Hvordan bliver varmen produceret?
I dette kapitel kan du læse om, hvordan det varme vand til fjernvarmenettet bliver produceret. Nogle anlæg producerer kun varmt vand. Andre producerer både varmt vand og elektricitet.
Allerede i det gamle Rom begyndte man at føre varmt vand ind i husene, så de rige indbyggere kunne tage sig et varmt bad. Mange hundrede år senere, i slutningen af 1800-tallet, byggede man de første moderne fjernvarmeanlæg i USA. Her var det dog vand i dampform, der blev sendt ud i rørene.
Det første danske fjernvarmeanlæg blev bygget i Frederiksberg ved København i 1903. Affaldet i byen havde hobet sig op. Så i stedet for at fylde flere lossepladser med affald, blev det brændt af på det nye anlæg. Kommunen slog derved to fluer med et smæk. Affaldsproblemet blev løst, og varmen fra forbrændingen blev brugt til at opvarme det vand, der gennem rør blev sendt rundt til kommunens bygninger, herunder sygehus og fattiggård.
Danmarks første fjernvarmeanlæg blev opført i 1903 på Frederiksberg nær København.
© Frederiksberg Forsyning
Flere og flere fjernvarmeværker
I sidste del af 1950-erne steg antallet af fjernvarmeværker rundt om i Danmark. Mere og mere landbrugsjord blev solgt som byggegrunde, og der kom godt gang i byggeriet af boliger.
De nye boligområder havde brug for en eller anden form for varmeforsyning, og her var fjernvarme et oplagt valg. Mange ældre boliger i byerne skiftede også til fjernvarme. Prisen var ofte lav, fordi afstanden til fjernvarmeværket var kort.
Ingeniørfirmaerne var hurtige til at se muligheder, og de udviklede den teknologi, der skulle til for at bygge fjernvarmeværker. I starten af 1970’erne blev der for alvor bygget fjernvarmeværker i Danmark. Udviklingen blev sat i gang af den såkaldte oliekrise i 1973, hvor prisen på råolie steg kraftigt. Det førte til en voldsom stigning i priserne på bl.a. benzin og fyringsolie.
Mange danske huse var opvarmet med oliefyr, men det blev nu en meget kostbar opvarmningsform på grund af de stigende oliepriser. Derfor besluttede politikerne, at alle danske kommuner skulle lave en plan for varmeforsyningen i deres større byer. I de følgende år blev der bygget et stort antal fjernvarmeværker.
Mange af disse fjernvarmeværker findes stadig, men i dag producerer man størstedelen af den danske fjernvarme på såkaldte kraftvarmeværker. Det er værker, der både producerer elektricitet og fjernvarme. Disse anlæg er langt bedre til at udnytte energien, fordi ”overskudsvarmen” fra elproduktionen ikke går til spilde, men netop anvendes til opvarmning af huse.
Tre slags værker
Vi bruger forskellige ord om de værker, der producerer varme og strøm. Man kan dele dem ind i tre grupper:
- Anlæg, hvor der kun produceres varme. De kaldes fjernvarmeværker eller varmeværker.
- Anlæg, hvor der kun produceres elektricitet. De kaldes elværker eller kraftværker.
- Anlæg, hvor der både produceres elektricitet og varme. De kaldes kraftvarmeværker.
Fjernvarmeværker producerer varme på forskellige måder. Det kan fx være ved brug af el, forbrænding af gas, træ eller halm eller ved at benytte overskudsvarme fra fx fabrikker.
Elværker og kraftvarmeværker, der producerer elektricitet, er baseret på forbrændingsanlæg. Det kalder man termiske anlæg eller forbrændingsanlæg, hvor energien bliver frigivet ved en forbrænding.
Et fjernvarmeværk
På tegningen herunder ser du et eksempel på et fjernvarmeværk, der kun producerer varmt vand.
Til venstre på tegningen kan du se, hvordan halmballer bliver transporteret ind i en stor fyrkedel.
For at give en god forbrænding blæses der luft ind i kedlen. Fyrkedlen opvarmer vand til damp,
og i en varmeveksler overføres varmen til fjernvarmenettet.
Varmeveksleren kan overføre energi fra fjernvarmeværket til fjernvarmenettet, uden at vandet bliver blandet. Det er vigtigt, for nogle kraftvarmeværker kræver meget rent vand, så anlægget ikke bliver tilstoppet af urenheder.
Sådan fungerer et fjernvarmeværk.
Et elværk
På figuren herunder ser du et elværk (også kaldet et kraftværk). I dette tilfælde er energikilden kul, men det kunne lige så godt være energikilder som træ, olie, affald eller gas.
Elværket bruger damp til at drive en turbine, der er forbundet til en generator. Generatoren producerer elektricitet. I gamle dage brugte man havvand til at køle generatoren, men så gik varmen til spilde – så i stedet genbruger man i dag overskudsvarmen til fjernvarme. Desværre er der mange steder i udlandet, hvor værker stadig bruger havvand til afkøling.
Et elværk holder døgnet rundt øje med, hvor meget elektricitet, der bliver brugt hos forbrugerne. Forbruget skal nemlig helst passe med den mængde el, som værket producerer. Det meste el bliver produceret af vedvarende energikilder som vind og sol.
Men da der ikke altid er nok vind eller nok solskin, kan der blive behov for andre energikilder for at værket kan producere nok el. Derfor kan kraftværket øge elproduktionen ved hjælp fra kraftvarmeværker, og værket kan samtidig gemme varmen i akkumuleringstanke.
Modsat kan der i perioder være masser af vind og sol, – og den overskydende el kan man bruge i varmepumper og store elkedler, der kan lave varme til fjernvarmen – og varmen kan også gemmes i akkumuleringstanke, til den skal bruges.
Derudover kan værket balancere elsystemet ved at importere eller eksportere elektricitet fra eller til andre lande.
Sådan fungerer et elværk.
Et kraftvarmeværk
I kraftvarmeværker justerer man hele tiden elproduktionen, fordi der skal være balance mellem den el, der bliver produceret og den el, der bliver brugt. Balancen er afhængig af, hvor stort et elforbrug der er i boliger og på fabrikkerne, men det er også afhængigt af, hvor meget el, der produceres fra vindmøller og solceller.
Når kraftvarmeværker justerer på elproduktionen, bliver varmeproduktionen også ændret. Derfor har de fleste kraftvarmeværker store vandtanke, hvor varmeenergien kan opbevares og gemmes, indtil der er brug for den. Sådan en tank kaldes for akkumuleringstank.
Se tegningen i aktiviteten ”Få tjek på kraftvarmeværket”.
Et kraftvarmeværk. Skærbækværket er et biomassebaseret kraftvarmeværk, der både producerer elektricitet og fjernvarme.
© Ørsted
Andre slags kraftværker
- Atomkraftværk (kerneenergi)
- Vindkraftværk (energi fra vinden)
- Vandkraftværk (energi fra rindende vand, vandturbiner)
- Bølgekraftværk (energi fra havets bølger)
- Geotermisk kraftværk (varmeenergi fra undergrunden).
Energikilder og CO2-cyklus
Tidligere brugte vi primært olie, kul (carbon) og naturgas som energikilder på fjernvarmeværker. Det er alle tre såkaldte fossile energikilder, der ved afbrænding sender store mængder CO2 ud i atmosfæren. De fossile energikilder er ikke-vedvarende energikilder. Det betyder, at naturen ikke selv kan gendanne energikilden i løbet af kort tid. Fossile energikilder har en meget lang CO2-cyklus.
Halm har derimod en kort CO2-cyklus på blot et år. Når halm bliver høstet og afbrændt på fjernvarmeværket, frigives der en mængde CO2 til atmosfæren. Men den samme mængde CO2 bliver optaget af det korn og halm, som landmanden dyrker på markerne. Et træ har en CO2-cyklus på ca. 30-100 år, hvorimod gas, kul og olie ved afbrænding har en CO2-cyklus på millioner af år.
Aktivitet - Få tjek på kraftvarmeværket
Tegningen herunder viser et kraftvarmeværk. Det er et anlæg, der både producerer elektricitet og varme til brug i fjernvarme.
Sådan fungerer et kraftvarmeværk
Udfyld de tomme linjer
1.
Hvad sker der i fyrkedlen?
2.
Hvorfor bliver der sendt luft ind i fyrkedlen?
3.
Hvad er en turbine?
4.
Hvad sker der i generatoren?
5.
Hvor bliver fjernvarmevandet produceret?
6.
Hvad bliver akkumuleringstanken brugt til?
Besøg et fjernvarmeværk
Overalt i Danmark er der fjernvarmeværker – store som små. Måske kan I få lov at besøge et fjernvarmeværk i nærheden af jeres skole – eller I kan tage på et virtuelt besøg.
Aftal og forbered besøget, så I er klar til at få en rundvisning på værket.
Her kan I få svar på spørgsmål som disse:
1.
Hvilke energikilder bruger værket?
2.
Hvordan virker kontrolrummet og teknikken?
3.
Hvordan leder rørene fjernvarmevandet til og fra forbrugerne?
4.
Hvor mange forbrugere får varme fra værket?
5.
Hvordan er produktionen med til at skubbe på den grønne omstilling?
6.
Hvordan virker anlægget hos forbrugerne?
Et virtuelt besøg
Mulige varmekilder til fjernvarmeværker
- Biogas
- Overskudsvarme fra fx en fabrik
- Naturgas
- Olie
- Kul
- Affald
- Fast biomasse, fx flis og halm
- Solenergi
- Vindenergi
- Elkedler
- Varmepumper
- Geotermi
Et virtuelt besøg
Hvis I ikke får mulighed for et fysisk besøg, så tag på et virtuelt besøg på fx affaldsenergianlægget i Aarhus.
Forbered besøget
Som en del af jeres forberedelse til et både fysisk og virtuelt besøg kan I fx:
- finde frem til fjernvarmeværker i jeres område
- undersøge et af de cirka 360 fjernvarmeværker i Danmark via dette link
- få et overblik over mulige varmekilder ud fra listen til højre.
