I denne oppgaven vil vi ta en nærmere titt på den fjerde generasjonen av fjernenergi og gå gjennom hovedprinsippene bak disse bærekraftige systemene. Fjernenergi har gitt pålitelig og kostnadseffektiv energi siden den beskjedne begynnelsen på slutten av 1800-tallet.

I dag er den sentraliserte produksjonen av oppvarmet eller nedkjølt vann en av løsningene for å overvinne utfordringene som oppstår ved rask urbanisering og klimaendringer. Fjernenergi utvikler seg fremdeles, og intens forskning har banet vei for den såkalte fjerde generasjonen av fjernenergi – et innovativt energi-økosystem med stort potensial.

Men hva skiller denne nye generasjonen fra den nåværende? Det viktigste kjennetegnet til den fjerde generasjonen av fjernenergisystem er forsyningsvann med lav temperatur. Etter hvert som bygninger blir mer energieffektive, vil det være mulig å senke temperaturen på vannet betydelig – uten at det går på kompromiss med komforten til forbrukeren.

Dagens forsyningsvann er vanligvis 90 °C, men for å bidra til å redusere varmetap kan temperaturen reduseres til så lite som 50 °C i systemene til den fjerde generasjonen. Det samme gjelder for fjernkjøling – men her vil temperaturen bli hevet fra ca. 6 °C til så mye som 12 °C i strømningstemperatur.

Disse forandringene av vanntemperaturer har noen åpenbare fordeler:

– Først av alt trengs det mindre energi for å varme opp eller kjøle ned vannet, noe som reduserer kostnader og CO2-utslipp.
– For det andre så går mindre energi tapt i distribusjonsnettverket gjennom rørene som termiske tap.
– For det tredje vil rørene oppleve langt mindre termisk stress, noe som hindrer lekkasjer og øker systemets levetid.

Det er imidlertid en annen viktig fordel: Forsyningsvann med lav temperatur i fjernvarme gjør det mulig for fjernenergianlegget å øke sin andel av fornybare energi- kilder og inkludere kilder med lav temperatur som geotermisk energi. Det øker også effektiviteten av solenergisamlere, vindenergi og overskuddsvarme fra industrielle prosesser.

På denne måten kan anlegg hente energi fra flere lokalt tilgjengelige kilder for å støtte en bærekraftig produksjon. Den 4. generasjonens energianlegg vil også ha mulighet til å lagre overskuddsvarme over lengre tid. Sesongbasert lagring i store, svært isolerte underjordiske kummer gjør at anleggene for eksempel kan høste solenergi om sommeren og bruke den til å varme opp boliger om vinteren.

Denne bruken av ellers bortkastet energi er en viktig del av forbedringen av bærekraft i sektoren. Et annet interessant perspektiv i den fjerde generasjonens fjernvarme er konseptet prosumenter. Prosumenter er energiforbrukere som også bidrar til produksjonen av energi ved å for eksempel bruke energi fra et nettverk før de gir energi tilbake til det samme nettverket.

En måte å lage prosumenter på er å installere solcellepaneler på bygninger eller utnytte overflødig varme fra småbrukere. Integreringen av prosumenter vil øke den totale produksjonen av grønn energi uten å øke CO2-fotavtrykket og kutte energikostnadene for forbrukeren. Mens alle disse perspektivene gir flotte muligheter til å redusere det globale energiforbruket, er det fremdeles noen utfordringer som må takles.

For eksempel får du ved redusering av forsyningsvannets temperatur en lavere delta T. På grunn av den lavere delta T-en risikerer du at forbrukere helt i enden av systemet ikke vil oppnå det minste differensialtrykket med mindre anlegg øker trykket på forsyningssiden.

Men denne utfordringen kan håndteres ved å bruke prinsippene til dynamisk fjernenergi: I stedet for å stole på en kraftig forsyningspumpe på anlegget, bruker dynamisk fjernenergi en rekke pumper på veien til forbrukeren. Ved å gjøre dette kan pumpene kjøre på mye lavere hastighet og spare energi.

Ved å bruke pumper med variabel hastighet til å forsyne mindre seksjoner av nettverket, kan systemet også tilpasse seg etter de faktiske kravene i stedet for å kjøre med full hastighet. Å kjøre med full hastighet kan føre til redusert trykk i nettverket og dermed øke faren for lekkasjer.

For å oppsummere: Den fjerde generasjonens fjernenergi leverer oppvarmet vann med en lavere temperatur og nedkjølt vann med en høyere temperatur til energieffektive bygninger. Dette reduserer energiforbruk og energisvinn, samtidig som det øker systemets levetid og drivstoffleksibilitet.

Fornybare energikilder, sesongbasert lagring, prosumenter og strategisk bruk av pumper med variabel hastighet bidrar alle til at den fjerde generasjonens fjernvarme er en mulig løsning for de store energiutfordringene i det 21. århundre.