	100%	100%	-25%	100%	0%
Förbränningsmotor med gas/flytande bränsle (Gen set)	35%	0%	140%	-35%	71%	29%
Bättre bränsle i kondenskraftverk (olja, kol)	40%	0%	160%	-40%	63%	38%
Sämre bränslen i kraftvärmeverk (trä, sopor, pellets)	30%	70%	190%	-48%	53%	47%
Förbränningsmotor med gas/flytande bränsle m fjärrvärme	35%	65%	205%	-51%	49%	51%
Bättre bränslen i kraftvärmeverk (olja, kol)	40%	60%	220%	-55%	45%	55%
Gas/flytande bränsle i gaskombikraftverk utan fjärrvärme	60%	0%	240%	-60%	42%	58%
Gas/flytande bränsle i gaskombikraftverk med fjärrvärme	60%	40%	280%	-70%	36%	64%

Not:
1. Även all elproduktion används för värmeproduktion med värmepumpar med COP 4 och slås samman med värme från förbränningen.
2. Den el som hade krävt för att producera "Total nyttig värme" med en värmepump med COP 4.
3. Andelen CO2-utsläpp som orsakats jämfört med enbart använda värme från eldning. All elproduktion används för värmeproduktion med värmepumpar med COP 4 och slås samman med värme från förbränningen.

Systemverkningsgrad /värmefaktor för uppvärmning med kombinationer av kraftslag och värmepumpar

Ett elektriskt värmeelement har till exempel i princip 100% verkningsgrad. Elverket som alstrar elenergin till elementet har en verkningsgrad mindre än 100 %. För värmekraft är den avsevärt lägre, tex kolkraft ca 40%. Trots att elemenetet har när 100% verkningsgrad utgör det endast 40% av kolenergin som åtgick vid alstrandet av electriciteten.

Om samma bränsle i stället skulle brännas teoretiskt optimalt direkt för uppvärmning skulle en verkningsgrad på 100% uppnås. Praktiskt ligger verkningsgraden då uppåt 90%. (källa)

För uppvärmning kan elektriciteten i stället användas för att driva en värmepump. Om värmepumpen har en värmefaktor på 4 tillförs erhålls samma värmemängd med 25% av elen till värmeelementet. Det motsvarande 400% av den tillförda elenergin.

Den omvandlade kolenergin på 40% av bränslet har då tack vare värmepumpen alstrat värme motsvarande 40%*4 =160% av kolets värmeinnehåll.

Genom att kombinera kraftslag med hög verkningsgrad med värmepumpar med hög verkningsgrad kan bränslebehovet minska. För kombinationen gaskombikraftverk och värmepump med värmefaktor (COP) 4 minskar totala energibehovet med 58 % jämfört med direkt förbränning med teoretiskt 100% verkningsgrad.

Exempel på Kraftslag	EL-Verkningsgrad	Systemets värmefaktor vid uppvärmning
Förbränning för uppvärmning (olje-, gaseldning, ved)	0%	90%
		1	2	3	4	5	6	7	<=COP
Kärnkraft, Äldre kol-, oljekraft, bra bensinmotor	30%	30%	60%	90%	120%	150%	180%	210%
Effektiv Kolkraft, modern dieselmotor	40%	40%	80%	120%	160%	200%	240%	280%
Mycket stora dieselmotorer	50%	50%	100%	150%	200%	250%	300%	350%
Effektiva gaskombikraftverk	60%	60%	120%	180%	240%	300%	360%	420%
	70%	70%	140%	210%	280%	350%	420%	490%

Direktverkande elvärme motsvarar COP 1. Det är således effektivare att förbränna bränslet direkt för uppvärmning än direktverkande el. En fråga som är kopplad till produktion av Marginalel.

Understrukna systemverkningsgrader är kombinationer med lägre verkningsgrad än förbränning för uppvärmning (tex oljepanna, vedeldning).

Feta är skiljelinjen där kombinationen ger en högre verkningsgrad än teoretiskt max för enbart förbränning för uppvärmning (100%).

Systemverkningsgrad värmeproduktion med bränsle

kWh värme ut från 1 kWh bränsle för olika systemkedjor.

Systemkedja	kWh värme ut	Beräkning
Elda direkt i byggnaden (vedeldning, oljepanna, gaspanna, flis, kolpanna, pellets, osv.)	0,9	=1*0,9
Kondenskraftverk till bergvärme COP 4 (trad. kolkraftverk, biokraftverk, trad oljekraftverk)	1,6	=1*0,4*4
Effektiva gaskraftverk till bergvärme COP 4 (naturgas)	2,4	=1*0,6*4

Elbil jämfört med bensinbil

En elbil halverar utsläppen av koldioxid jämfört med bensinbilen om elen produceras med bensin.

Om bensin används i en bilmotor kan max 30% bli el= rörelseenergi vid optimala förhållanden.

Om bensin används för att producera el i ett gaskombikraftverk med kombicykel kan man få ca 60% el = rörelseenergi.

Anta att en bil förbrukar 5 L/100km =0,5 l/mil. Energiinnehållet i bensin /diesel är ca 10 kWh /l. 0,5 *10 kWh/l =5 kWh /km.

En törstig elbil drar 20 kWh /100 km = 2 kWh /mil. Produceras elen med en effektiv förbränningsmotor är verkningsgraden ca 40% för diesel. Då åtgår 5 kWh diesel=0,5 l/mil.

Fasta bränslen

Kraftslag 100% in	% El ut	% Värme ut	% Nyttig värme ut med VP COP 4	Nettoeffekt elproduktion % bränsle in
Direkt förbränning för värme (vedeldning, pellets, olja, gas)	0	100	100	25
Fast bränsle i kondenskraftverk	40	0	160	40
Fast bränsle i kraftvärmeverk	40	60	220	55

Gas och flytande bränslen

Kraftslag ut	% El ut	% Värme ut	% Nyttig värme ut med VP COP 4	Nettoeffekt elproduktion  % bränsle in
Direkt förbränning för värme (vedeldning, pellets, olja, gas)	0	100	100	25
Förbränningsmotor med gas/flytande bränsle (Gen set)	35	0	140	35
Förbränningsmotor med gas/flytande bränsle m fjärrvärme	35	65	205	51
Gas/flytande bränsle i gaskombikraftverk utan fjärrvärme	60	0	240	60
Gas/flytande bränsle i gaskombikraftverk med fjärrvärme	60	40	280	70