Hur kan det integrerade fjärrvärme- och byggnadssystemet kostnadseffektivt möta mål om minskade CO2-utsläpp och fossilbränsleutfasning? Hur påverkas fjärrvärmeproduktionssystemet av olika teknikval för energieffektivisering i stadens byggnader? Det pågår just nu omfattande renoveringar av befintlig bebyggelse i Sverige. I samband med dessa renoveringar sker även energibesparande åtgärder av byggnadernas el- och värmebehov. Energieffektiviseringsåtgärder har effekter på såväl tillförsel- som användarsidan av energisystemet. Ett systemperspektiv är därför av stor vikt. Denna studies övergripande fokus är att med ett integrerat systemperspektiv på produktionssidan och användarsidan i en stads fjärrvärmesystem undersöka vägar för att nå framtida miljömål. Analysen använder ett fallstudie- och modellbaserat angreppssätt där Malmö stads fjärrvärmesystem och byggnadsbestånd ligger till grund. Arbetet inkluderar en kartläggning av byggnadsbestånd och fjärrvärmeproduktion i Malmö, identifiering av teknikåtgärder inklusive renoveringspaket för energieffektivisering, energisimuleringar på byggnadsnivå, utveckling av energisystemmodell för tillförsel- och användarled i fjärrvärmesystemet och, slutligen, modellkörningar och analys av resultat. Den utvecklade energisystemmodellen över Malmös energisystem, TIMES_Malmö, bygger på det internationellt etablerade modellgeneratorn TIMES. Modellen är en optimeringsmodell som beräknar den över tid kostnadsoptimala utvecklingen av det studerade systemet. Studien har en långsiktig tidshorisont och har 2050 som slutår för analysen. Resultaten visar bland annat att hur stadens miljömål definieras har en viktig betydelse för vilka teknikval och investeringar som är kostnadseffektiva i systemet. Miljömål där stadens påverkan på CO2-utsläpp utanför den egna stadens gränser inkluderas ger ett annat utfall än om fokus för miljömålen är på utfasning av fossila bränslen inom staden. Mål om ”fossilfrihet”, som fokuserar på minskning av fossila bränslen inom staden, leder i modellresultaten till en hög andel värmepumpar i fjärrvärmeproduktionen. Mål om ”CO2-neutralitet”, som tar hänsyn till effekter på elsystemet i det för staden omgivande systemet (marginalel), gynnar istället en högre andel kraftvärmeproduktion i fjärrvärmeproduktionen. Enklare teknikåtgärder för energieffektivisering i byggnadsbeståndet visar ofta samhällsekonomisk kostnadseffektivitet. Omfattande klimatskalsåtgärder ger en större energibesparing, men medför också en högre systemkostnad. Energieffektiviseringsåtgärder som minskar el- och värmeanvändning under årets kallare del då den totala efterfrågan är hög ger fördelar ur ett systemperspektiv. Åtgärder som främst minskar behovet av fjärrvärmens baslastproduktion ger i många fall begränsade fördelar ur ett systemperspektiv.
Föreliggande rapport redovisar arbete som genomförts inom arbetspaketet - Framtidens hållbara och robusta energisystem som utgör en del av projekt ”Smart och klimatneutralt Lund 2030”.
Syftet har varit att undersöka hur man genom åtgärder på stadsdelsnivå kan bidra till att nå klimatneutrala städer. Detta utifrån förväntad elektrifiering inom mobilitetssektorn samt ökade inslag av lokalt producerad icke planerbar energi. Denna utveckling anses här vara en förutsättning för klimatomställning av samhället men potentiellt också en utmaning för elsystemet. Inom AP3 har potentiella utmaningar kopplade till denna utveckling kartlagts och olika åtgärders möjlighet att minska de negativa effekterna av utvecklingen och istället bidra med såväl elsystem- som klimatnytta analyserats.
Studien visar bl.a. att utvecklingen innebär en ökning av områdets årsenergibehov med ca 9 % och områdets maxeffektbehov med ca 22 %. Eftersom effektbehovet ökar mer än energibehovet riskerar elnätsbelastningen att förvärras om inte åtgärder vidtas. Studien visar också på en ökad klimatpåverkan med elnätet som avgränsning, vilken också behöver hanteras parallellt med utfasning av fossila bränslen mm.
Arbetet inom arbetspaketet har projektletts av IVL och skett i samarbete med det lokala energibolaget Kraftringen samt teknik- och fastighetsaktörer och möjliggjorts genom medel från Energimyndigheten.
Med utgångspunkt i solcellers potential avseende lokal elproduktion och klimatnytta fokuserar föreliggande projekt på förutsättningarna för urban byggnadsapplicerad solkraft, detta med fokus på möjligheter och eventuella hinder för att dimensionera anläggningar utifrån fysiska förutsättningar för att utnyttja den fulla potentialen. Projektet har, med stöd i tidigare studier, genomförts med utgångspunkten att solceller är önskvärda ur klimat- och energisystemperspektiv samt att dessa i många fall och för många aktörer är lönsamma. Samtidigt finns bilden av att regelverk för skatter och subventioner samt befintliga prismodeller inte styr mot maximering utifrån fysiska förutsättningar, en bild som bekräftades i inledande dialoger med deltagande aktörer i projektet.
Denna rapport avhandlar energieffektiviseringspotentialen för ett bostadshus av Miljonprogramsstandard genom fönsterrenovering enligt företaget Grundels metod. Potentialen har uppskattats med avseende på en förbättring av klimatskalets isolerförmåga genom energisimuleringar av ett referenshus utförda i IDA ICE. Fönsterrenovering enligt Grundels metod uppskattades resultera i en minskning av byggnadens energibehov med ungefär 14 % för det aktuella referenshuset. Renoveringen uppskattades också leda till en minskning av byggnadens U-medelvärde, de genomsnittliga energiförlusterna genom ledning fördelade på byggnadens omslutande area, med ungefär 20 %.