Modelling of a local heat production unit for dense urban areas in Denmark
Translated title
Modellering af lokal varmeproduktionsenhed for tætbebygget byområder i Danmark
Author
Winther, Asger Mathias Høj
Term
4. term
Education
Publication year
2018
Submitted on
2018-06-15
Pages
57
Abstract
This thesis examines how a local heat production unit (LHPU) can complement district heating in dense urban areas in Denmark, where growing heat demand increases network pressures and flow rates. With a large share of household heat currently supplied by large combined heat and power plants, local production is explored as a way to relieve grid strain and provide flexibility to the power system. A scalable LHPU is modelled, consisting of an R744 (CO2) water-source heat pump coupled to a dynamic hot thermal storage. The model combines a steady-state heat pump with a dynamic storage module and is used to analyze 2017 operating patterns under Danish conditions and to compare two system sizes. The work covers component selection, modelling assumptions, a parametric study including spatial and temporal independence tests for the storage, and a simple economic assessment using static payback period. Findings indicate that an LHPU can support both the electricity and heat systems and be economically attractive; for small units, an approximate one-year payback is indicated. The thesis also outlines limitations and future work to improve model fidelity and practical deployment.
Denne masteropgave undersøger, hvordan en lokal varmeproduktionsenhed (LHPU) kan supplere fjernvarmen i tætte byområder i Danmark, hvor stigende varmebehov belaster nettene med højere tryk og volumenstrømme. Baggrunden er, at en stor del af private husholdningers varme i dag leveres af store kraftvarmeværker, og at lokal produktion kan aflaste nettet og samtidig levere fleksibilitet til el-systemet. Der udvikles en model af en skalerbar LHPU bestående af en R744 (CO2) vandkilde-varmepumpe koblet til et dynamisk varmt termisk lager. Modellen kombinerer en stationær varmepumpemodel med en dynamisk lagermodel og anvendes til at analysere driftsmønstre i 2017 under danske forhold samt til at sammenligne to anlægsstørrelser. Arbejdet omfatter valg af hovedkomponenter, antagelser og en parametisk undersøgelse, herunder net- og tidsuafhængighedsstudier for lageret, samt en enkel økonomisk vurdering baseret på statisk tilbagebetalingstid. Resultaterne peger på, at en LHPU kan bidrage positivt til el- og varmesystemet og være en økonomisk attraktiv investering; for små anlæg indikeres en tilbagebetalingstid på omkring ét år. Opgaven skitserer desuden begrænsninger og forslag til videre arbejde for at styrke modelpræcision og implementerbarhed.
[This apstract has been generated with the help of AI directly from the project full text]
Keywords