Ny regnemodel sparer på varmen i Aarhus

Fjernvarme net i Aarhus

 

Klik på kortet for at se det i fuld størrelse.

Hver firkant på kortet over fjernvarmenettet i Aarhus er en vekslerstation, der forsyner en bydel. Forskningsprojektet har undersøgt enkelte huse, bydele og hele Aarhus – og har fået gode resultater på alle niveauer.

 

Aarhus ser ud til at kunne spare både penge og energi med en helt ny regnemodel for fremtidens forbrug af fjernvarme. Den nye model er netop publiceret i det anerkendte tidsskrift ENERGY med Martin Heine Kristensen, erhvervspostdoc ved AffaldVarme Aarhus, som ledende forsker.

Men hvad er det så modellen finder ud af?

Fjernvarmen taber lidt energi hver dag i store rør

Ingen vil have et iskoldt hus julemorgen, når hele Aarhus skruer termostaten op. Løsningen har hidtil været, at AffaldVarme Aarhus lægger rørene lidt større, end de behøver at være resten af året. Med andre ord overdimensioneres fjernvarmens ledningsnet.

Men for store rør resulterer i, at vandet står stille - som i en sø - for længe i jorden. Og det giver et betragteligt varmetab.

Arketyper huse
Vi bor forskelligt. Derfor arbejdede Martin Heine Kristensen med 11 arketyper for parcelhuses brug af fjernvarme, inddelt efter husenes opførselsår (billeder modificeret fra publikationen).

Måleren kommer til sin ret

I Aarhus har alle huse en digital fjernaflæst måler - et smart meter - fra Kamstrup. Måleren sender data over forbruget for hver enkelt time i hvert enkelt hus til en central server, hvor data bliver anonymiseret inden videre brug.

Og al den data kan virkelig noget i de rette hænder. Martin Heine Kristensen, erhvervspostdoc ved AffaldVarme Aarhus, fortæller:

Når vi kobler de fjernaflæste timeforbrugsdata med ret enkle fysiske parametre for den aktuelle bygningstype, kan vi for første gang træne en model, som kan forudsige forbruget i et helt andet hus af samme type
Martin Heine Kristensen

Han har arbejdet med de enorme mængder af data gennem sin ph.d. og fortsætter arbejdet i sin ansættelse hos AffaldVarme Aarhus.

Kamstrup måler
En af de varmemålere fra Kamstrup, som aarhusianerne typisk har i hjemmet, og som leverede data til modellen (fra www.kamstrup.com).

Enkle fysiske parametre giver den stærkeste model

I den nye model bliver forbruget for det enkelte hus holdt op mod vejrdata og offentlig tilgængelig BBR-information. Det kan være information om blandt andet husets opførselsår, bygningsareal, antal etager og byggematerialer.

De mest centrale fysiske egenskaber såsom husets lufttæthed og varmetab over bygningsmaterialet er ikke givet. De bliver derimod ’udledt’ ved hjælp af de mange timers forbrugsdata i kombination med fysikken for varmetransporten i bygningen.

Modellen skal trænes og fodres

Til at forme modellen blev data fra 2017 samlet for små 70 procent af forsyningsområdet; 18.475 en-families parcelhuse. Bygningerne blev opdelt i 11 arketyper baseret på år for opførelse, og hvor det var muligt blev 100 af hver brugt til træning.

For hver arketype forudsagde modellen ret præcist forbruget for 2018. Facitlisten var naturligvis det faktiske forbrug. Modellen klarede også 100 hidtil ’usete’ bygninger med bravur.

Gå glad i bad

Den nyeste arketype, lavenergihusene, viste sig at være den største udfordring for den ny model. I energieffektive bygninger udgør brugsvandet en større andel af bygningens varmeforbrug – og der er markant forskel på morgenrutinen mellem husstande.

I sit videre arbejde vil Martin Heine Kristensen zoome ind på en finere opdeling af især de nyere bygningstyper.


En model baseret på 11 bygningstyper forudser forbruget for hele Aarhus by

Baseret på bygningernes arketyper viste det sig, at Martin Heine Kristensens gruppe havde skabt en prognosemodel, der præcist kan forudse det samlede fjernvarmeforbrug både i bydele og i hele Aarhus by.

Og det er hovedet-på-sømmet hvad der er hårdt brug for lige nu, når Aarhus lægger rør ned til de kommende år. Martin Heine Kristensen uddyber:

Det, at modellen er baseret på fysiske parametre, gør den robust. Hvis en bygningsmasse af 70’er huse renoveres, kan vi ændre i parametrene i modellen, og den er stadig gyldig. Omvendt kan den faktisk endda forudse, hvor meget renovering vil batte for fjernvarmeregningen
Martin Heine Kristensen

Graf over hustyper

Andel af hver arketype fordelt efter opførselsår i de brugte forstæder og i hele Aarhus. 70’er huse; 1961-1972, er der generelt mange af, men særligt i Egå, Beder og Harlev, hvor n angiver det samlede antal huse i bydelen (figur fra publikationen).

Fremtidens fjernvarme

Lige nu er både geotermisk varme fra undergrunden og varmepumper på bordet over fremtidens producenter af fjernvarme fra vedvarende energikilder.

”Med modellen kan vi dimensionere anlæg ti til tredive år frem, fordi vi kan simulere forbruget ud fra det nuværende - men med de ændringer, som vi forudser renoveringer vil skabe”, forklarer Martin Heine Kristensen.

Fjernvarmen i Danmark ser i øjeblikket ind i at planlægge mere energieffektiv og grønnere ’fjerde generations fjernvarme’.

”En præcis model som vores vil gøre det langt lettere at planlægge de store investeringer i vedvarende energikilder”, konkluderer Martin Heine Kristensen.


Resultaterne bliver modtaget med glæde af AffaldVarme Aarhus og partnere

Den nye model åbner altså op for flere anvendelser inden for energiplanlægning og -besparelser. Og det synes Affaldvarmechef Bjarne Munk Jensen godt om.

Det passer lige ind i vores kernefokus for fjernvarmen; at levere varme til Aarhus så effektivt som vi kan, både for klima og pengepung. Derfor er vi glade for at køre udviklingsprojekter som Martins, hvor vi udnytter vores ressourcer til at finde nye muligheder
Bjarne Munk Jensen

Også hos Kamstrup, producenten af de digitale smart meters som logger forbrugsdata, vækker resultaterne glæde. Steen Schelle Jensen, der er ansvarlig for Kamstrups digitale løsninger til fjernvarmen, sætter arbejdet ind i et grønt perspektiv:

”Dette er et godt eksempel på konkret anvendelse af forbrugsdata. Digitalisering giver mange nye muligheder for fjernvarmen. Nye data-drevne metoder gør op med de teoretiske antagelser og sikrer, at de stadig mere komplicerede fjernvarmenet kan driftes og vedligeholdes optimalt. Det er vigtigt for at sikre en omkostningseffektiv grøn omstilling af fjernvarmen”

Vi arbejder for den grønne omstilling

AffaldVarme Aarhus arbejder i øjeblikket på at gøre mere af den store mængde fjernaflæste data tilgængelig for studier, der kan bane nye veje i den grønne omstilling.


Vil du vide mere?

Så er du velkommen til at kontakte Martin Heine Kristensen på mahkri@affaldvarme.dk.