Inom projektet ”Innovativa energieffektiva växthus – designade för lågtempererade energikällor och värmeåtervinning”, som pågått mellan december 2020 – juni 2022 och finansierats av Energimyndigheten, föreslås och utvärderas ett nytt koncept för växthusodling, där energi- och odlingseffektivitet samspelar. Utvärderingen av konceptet inkluderar bland annat frågeställningar om hur energieffektiv teknik för växthus kan minska energibehovet vid odling och använda sig av värmeåtervinning och lågtempererade energikällor. Som en del av projektet genomförs och presenteras här en litteraturstudie över möjliga restvärmekällor i Sverige. Studien fokuserar i huvudsak på regionala kartläggningar som identifierats i svenska regioner. Dessa har identifierats och presenteras för tolv av Sveriges regioner. Möjligheterna att nyttja returvärmen på fjärrvärmevattnet diskuteras också, samt en diskussion om klimatavtryck från användning av restvärme.
RISE Research Institutes of Sweden is a group of research and technology organisations. RISE is a leading innovation partner working global cooperation with academia, enterprise and society to create value, growth and competitiveness through research excellence and innovation.
In the area of Energy, RISE has developed innovation Roadmaps covering:
These Roadmaps describe development pathways for technologies, non-technical elements (market design, user behaviours, policies, etc.) and key actors that deliver on a plausible, desirable vision for each respective innovation area in 2030. These Roadmaps are intended to support RISE’s strategic planning and development, but should be relevant reading for anyone interested in energy innovation in Sweden.
Lågtempererad restvärme är i dag en underutnyttjad resurs i samhället trots stor tillgång. I den här förstudien har växthus studerats, dvs system med stort behov av värmeenergi under delar av året. Projektet studerade teoretiskt ett växthuskoncept som använder lågvärdiga (30 – 40 °C) externa och interna värmekällor för uppvärmning, samt nyttjandet av frikyla (daggpunkt ca 25–10 °C) via termiskt lager för avfuktning. Syftet med förstudien är att skapa förutsättningar för hållbar och konkurrenskraftig växthusodling i Sverige genom synergier mellan olika branscher och tekniker. Som möjliggörare föreslås ett nytt koncept, som utvecklas för växthusodling, där energi- och odlingseffektivitet samspelar. Genom att utvärdera konceptet avser förstudien besvara frågeställningar om hur energieffektiv teknik dels kan minska energibehovet för växthus, dels använda sig av lågtempererade värmekällor, i kombination med värmeåtervinning, samtidigt som klimatet i växthuset styrs så odlingskapaciteten och CO2-gödsling förbättras. Resultatet visar att potentialen är mycket årstidsberoende och mycket beroende av hur stor värmekällan från växtbelysning är. Värmeåtervinning av växthusets interna värme kan minska värmeenergibehovet med ca 85% och växthuset kan använda lågtempererad värmekälla på ca 30–40 °C. Ytterligare resultat är att produktionen även kan ökas med ca 30–50% (beroende på årstid) med effektiv CO2-gödning och bättre klimat för växterna.
Målet för det arbete som rapporten beskriver har varit att undersöka och ta fram en metod för framtidsstudier. Arbetet med metodutvecklingen har haft fokus på gjuteriindustrin, men syftet med arbetet är att metodiken ska kunna överföras även till andra branscher. Som grund för gjuteriindustrins framtidsstudie genomfördes en omfattande omvärldsanalys som baseras på intervjuer med sakkunniga personer inom områden som har en indirekt eller direkt koppling till gjuteribranschen. De intervjuade är personer inom vindkraft-, fordon-, och telekomindustrin. För att få andra perspektiv har även forskare, offentliga experter och olika representanter från branschorganisationer intervjuats. Resultatet skall kunna användas som diskussions-, och i viss mån även beslutsunderlag, av flera olika personer inom företagsledning, drift och underhåll, inköp samt marknadsavdelning. För att svensk gjuteriindustri ska bibehålla eller öka sin konkurrenskraft på den allt mer globala marknaden krävs en snabbare moderniseringstakt av produktionsoch stödprocesser. Genom att investera i ny, mer energieffektiv teknik, minskar känsligheten för ökande energipriser. Klimatsmart gjutgods kan bli ett säljargument och en avgörande konkurrensfördel i framtiden.
Inom gjuteriindustrin används mycket energi för att smälta och gjuta metall. Dessa processer genererar stora mängder restvärme som vanligtvis kyls bort i kyltorn eller på annat sätt leds bort ifrån processen. Samtidigt är behovet av uppvärmning stort i gjuterilokalerna, detta beroende på den stora omsättningen av luft som krävs i samband med gjutning. Denna uppvärmning sker vanligtvis med köpt extern värme, exempelvis fjärrvärme eller olje- och elvärme. I energikartläggningar som nyligen genomförts visar det sig att gjuterier i snitt använder 15 % av inköpt energi till lokaluppvärmning. Det här projektet syftar till att undersöka möjligheterna att utnyttja den internt genererade restvärmen för lokaluppvärmning och därmed minimera behovet av extern värme. Studien har genomförts genom att dels ha granskat tillgänglig litteratur kring gjuteriteknik och värmelagring samt genom att besöka flertalet gjuterier och samtala med experter inom området. Rapporten redovisar de uppgifter som uppkommit i samband med dessa studier och slutligen presenteras resultat och slutsatser som kan dras. Resultatet tyder på att alla gjuterier har möjlighet och bör skapa system för att återvinna sin restvärme. Störst potential för värmeåtervinning har elektriska induktionsugnar och vätskekylda kompressorer som båda kan leverera högkvalitativ restvärme i form av kylvattenflöden på dryga 70 °C. Även andra processer kan bistå med betydande mängder restvärme, dock med något lägre temperaturer. Några exempel är sand- och godskylning, pressgjutverktygens kylning, kylning av kokiller etc. Resultatet av studien leder till slutsatsen att samtliga företag med tillgänglig restvärme som kan nyttjas momentant bör se över möjligheten att först och främst nyttiggöra denna. I de allra flesta fall är restvärmeöverskottet större än så och därmed finns incitament att installera värmelager för att kunna konservera denna värme. Generellt tyder studien på att värmelagring i ackumulatortank är lämpligast och då för kortare perioder med omsättning på dygns- eller veckobasis.
Projektet har genomförts under perioden 2015-11-10 till 2017-02-10. Swerea SWECAST har varit projektägare och haft rollen som projektledare. Projektutförare har varit Swerea SWECAST tillsammans med avdelningen Energisystem på Linköpings universitet. Projektet har finansierats av Energimyndigheten via Järn- och Stålindustrins Energiforskningsprogram – JoSEn. Huvudmålet har varit att ta fram en metod som kan hjälpa företag att identifiera styrkor och brister i hur företaget använder energidata för att involvera och engagera alla medarbetare i företagets energieffektiviseringsarbete. Att på ett bra sätt hantera energidata inom företagets olika organisatoriska nivåer är en av förutsättningarna för att få engagerat och långsiktigt arbete med energieffektivisering. Den framtagna metodens centrala del består av en enkät innehållande frågor och påståenden som grupperas i kategorierna: allmänna frågor, kunskap, visualisering, teknik, mängd, urval och ledning. Enkäten utarbetades med utgångspunkt från sex djupintervjuer med respondenter från olika organisatoriska nivåer på två svenska stålföretag. Enkäten testades sedan genom utskick till alla anställda på dessa företag. Resultatet från enkätutskicket har delgivits fallföretagen. I denna slutrapport presenteras metoden och bakgrunden till metoden. Bifogat finns enkätfrågorna som tagits fram i projektet. Frågepaketet kan anpassas efter företagsspecifika önskemål. Ambitionen är att läsaren efter att ha tagit del av rapporten ska ha fått tillräcklig insyn i metoden för att kunna göra studier i det egna företaget genom att följa metodens olika steg. Användaren är fri att välja verktyg för enkätutskick. För förenklad bearbetning av enkätsvaren rekommenderas dock ett web-baserat verktyg.
Validation of energy performance in the casting process The case study has been based on, in collaboration with Scania's staff, developing a general methodology for validation of energy performance at object and system level. The case study has been carried out on the sand recycling system and that experiences from other parts that have been validated have been included. The validation has taken place based on the requirements placed on the equipment and the requirements set by affiliated processes / systems and condition-based requirements. The developed validation methodology (guideline) is based on the work carried out by Scania and is generalizable to be used throughout the foundry sector and its processes. It can also apply to validation of not only energy performance but also other issues.
Improved industrial energy efficiency is one of the most important means of reducing the threat of increased global warming. However, one of the major challenges today related to improved energy efficiency in industry is the lack of well-structured bottom-up data for various sectors. The aim of this paper is to present a structured method on the collection of industrial bottom-up data, and unique results from a case study of the Swedish foundry industry, as well as other industries, where the method has been applied. Results show that the method is useful in receiving unique energy-end-use data for the industry, and shows that the energy end-use for similar companies in regard to different process-specific energy users can be very large. Results also show how different energy end-users can be categorized and thus benchmarked in a structured way. A part of this study was done within the Intelligent Energy Europe project Foundrybench, with the effort to develop a guideline on how an energy audit May be carried out in the foundry industry, and to develop industry-specific key performance indicators.
Syftet med studien energieffektiv smältning har varit att öka och sprida kunskapen om hur gjuterier kan göra sin smältprocess mer energieffektiv. I rapporten samlades befintliga och nya metoder och tekniska lösningar som gör smältprocessen effektivare ur ett energiperspektiv. Rapportens innehåll har bland annat haft för avsikt att ge tips om energieffektiviseringsmöjligheter för smältning och tillsatshantering av järn och metall. Smält- och varmhållningsprocessen är den i särklass mest energikrävande processen i ett gjuteri. Dessutom är smältningen även den process som genererar störst förluster, i praktiken kommer cirka 40-60 % av den tillförda energin till nytta i form av värme i smältan. Resterande procentandel är förluster om energin inte återvinns eller återanvänds på något sätt. Vissa förluster är givetvis ofrånkomliga, men det finns många små och stora åtgärder som kan minska förlusterna och därmed ge en lägre energiförbrukning per ton smälta. Rapportens innehåll är tänkt att användas som en guideline för att åstadkomma en så energieffektiv smältningsprocess som möjligt för det enskilda företaget. Eftersom rapporten har ett utbildningssyfte kan vissa delar av rapporten användas som stöd för operatörer på företaget. Förutom slutrapporten har det även utformats anpassade sammanfattningar i PDF som ska kunna användas som stöd för personal ute i produktionen. Utöver alla tips på energieffektiv smältning utfördes försök som bland annat visade att energianvändningen per ton smälta i en induktionsugn varierade beroende på vilken sumpmängd som användes. Undersökningen som skickades ut i startfasen av studien har sammanställts och granskats av projektgruppen. Den visar bland annat att cirka 50 % av de svarande gjuterierna har en ugnspark som är äldre än 20 år. Den visar även att det fortfarande finns en signifikant potential att spara stora mängder energi genom att investera i lösningar som kan återvinna energi från kylvatten och frånluft.
Swerea har under de senaste sex åren haft förtroendet att utveckla och koordinera nätverket ENIG i två faser. Projektets andra fas har nu avslutats. Syftet med ENIG är att bidra till att små- och medelstora företag i industrisektorn når en ökad energieffektivitet och en ökad medvetenhet om energianvändningen i sin verksamhet. Under projektperioden för ENIG 2, (2013-2015) har ett antal aktiviteter genomförts, bland annat tre energikonferenser med totalt 200 besökare. Vidare har Swerea utvecklat ett förenklat energiledningssystem och en nyckeltalsdatabas med totalt 700 användare. Inom projektet har även en hemsida byggts för att samla och sprida information och kunskap om energifrågor till industrin. ENIG har också initierat nya och fördjupade samarbeten som ökat kunskapsnivån hos målgruppen. Ett exempel på sådana fördjupade samarbeten är att en användargrupp med företagarrepresentanter bildades, där företagens behov definierades och tillgodosågs via tematräffar. Tack vare träffarna med gruppen kunde också befintliga verktyg och metoder vidareutvecklas. Sammanfattningsvis är måluppfyllelsen för projektet god, med 15 uppfyllda delmål av totalt 18 stycken. Utförarna har dock ofta påmints om målgruppens välkända hinder, såsom brist på tid, resurser och intresse för energieffektivisering. Inför framtiden ser vi ett fortsatt behov hos målgruppen att vända sig till en oberoende part för informationsinhämtning och erfarenhetsutbyte med relevanta företag. Likaså har verktygen som utvecklats en stor potential att nyttiggöras i bredare omfattning i kommande satsningar. Att bygga ett erkänt och välkänt nätverk tar tid, och ENIG-nätverket är på god väg att etableras ute på marknaden. Nätverket ENIG har koordinerats av Swereas dotterbolag Swerea SWECAST och Swerea IVF, där Swerea SWECAST varit projektägare. Swerea innehar nyttjanderätten av de projektresultat som utvecklats inom projektet.
Battery storage to cut power beaks in the foundry process The case study has investigated whether a battery storage facility can be economically viable to cut power peaks at foundries. In the study, a model has been developed to be able to calculate the benefit of a battery storage regardless of electricity price area and electricity tariffs. The results show that for 2021 electricity prices, it was not profitable (based on a straight payback period) to only cut power peaks and use electricity price arbitrage with batteries. In order to achieve profitability, some form of electricity network service is required, such as the ancillary services market. The value of participating in the ancillary services market is not included in the analysis as this was a new and uncertain area when the modelling was performed. In addition, the compensation for support services is currently volatile and the duration of the level of compensation is unclear.
Syftet med projektet är att utreda möjligheterna att tillvarata industriell spillvärme för lokal livsmedelsproduktion i växthus. Målsättningen är att kunna visa på potentialen för hållbart närproducerade livsmedel med fungerande lokal logistik. Denna förstudie ska fungera som ett underlag för etablering av en testbädd där ett växthus etableras på en plats i nära anslutning till en industri. I denna förstudie har tomater valts som en exempelgröda. I projektet har den miljömässiga och tekniska potentialen för spillvärmeutbytet utretts genom att genomföra en jämförande livscykelanalys, utreda tillgången på industriell spillvärme i Sverige samt sammanställa nuläget över möjliga tekniker för tillvaratagande av låggradig industriell spillvärme för uppvärmning av växthus. För att utreda möjligheten att realisera potentialen genomfördes en intervjustudie med syfte att kartlägga de viktigaste hindren, drivkrafterna och framgångsfaktorerna för konceptet. Projektet har även tagit fram ett förslag på en möjlig avtalsmodell. Ytterligare har möjligheterna för lokal livsmedelslogistik utretts samt möjligheten att skapa ytterligare utbyten med exempelvis en biogasanläggning i form av rötrest, växtavfall och koldioxid. Resultatet visar att det finns en stor potential för att minska den miljömässiga belastningen, i form av klimatpåverkan, från produktion av tomater. Det finns även potential i form av stora mängder tillgänglig spillvärme i Sverige. Tekniköversikten som genomförts visar dock att det i dagsläget inte finns någon färdigutvecklad teknik för att tillvarata spillvärme av låg temperatur för uppvärmning av växthus och som är anpassad till svenska förhållanden. Vidare har studien visat att det finns ett antal hinder för aktörssamverkan. Några av de främsta hindren är kunskapsbrist angående tillgänglig mängd spillvärme, brist på kontinuerliga spillvärmeflöden samt osäkerhet kring utformning av spillvärmeavtalet. Drivkrafter för att inleda ett samarbete är främst av ekonomisk karaktär men även drivkrafter i form av oro för framtida lagstiftning angående spillvärme samt social drivkraft är av vikt. För att möjliggöra aktörssamverkan via ett spillvärmeutbyte har det genom studien visats att spillvärmeavtalet är av mycket stor vikt. De punkter i avtalet som är av störst vikt att hantera är bindningstiden, leveranssäkerheten, kostnadsfördelning samt prissättning på värmen. Sammantaget kan det sägas att det finns en identifierad potential för konceptet men många hinder och frågetecken kvarstår innan realisering är möjlig. Denna studie har bidragit med kunskap kring hur nuläget ser ut avseende möjligheterna att realisera ett spillvärmeutbyte mellan en industri och ett växthus. Studien ger en bra inblick i vad som kvarstår att utreda innan kommersialisering av konceptet är möjligt.