Fremtidens decentrale kraftvarme hedder (måske) decentral kraftvarmekølinggasforgasning (eller bare QUAD generation)

På DTUs energikonference i september 2013 fremlagde jeg dette QUAD koncept, der viser hvordan den decentrale kraftvarme i lokationer med biomasse ressource, kan opgraderes til bedre integration med det omgivende energisystem. Anlægget kan karakteriseres som et integreret forsyningssystem, der er i stand til at levere alle fire (deraf QUAD) grundlæggende energitjenester: kraft, varme, køling, og flydende eller gasformige brændsler. Dette sker i en integreret proces, der omfatter forgasning af biomasse, produktion af syngas til drift af motor og kedel, opgradering af syngas med elforbrugende elektrolyse til syntetisk naturgas, en dual-mode varmepumpe der tillader samtidig produktion af kulde og varme, og etablering af både koldt og varmt termisk lager. Anlægget er spekuleret etableret i 2014 med en resulterende samfundsøkonomisk varmeproduktionspris på 2,5 gange over prisen på et typisk kraftvarmeanlæg. Der er imidlertid ikke sat værdi på køleproduktionen. Men dyrere bliver det.

Til gengæld skifter CO2 emissionerne fortegn, forstået på den måde, at det typiske kraftvarmeanlæg i casestudiet udleder omkring 3500 ton CO2 i 2014, mens QUAD anlægget FORTRÆNGER 3000-4500 ton CO2 afhængig af design. Resultatet opnås ved:

1. at anvende et CO2 neutralt brændsel (biomasse)

2. fortrænge naturgas ved at producere syntetisk naturgas til naturgasnettet

3. producere elektricitet til elnettet i perioder, hvor primært kul- og gaskraftværker er marginale producenter, og kun købe el fra nettet (til varmepumpe og elektrolyse) i perioder hvor primært vind/vand/kernekraft er marginale producenter.

Der kan observeres markante variationer set over en 20-årig planperiode, men forholdet er tilsvarende. Samtidig opnår QUAD generation - i et design, der inkluderer et syngas-lager og en relativ stor varmepumpe - en vindvenlighedskoefficient på 0,50 i 2014, hvor det eksisterende kraftvarmeanlæg i dag ligger omkring 0,41. Dette resultat betyder, at QUAD generation understøtter 20% mere vindkraft i energisystemet end et typisk kraftvarmeanlæg.

Dette er endnu et bud på et koncept rettet mod den decentrale kraftvarmeforsyning, der anviser potentielle udviklingsspor henimod vindvenlige anlægsdesign. Tidligere har jeg præsenteret et kraftvarmekoncept med koldt mellemlager der omfatter integration af en mindre varmepumpe på et naturgasfyret kraftvarmeanlæg, der anvender spildvarme fra røggassen som lavtemperatur varmekilde med tilføjelse af et koldt mellemlager, der muliggør forskudt drift af gasmotor og varmepumpe.

Dette anlæg viste sig ikke overraskende at være mere vindvenligt - og ovenikøbet omkostningseffektivt. Men den decentrale kraftvarme er under pres, og tiltrækker ikke investeringer. Den langsigtede værdi af lokalt integreret og fleksibel energiproduktion er værdsat for lavt.