Bachelorprojekt d.15/12/2014 - Aarhus Maskinmesterskolecampus.aams.dk/pluginfile.php/3581/mod_data/content/4130/Bachelor.… · This report is a bachelor project written as the

Bachelorprojekt d.15/12/2014

Afsætning af effekt fra generatoranlæg

Heine Stie Pedersen

David Bang-Petersen

David Bang-Petersen - A11505 Heine Stie Pedersen - A11658

Side 2 af 72

Titelblad

Forfatter navne: Heine Stie Pedersen, A11568

David Bang-Petersen, A11505

Titel: Afsætning af effekt fra generator

Projekttype: Bachelorprojekt

Fag: El, management, termiske maskiner, kemi

Uddannelsestrin: 9. semester

Uddannelsessted: Århus Maskinmesterskole

Virksomhed: West Diesel A/S

H.E Bluhmesvej 6

6700 Esbjerg

Virksomhedsvejleder: Rasmus Sørensen

Vejleder: Lars Hansen

Bachelorperiode: 18/8-2014 –24/10-2014

Projektstart: 12/9-2014

Afleveringsdato: 15/12-2014

Normalsider: 37,2

Sider i alt: 72

Antal bilag: 47

____________________________ ____________________________

Heine Stie Pedersen Dato: David Bang-Petersen Dato:


Side 3 af 72

Forord

Denne rapport er skrevet på 9. semester ved Aarhus Maskinmesterskole, som et afsluttende led i uddannelsen

til maskinmester.

I forbindelse med projektet vil vi gerne takke følgende personer for hjælp og vejledning i forbindelse med

udarbejdelsen af rapporten.

West Diesel

- Rasmus Sørensen – Maskinmester

- Kim Kjærbøll – Indkøbsmanager

Aarhus maskinmesterskole

- Lars Hansen – Vejleder

- Torsten Ørhøj – Underviser i Kemi

- Hayati Balo – Underviser i Matematik


Side 4 af 72

Abstract This report is a bachelor project written as the final part of the education ”Bachelor of Technology

Management and Marine Engineering” at Aarhus School of Marine and Technical engineering. The report is

based on a 50 days internship at West Diesel Engineering (WD) located in Esbjerg, Denmark. WD is a supplier

of generators, motors and cranes to the marine- and industrial sectors. WD currently does not has the

possibility of performing tests of generator sets that has a higher output than 120 kW. This is a problem

because the generator with the highest output is 1690 kW and if it is not tested before the clients receive it,

then WD is not capable of documenting whether the generator sets perform as demanded from the

classification society. Throughout the internship, WD expressed that they would like to have a test facility

erected at their plant, so that it will be possible for them to perform load tests on the generator sets they sell.

The aim of the report is to highlight the most beneficial method WD can use to construct a load bank to be

able to perform tests on generator sets. Five different methods are identified of how it is possible to apply

load to the generator set. The first method deals with WD investing in a load bank from a manufacturer, the

second is where WD will use the electrical power grid, the last three methods are in regards to in-house

manufacturing.

The report is divided into three main parts. The first part explains how WD currently tests generator sets and

why it is necessary to perform these tests. The second part of the report highlights the pros and cons that are

related to each of the five methods. Part three analyses the results obtained from working on the project. The

results are collected in an assessment matrix, where all five proposals are compared against each other in a

point system based on six parameters. This allows the company not only to look at the acquisition costs, but

also to consider different parameters as e.g. to how much effort is needed and the degree of flexibility in each

proposal. Comparing each weighted score, the assessment matrix highlights three of the proposals as

beneficial opportunities WD can work with. The third best opportunity is where WD has to produce the load

bank by themselves using heating elements. The second best solution is with the use of a three phase

electrode boiler, but it has not been possible to calculate the dimensions of the components to this solution

due to unknown factors. Despite of this, the method is considered the cheapest solution. The most beneficial

solution for WD in accordance to the six parameters in the matrix is to invest in a load bank from the British

manufacturer Froment.


Side 5 af 72

Nomenklaturliste

Symbol Enhed Benævnelse

1/1I Ampere Fuldlaststrøm

Uf Volt Fasespænding

Un Volt Netspænding

MW MJ

s Megawatt

kW kJ

s Kilowatt

Hz Hertz Frekvens

VA Voltampere Watt

dB(A) Decibel Lydtryk m. A-vægtning

P1 J

s Optaget effekt

P2 J

s Akseleffekt

1/1 - Virkningsgrad fuldlast

Cp

kJ

kgK Specifik varme

r kJ

kg Fordampningentalpi

2mm

m

Specifik resistivitet

Q Joule Energi


Side 6 af 72

Indholdfortegnelse

1 Indledning ....................................................................................................................................................... 9

1.1 Læsevejledning ....................................................................................................................................... 9

1.2 Formål med projektet ............................................................................................................................. 9

1.3 Forhistorie ............................................................................................................................................. 10

1.4 Problemstilling ...................................................................................................................................... 11

1.4.1 Problemanalyse ............................................................................................................................ 11

1.4.2 Problemformulering ..................................................................................................................... 11

1.5 Hypotese ............................................................................................................................................... 12

1.6 Metode .................................................................................................................................................. 12

1.6.1 Indledende afsnit .......................................................................................................................... 12

1.6.2 Fremgangsmåde Hovedafsnit ....................................................................................................... 12

1.6.3 Fremgangsmåde Analysedel ......................................................................................................... 13

1.6.4 Metodekritik ................................................................................................................................. 13

1.7 Rapportens opbygning ......................................................................................................................... 14

1.7.1 Ordforklaring ................................................................................................................................. 14

1.8 Kravspecifikation .................................................................................................................................. 15

1.8.1 Sikkerhed....................................................................................................................................... 15

1.8.2 Tidsramme .................................................................................................................................... 15

1.9 Begrænsning ......................................................................................................................................... 15

2 Sådan tester virksomheden i dag ................................................................................................................. 17

2.1 Bureau Veritas ...................................................................................................................................... 18

2.1.1 Test af marinegenerator til maritimt brug ................................................................................... 18

3 Load bank ...................................................................................................................................................... 20

3.1 Mulighed 1 Froment ............................................................................................................................. 21

3.1.1 Indledning ..................................................................................................................................... 21

3.1.2 Tilbud ............................................................................................................................................. 21

3.1.3 Opbygning ..................................................................................................................................... 22

3.1.4 Sikkerhed....................................................................................................................................... 22

3.1.5 Lydniveau ...................................................................................................................................... 22

3.1.6 Software ........................................................................................................................................ 23

3.1.7 Fordele og ulemper ....................................................................................................................... 23


Side 7 af 72

3.1.8 Delkonklusion ............................................................................................................................... 23

3.2 Mulighed 2 Pumpestation .................................................................................................................... 24

3.2.1 Indledning ..................................................................................................................................... 24

3.2.2 Grundfos ........................................................................................................................................ 24

3.2.3 Delkonklusion ............................................................................................................................... 25

3.3 Mulighed 3: Afsætning af effekt på nettet .......................................................................................... 26

3.3.1 Indledning ..................................................................................................................................... 26

3.3.2 Energinet.dk .................................................................................................................................. 26

3.3.3 Forsyningsselskabet SE ................................................................................................................. 28

3.3.4 Fordele/ulemper ........................................................................................................................... 34

3.3.5 Delkonklusion ............................................................................................................................... 34

3.4 Mulighed 4, Afsætning af effekt i varmelegemer ................................................................................ 35

3.4.1 Indledning ..................................................................................................................................... 35

3.4.2 JEVI ................................................................................................................................................ 35

3.4.3 Styring ........................................................................................................................................... 36

3.4.4 Tilbud på kar ................................................................................................................................. 37

3.4.5 Køling ............................................................................................................................................. 38

3.4.6 Delkonklusion ............................................................................................................................... 54

3.5 Mulighed 5 Elektrodegryde .................................................................................................................. 55

3.5.1 Indledning: .................................................................................................................................... 55

3.5.2 Væsken: ......................................................................................................................................... 55

3.5.3 Elektroderne: ................................................................................................................................ 56

3.5.4 Køling og cirkulation ..................................................................................................................... 59

3.5.5 Regulering af belastningen ........................................................................................................... 59

3.5.6 Fordele/Ulemper .......................................................................................................................... 59

3.5.7 Delkonklusion ............................................................................................................................... 60

4 Analyse af muligheder .................................................................................................................................. 61

4.1 Udgifter varmelegemer ........................................................................................................................ 61

4.2 Hvad kræver egen fremstilling ............................................................................................................. 63

4.2.1 Design og Udvikling ...................................................................................................................... 63

4.2.2 Dokumentation for sikkerhed ...................................................................................................... 63

4.2.3 Fremstilling.................................................................................................................................... 63

4.3 LCCA ....................................................................................................................................................... 64

4.4 Vurderingsmatrix .................................................................................................................................. 66


Side 8 af 72

5 Konklusion..................................................................................................................................................... 68

6 Perspektivering ............................................................................................................................................. 70

7 Litteraturliste ................................................................................................................................................ 71

8 Figurhenvisning ............................................................................................................................................. 72

9 Bilag ............................................................................................................................................................... 72


Side 9 af 72

1 Indledning

1.1 Læsevejledning

Citater

Ved afskrift fra kilder, skrives dette i kursiv skrift og startes og sluttes med citationstegn (”) der sluttes af med

at benævne kilden. Ved citat fra en person, startes der med at benævne efternavnet, her efter startes og

sluttes citatet med citationstegn (”), og er ligeledes kursiveret.

Illustrationer

Ved brug af egne illustrationer, vil dette være benævnt som ”egen tilvirkning” i referenceliste bagerst i

rapporten. Er der anvendt illustrationer fra andre kilder, vil dette ligeså fremgå i referencelisten med

oprindelig kilde.

Henvisninger

I løbet af rapporten vil henvisninger i teksten, være referereret med en fodnote, denne anvendes til uddybelse

af de refererede emner og personer. Personer vil være benævnt ved deres efternavn.

Når der henvises til et andet afsnit, bliver dette gjort ved at referere til afsnittet i fodnoten. Der refereres med

afsnit og sidetal.

Ved henvisninger til bilag refereres der i fodnoten til vedlagt USB-pen, mappe, navn. Eksempelvis: USB-pen,

Standarder og forskrifter, REK16

1.2 Formål med projektet

Denne rapport er skrevet på baggrund af 50 dages bachelorpraktik hos virksomheden West Diesel Engineering

A/S.

I løbet af praktikperioden var maskinmester Rasmus Sørensen og vi i løbende dialog om, at få opføre en

teststand til test af generatoranlæg hos West Diesel. Det blev derfor valgt at undersøge hvordan det er muligt,

at afsætte effekten fra generatoranlæg under test.

Rapporten er udarbejdet med det formål, at undersøgelse hvilke muligheder der kan benyttes til, at fremstille

en load bank. På samme tid ønskes det at klarlagt hvorvidt, der kan argumenteres for at West Diesel selv

fremstiller en load bank fremfor at købe en.


Side 10 af 72

1.3 Forhistorie

Michael Faraday1 lavede i 1831 en række forsøg med elektromagnetisme. Han opdagede at hvis man viklede

en spole om en magnet, kunne man ved at ændre magneten og spolens indbyrdes placering i forhold til

hinanden fremstille en strøm i spolen. Dette blev introduktionen til den elektromagnetiske induktion. Med

opfindelsen af den elektromagnetiske induktion havde man nu en effektiv måde til at fremstille elektricitet,

generatoren var nu opfundet. De efterfølgende år gik det stærkt med at få integreret elektriciteten i både

industrien og i private hjem. I dag er elektricitet en stor del af vores hverdag, uden den ville verden ikke kunne

fungere som vi oplever den i dag.

Generatoren drives i dag af mange forskellige kilder herunder vind, vand og forbrændingsmotorer. Steder hvor

det ikke er muligt at have en fast forbindelse til et forsyningsnet bruges der ofte en forbrændingsmotorer til at

drive generatoren. På skibe er det under sejllads ikke muligt at have en fast landforbindelse, derfor må der

ombord på skibet installeres generatoranlæg, til at forsyne forbrugere og installationer med elektricitet.

West Diesel Engineering blev stiftet i Esbjerg i 1994. Virksomheden består i dag af 23 ansatte i forskellige

stillinger. Kontorfolk med fokus på salg og kundeservice, teknikere, der med baggrund som bl.a. mekaniker og

skibsmontør, udfører installationer og vedligeholdelsesopgaver for kunder, samt lagerfolk der med teknisk

baggrund altid står klar til at hjælpe med de rigtige reservedele. Til at starte med var virksomhedens

kerneområde de lokale fiskere på Esbjerg havn, hvilket på det tidspunkt var Danmarks største fiskerihavn. Med

tiden har opgaverne udviklet sig fra næsten udelukkende at dreje sig om salg af motorer til de lokale fiskere, til

nu også at indebære levering, installering, reparationer og servicering af dieselmotorer, generatoranlæg samt

kraner. Alle disse opgaver udføres både offshore og onshore, i Danmark såvel som i udlandet.

1 Michael Faraday – Britisk fysiker – 1791 til 1867.


Side 11 af 72

1.4 Problemstilling

Det største generatoranlæg WD leverer har så høj en ydelse, at det ikke er muligt for WD at foretage test med

110% af anlæggets nominelle effekt, med det udstyr de har til rådighed pt. Dette er først muligt efter

installering af generatoranlægget ude hos kunden. Problemet i dette er at der indtil testen er udført, ikke vides

om anlægget lever op til de krav der bliver stillet fra det klasseselskab, som skal klassificere og udstede

certifikater.

1.4.1 Problemanalyse

WD ønsker at få undersøgt hvorledes det er muligt at afsætte 2 MW i én teststand når der testes

generatoranlæg. På nuværende tidpunkt råder de selv over belastningsudstyr, med hvilket det er muligt at

belaste generatoranlæggene med op til 120 kW. Det største generatoranlæg de leverer yder 1690 kW2. Der er

fra virksomhedens side et ønske om at kunne påtrykke en belastning fra 30 kW til 2 MW. Det ønskes at

belastningen skal være resistiv, hvis der vælges en løsning hvor dette ikke er tilfældet, skal der tages højde for

at den reaktive effekt skal fasekompenseres.

For at kunne teste generatoranlæggene skal der opføres en teststand hvor følgende er installeret: Kølesystem

til køling af motorerne, El-tavle hvor det er muligt at aflæse belastningen samt synkronisering af to

generatorer for at simulere paralleldrift på samme net, udstødnings- og brændstofsystem samt udstyr til

afsætning af effekten.

Overstående danner grundlag for problemformuleringen.

1.4.2 Problemformulering

”Hvordan kan West Diesel konstruere en load bank? ”

Til hovedspørgsmålet er der knyttet to underspørgsmål.

Er det økonomisk rentabelt at selv fremstille en load bank frem for at investere en?

Hvilke problemstillinger er der forbundet med selv at konstruere en load bank frem for at investere i et

færdigt produkt?

2 USB-pen, Data, S16R Z3 MPTAW


Side 12 af 72

1.5 Hypotese

Det forventes at det vil blive påvist at det er rentabelt for WD selv at fremstille en load bank. Dog er det

overvejende sandsynligt at det vil være en besværlig proces, da virksomheden ikke tidligere har beskæftiget

sig med fremstilling af en sådan konstruktion.

1.6 Metode

I dette afsnit bliver der beskrevet hvilke metoder der er anvendt for at komme med et fyldestgørende svar på

problemformuleringen. Afsnittet har til formål at skabe et overblik over de fremgangsmåder der anvendes i de

enkelte afsnit.

1.6.1 Indledende afsnit

Afsnittet benytter observationer til beskrivelse hvorledes test generatoranlæg foregår i dag. Der bruges

informationer hentet fra et klassifikationsselskab. Disse informationer er indhentet i form af kvantitative data.

Informationerne er nødvendige for at lave de videregående undersøgelser i rapportens hovedafsnit.

1.6.2 Fremgangsmåde Hovedafsnit

Mulighederne for opbygningen af en load bank bygger på informationer og ideer, skabt på grundlag af forslag

fra personer hos West Diesel samt egne ideer. Disse muligheder er inden udarbejdelse af rapporten vurderet

egnet til yderlig undersøgelse.

Gennem undersøgelser vil det blive klarlagt hvilket udstyr der kan bruges i henhold til kravsspecifikationen.

Der vil herefter indhentes tilbud på komponenter hvis pris der anses at udgøre en væsentlig del af udgifterne

til det samlede anlæg.

For at kunne finde ud af om der er grund til at fortsætte med de enkelte muligheder, vil der blive indhentet

tilbud på et færdigt produkt. Hermed er det muligt på baggrund af priserne at skabe et

sammenligningsgrundlag. Dette grundlag kan bruges til at udpege den mest økonomiske løsning.

Undervisningsmateriel og lærebøger samt tilegnet viden fra studiet, vil blive brugt til tekniske beregninger der

udgør baggrunden for nogle af de data, der bruges til indhentning af tilbud hos leverandøre og producenter.


Side 13 af 72

1.6.3 Fremgangsmåde Analysedel

For at kunne vurdere hvad der er mest hensigtsmæssigt for WD at investere i, målt på de krav der er opstillet i

kravspecifikationen, vil der med udgangspunkt i tilbuddene blive sammenlignet fordele og ulemper ved egen

fremstilling af udstyr, fremfor at købe et færdig produkt. Der vil blive inddraget en vurderingsmatrix, hvor

samtlige forslag sættes op imod hinanden.

1.6.4 Metodekritik

Rapporten indeholder tilbud på mange forskellige komponenter. På grund af de mange tilbud er der derfor

valgt ikke at tage kontakt til mere end én leverandør/producent for hvert komponent. Dette betyder at der

ved indhentning af tilbud ikke kan opnås en sammenligning af prisen på de enkelte komponenter. Hvilket i

sidste ende kan have indflydelse på det samlede tilbud. Det positive ved at gøre det på denne måde er, at man

derved har fundet den højeste pris projektet kan antage. Hvis der efterfølgende laves en udlicitering hos andre

producenter vil man muligvis kunne opnå en mere favorabel pris og projektets samlede omkostninger bliver

dermed reduceret.


Side 14 af 72

1.7 Rapportens opbygning

Projektet er delt op i tre afsnit. En indledning og to hovedafsnit, der afsluttes med en konklusion.

Afsnit 1 (Indledning)

Her i beskrives hvorledes West Diesel tester i dag og hvorfor det er nødvendigt at udføre test på

generatoranlæg, samt hvem der stiller kravene.

Hovedafsnit 2 (Load bank)

I dette afsnit undersøges, fem forskellige muligheder for afsætning af effekt fra generatoranlæg, herunder at

investere i løsning fra en producent eller fire forskellige forslag til konstruering ved egen fremstilling. Til hvert

forslag er der tilknyttet et forslag til opbygning, ligeledes er der indhentet tilbud på hovedkomponenter fra

forskellige producenter.

Hovedafsnit 3 (Analyse)

Analyse af de fem muligheder, samt beskrivelse af hvad der skal tages højde for ved egen fremstilling. Alle

muligheder vægtes i en vurderingsmatrix.

1.7.1 Ordforklaring

Forkortelse Benævnelse

WD West Diesel

BV Bureau Veritas

Ord Forklaring

Load bank En anordning hvis formål er at simulere en belastning

IMO International Maritime Organization

VE Vedvarende energi

http://www.imo.org/


Side 15 af 72

1.8 Kravspecifikation

I dette afsnit vil de krav og data der foreligger fra WD blive opstillet, for at kunne danne et overblik over de

specifikationer som der skal tages hensyn til i rapporten.

I load banken skal der minimum kunne afsættes 2 MW, således at det er muligt at afsætte fuldlasteffekt fra

det største generatoranlæg.

WD har yderligere specificeret at følgende skal være muligt.

Mulighed for at teste to generatoranlæg samtidigt med en effekt på min 2 MW.

Load bank skal fungere som en variabel modstand så det er muligt at teste generatoranlæg fra 30 kW.

Belastningen skal være resistiv.

Fungere ved spændingsniveau og frekvens fra 400 V, 50 Hz og til 690 V, 60 Hz

1.8.1 Sikkerhed

Load bank skal overholde kravene til CE-mærkning.

1.8.2 Tidsramme

På nuværende tidspunkt forlægger der ingen tidsramme for hvornår projektet skal være klar til idriftsættelse.

1.9 Begrænsning

Rapporten begrænser sig til at fokusere på load bank delen af problemanalysen.

Rapporten begrænses til at være en vejledning i hvordan det er muligt at konstruere en load bank, der lever op

til kravspecifikationen. Der vil derfor ikke foreligge en fuld konstruktionsbeskrivelse af forslag.

Krav til test er begrænset til at gælde for marineindustri med udgangspunkt i klassifikationsselskabet Bureau

Veritas (BV).

I hvert løsningsforslag vurderes det hvilke dele af løsningens pris, der er nødvendigt, at tage særlig hensyn til

for at kunne skabe et økonomisk sammenligningsgrundlag i analysedelen.

Udbyttet af rapporten er ikke en færdig løsning til WD, men er en række undersøgelser, hvorpå der vil være

anbefalet en eller flere løsninger, som WD kan arbejde videre med.


Side 16 af 72

Vurdering af de forslåede løsninger vil blive begrænset til at indkøbsprisen på komponenter, og ikke hvad

løsningerne koster i løbet deres levetid.

Da den endelig placering af anlægget samt udgifterne til arbejdstimerne under projektet er ukendt, vil de

økonomiske beregninger være afgrænset til at fokusere på de dyreste komponenters indkøbspris.


Side 17 af 72

2 Sådan tester virksomheden i dag

WD køber deres motorer og generatorer direkte fra producenten, som ”rå” produkter. Før et færdigt

generatoranlæg kan leveres til kunden bliver motor og generator samlet og optimeret med styring og

overvågning, alt efter kundens ønske.

Før et generatoranlæg leveres til kunden testes det for eventuelle fejl. Måden det foregår på er ved at belaste

generatoranlægget, for at se om det lever op til de krav der stilles. Hos WD har man en load bank på 30 kW

plus 10 varmeblæsere med en samlet effekt på 90 kW. Det gør at der i dag kan testes med op til 120 kW. Load

bank og varmeblæsere bliver tilsluttet direkte på generatorens afgangsklemmer. Måling af generatorens

genererede effekt, sker ved at en operatør sætter et tangamperemeter omkring lederen fra hver af

generatorens faser dette sker under drift, da virksomheden ikke råder over en tavle hvor man kan aflæse

strømforbruget direkte. Dette foregår med risiko for berøring af generatorens afgangsklemmer.

Hos WD testes der også anlæg med en højere ydelse end 120 kW. Selv om der ikke kan testes med maksimal

belastning, er generatoren stadig i stand til at levere max effekt hvis en person kommer i berøring med

afgangsklemmerne. Testen på billederne er med en John Deere motor, sammenbygget med en Stamford

generator med en effekt på 350 kW. Får man fat i afgangsklemmerne vil generatoren se kroppen som en

modstand, og vil forsøge at levere max effekt gennem kroppen. Med denne opsætning er der ingen

sikkerhedsudstyr der kan slå fra, og kroppen kan derfor blive udsat for en strøm på 505 A. Til sammenligning

slår en HPFI afbryder, i en almindelig husinstallation, fra ved max 30 mA.

Kølingen af motoren til generatoren består af et vandkar på 1 m3. Der er ingen køling på selve karret, og dette

består kun af en enkelt kreds, hvilket besværliggør test af anlæg med lav- og højtemperaturs kølekreds. Vandet

der løber fra motorens afgangsside er mellem 75 og 90 grader varmt. For at undersøge hvorvidt termostaten i

kølesystem er funktionsdygtig, flyttes returslangen fra motoren skiftevis mellem toppen af karret og jorden.

Figur 2 Varmeblæsere (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014)

Figur 1 Generatortest (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014)


Side 18 af 72

Hvis termostaten åbner i det øjeblik hvor slangen flyttes fra karret, som er placeret over hovedhøjde, er der

risiko for forbrænding.

2.1 Bureau Veritas

For at et skib kan opnå forsikringsdækning stilles der fra forsikringsselskaber krav om at skibet er klassificeret

hos et klassifikationsselskab. I Danmark er der af Søfartsstyrelsen3 godkendt otte forskellige klasseselskaber.

BV4 er et disse selskaber. BVs serviceområder er følgende:

Test

Inspicering

Certificering

Kravene som klassifikationsselskaberne stiller til de tekniske installationer på skibe, lever op til de gældende

internationale standarder fra IMO5, for at opnå en certifikatudstedelse.

2.1.1 Test af marinegenerator til maritimt brug

Load test, på generatoranlæg, er en vigtig del for at kunne dokumentere at disse lever op til de foreskrevne

krav fra klasseselskabet, når det er klar til at blive idriftsat.

Et generatoranlæg er produceret med det formål at levere et spændingsniveau der er passende til den

belastning der bliver tilkoblet. Anlæggets automatiske spændingsregulator skal sørge for at fastholde det

nominelle spændingsniveau når der sker en ændring i belastningen under dynamiske forhold. Pludselige store

ændringer i belastningen, f.eks. når en pumpe kobles ind eller ud, vil gøre at der opstår en midlertidig ændring

af spændingsniveauet. Det er spændingsregulatorens opgave at sørge for at spændingsniveauet returneres til

den nominelle spænding. BV stiller krav om at spændingen skal kunne genoprette til +/- 3% af dens nominelle

værdi inden for højest 1,5 s6. Der stilles også krav til at anlægget kan belastes med 110% af dets nominelle

ydelse, i en periode på 30 min.

Testene af generatoranlæggene udføres under overvågning af en inspektør, der er udsendt på veje af

klasseselskabet, i det her tilfælde BV. Inspektøren skal have udleveret certifikater og dokumentation mv. på

3 www.soefartsstyrelsen.dk/Skibe/Klassifikationsselskaber/Sider/Klassifikationsselskaber.aspx 4 Bureau Veritas - www.bureauveritas.dk – Tlf. 71 31 10 00 5 Søfartsorganisation under FN 6 http://erules.veristar.com/dy/app/

http://www.bureauveritas.dk/


Side 19 af 72

alle de komponenter, der indgår som en samlet del af generatoranlægget, efterfølgende er det ikke tilladt at

modificere anlægget. Sker dette er det udstedte certifikatet ikke længere gyldigt.

Data målt og logget i løbet af testen under forskellige lastsituationer udfyldes i en rapport som underskrives af

inspektøren, hvormed der kan udstedes et certifikat der verificere at anlægget er godkendt.

Ved hjælp af den data der er logget under testen, er det i løbet af anlæggets levetid, også muligt for kunden at

afgøre, via overvågning af ydelsen om denne er faldende, i så fald kan det være nødvendigt at foretage en

overhaling for at kunne opretholde driftsikkerheden.

Varigheden ved de forskellige lastsituationer på et generatoranlæg, er normalt på 30 min per lastsituation.

Tab. 1 viser forløbet af en load test på et generatoranlæg. I henhold til IEC 60092-3017 hæves eller sænkes den

procentmæssige belastning hvert 30. min.

7 http://erules.veristar.com/dy/app/

1 00:00 0 00:30

2 00:30 25 00:30

3 01:00 50 00:30

4 01:30 75 00:30

5 02:00 100 00:30

6 02:30 110 00:30

7 03:00 100 00:30

8 03:30 75 00:30

9 04:00 50 00:30

10 04:30 25 00:30

11 05:00 0 00:30

Step

Varighed

[tt:mm]

Effekt

% kW

Tid i alt

[tt:mm]Step

Tabel 1 Testforløb (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014)


Side 20 af 72

3 Load bank

Dette kapitel udgør hoveddelen af rapporten. Mulighederne der belyses i dette afsnit er baseret på inspiration

fra praktikken.

Herunder fremgår en kort beskrivelse af de fem valgte muligheder.

Froment

Da froment er en færdig løsning, vil der i løbet af udarbejdelsen af de andre forslag, løbende laves vurderinger

over hvorvidt disse løsninger er rentable, i forhold til prisen på en færdig load bank.

Afsætning af effekt på nettet

Afsætning af effekt på nettet vurderes som en relativ nem måde, at komme af med effekten fra generatorerne

på.

Pumper

Det blev vurderet til at være en spændende mulighed og måske billigt et alternativ.

Varmelegemer

Varmelegemer er ren ohmsk belastning, og vurderes som en nem måde at afsætte effekten på, set i forhold til,

at en almindelig elkedel optager en effekt på ca. 1,5 kW.

Elektrodegryde

At bygge en elektrode gryde til afsætning af effekten, vurderes som et nemt og billigt alternativ til de andre

muligheder.

På baggrund af disse vurderinger vil der i de efterfølgende afsnit blive lavet omfattende undersøgelser og

indhentet tilbud, på de ovenstående muligheder.


Side 21 af 72

3.1 Mulighed 1 Froment

I dette afsnit vil det bliver undersøgt hvad det vil koste at investere i en færdig load bank.

3.1.1 Indledning

Froment er en britisk virksomhed der leverer udstyr til test af kraftværker og generatorer. Virksomheden er

fundet efter en internet søgen på load banks. Der er fra WDs side ytret et ønske om at tilbud skal hentes fra

Europæiske virksomheder, da man ved køb fra lande, som er medlem af EU kan være sikker på, at de lever op

til sikkerheds -og miljøkrav.

3.1.2 Tilbud

Der er via e-mail taget kontakt til Froment. Da load banken skal overholde de opstillede krav i

kravsspecifikationerne, skal den både kunne håndterer 400V, 50Hz og 690V, 60Hz. Ved begge spændinger skal

der kunne afsættes 2MW.

Løsningen som Troth8 har tilbudt er modellen MS2C9. Grunden til af Froment vælger at give et tilbud på en

load bank der kan håndtere en effekt på op til 6MVA er, at når varmelegemerne bliver dimensioneret til 690V,

vil der ved 400V kun afsættes ca. 1/3 af effekten, som følge Ohms lov.

2 269079,35

6000

U VR m

P kVA

Ligning 1 Modstand i load bank

2 24002016

79,35 m

U VP kVA

R

Ligning 2 Effekt afsat ved 400 V

Da modstanden i varmelegemerne er konstant, kan den findes med de kendte faktorer 690V og 6 MVA. Se lig.

1. Med en konstant modstand kan den effekt der blive ved 400V findes, se lig. 2.

Pris: 1.220.000 kr.

8 Stephen Troth – Sales Engineer – Froment – Email: [email protected] 9USB-pen, Bilag Produkter, Froment MS2C 6MVA


Side 22 af 72

3.1.3 Opbygning

MS2C er bygget op som en 20 fods container. Dette gør det muligt at flytte load banken, hvis der kommer

forespørgsler om at få foretaget test ude hos kunder. I containeren er der monteret varmelegemer til

afsætningen af effekten. Ved hjælp af relæstyring kan varmelegemerne kobles ind i trin ned til 1 kW, hvilket

giver mulighed for både at teste små såvel som store generatoranlæg. I MS2C er der placeret fire blæser til

køling af varmelegemerne, som forsynes fra et 3 faset CEE-stik.

3.1.4 Sikkerhed

Load banken er CE-mærket i henhold til de internationale standarder fra både EMC10 og

lavspændingsdirektivet11.

3.1.5 Lydniveau

Ifølge miljøministeriet er grænseværdierne for støj i et industriområde12 sat til at være 70dB uanset

tidspunktet på døgnet alle ugens syv dage. Dette skal ses som en middelværdi over et længere tidsrum (otte

timer om dagen). Ved kontakt til Esbjerg kommunes miljøafdeling oplyser Max13 at WD ligger op af et skel i

støjniveauet, så der på den ene side af virksomheden kun må larmes 60dB. Se bilag støjkort14.

I databladet15 er støjniveauet for MS2C oplyst til at være: 88dB(A) i en afstand af 3 meter fra load banken.

Ved installation af MS2C skal der tages hensyn til placeringen, alt efter hvor højt et støjniveau der vil

forekomme ved WDs grænseskel. Der må evt. laves lyddæmpende foranstaltninger for at nedbringe

støjniveauet.

10 USB-pen, Standarder og forskrifter, EMC 11 USB-pen, Standarder og forskrifter, Lavspænding 12 http://mst.dk/virksomhed-myndighed/stoej/stoejgraenser/graensevaerdier-virksomheder

13 Anne Marie Max – Esbjerg Kommune – Tlf. 76 16 16 16 14 USB-pen, Bilag Illustrationer, Støjkort 15 USB-pen, Bilag Produkter, Froment MS2C 6MVA


Side 23 af 72

3.1.6 Software

Til MS2C kan der tilkobles en computer som operatøren via en software16 har mulighed for at styre og

overvåge hele testforløbet. Igennem softwaren kan der oprettes individuelle test, hvori det er muligt at

specificere hvor stor en belastning man ønsker at teste med, varigheden af testen og på hvilke tidspunkter der

skal ske ændring af belastningen.

I løbet af testen registreres alle data, og det er efter endt test muligt at udskrive dokumentation på om testen

er godkendt. Dokumentationen kan gemmes og bruges som bevis overfor klassifikationsselskabets inspektør til

godkendelse af anlægget.

Pris: 19.000 kr.

3.1.7 Fordele og ulemper

Ved at investere i en load bank fra Froment får man en total løsning, der lever op til de gældende europæiske

standarder omkring CE-mærkning. Produktet lever op til samtlige specifikations krav der er stillet fra WDs side.

Mobiliteten af load banken er høj da den er luftkølet og kun kræver tilslutning af et 3 faset CEE-stik til

forsyning af strøm til bl.a. fanerne.

Den computerstyrede del er en klar fordel da man kan sætte computeren til at køre hele programmet, dermed

skal operatøren ikke holde øje med tiden for at skifte belastningen. Dette medvirker at operatøren under

testen kan fokusere på motorens tilstand. Data registreret under testen kan udskrives og vedlægges som

dokumentation.

Alt efter placering, er der en risiko for at anlægget støjer mere end det tilladte.

3.1.8 Delkonklusion

Froment er den færdige løsning. Man får ved denne investering et ”Plug and play” produkt. Produktet giver en

nem mulighed for at dokumentere at anlægget lever op til krav fra BV og kunden. Ved valg af placering på

grunden skal der tages hensyn til at, udledningen af støj ikke må overstige grænseværdierne fastsat af

miljøstyrelsen.

16 USB-pen, Bilag Produkter, Sigma PC Software


Side 24 af 72

3.2 Mulighed 2 Pumpestation

Der vil i dette afsnit blive undersøgt hvorledes det er muligt at afsætte effekten fra generatoranlæggene i

pumper.

3.2.1 Indledning

For at kunne afsætte den producerede effekt i pumper vil det kræve, at der bliver udarbejdet en

foranstaltning, hvori det er muligt for pumperne at cirkulere en væske. Der må tages hensyn til trykfald før

pumperne, da der ellers er kan opstå kavitation.

3.2.2 Grundfos

Der er rettet henvendelse til Grundfos17 for at undersøge hvilken pumpe/pumper de kan anbefale til projektet.

På email18 har Olsen19 fremsendt følgende forslag: Grundfos NGK 20020

Pris: 200.000 kr. pr stk.

3.2.2.1 Antal Pumper

Da den oplyste effekt21 på pumpen er akseleffekten, P2, er det nødvendigt at udregne den optagne effekt, P1,

da det er denne der bliver optaget fra generatoranlægget. Antallet af nødvendige pumper kan der ved

bestemmes.

2

1/1

21

1/1

355

95,8%

355370,6

0,958

P kW

P kWP kW

Ligning 3 Optaget effekt

17 Grundfos DK A/S - www.grundfos.dk – Tlf. 87 50 50 50 18 USB-pen, Samtaler, Grundfos DK A/S 19 Lars Berg Olsen – Project Engineer – Grundfos – Tlf. 87 50 50 54 20 USB-pen, Produkter, Grundfos, NGK 200 21 USB-pen, Produkter, Grundfos, NGK 200

http://www.grundfos.dk/


Side 25 af 72

Afleveret effekt generator 2000

5,4Optaget effekt motor 370,6

kW

kW

Ligning 4 Antal pumper nødvendige

Tilbud fra Grundfos på 6 stk. NGK 200 med en pris på 200.000 kr. pr. stk. giver en total pris på:

Pris: 1.200.000 kr.

Fordele/ulemper

Udover prisen på pumperne vil der være en udgift til fremstilling af det kar, som pumperne skal cirkulere

vandet rundt i. Der vil yderligere skulle investeres i en styring til kobling af pumperne, herunder

frekvensomformer så det er muligt at regulere belastningen fra generatoren.

NKG 200 drives af en asynkronmotor. En asynkronmotor er induktiv belastning. Dette er et problem ift.

kravspecifikationen.

Pumperne, som Grundfos har givet bud på har en Cos Phi på 0,9. For at opnå en Cos Phi på 1 skal der

fasekompenseres fra 0,9 til 1,0. Dette kan opnås ved hjælp af installering af en kondensator.

Kondensatorbatteriet skal kunne kobles ind i trin, for at få en variabel belastning.

3.2.3 Delkonklusion

Sammenlignes pumpernes pris med tilbuddet fra Froment konkluderes det at denne investering er for dyr

samt ressourcemæssigt for omfattende. Der er ikke fundet yderligt grundlag for at undersøge denne mulighed.


Side 26 af 72

3.3 Mulighed 3: Afsætning af effekt på nettet

I dette afsnit vil muligheden for at afsætte effekten på det offentlige el-net blive belyst.

3.3.1 Indledning

Der er stadig mere fokus på at verden skal være grønnere i forhold til CO2 udslip. Ved at afsætte effekten fra

generatoranlæg på nettet under test, vil energien blive afsat på fabrikker og i husstande, frem for at man laver

en opvarmning af luften. Den mængde diesel der bliver forbrugt under testen med vil ikke være spildt, hvis

man ser på det med en grøn profil.

3.3.2 Energinet.dk

Energinet22 er ejet af Klima, Energi og Bygningsministeriet. Energinet varetager samfundets interesser for

Danmarks forsyning og ejer energiens motorveje. For at undersøge hvorvidt det muligt at afsætte effekten på

transmissionsnettet, er der taget telefonisk kontakt til Energinet23. Efterfølgende er dette svar modtaget på

mail.

Jensen24 -”Der er ikke noget lovgivningsmæssigt, der forhindrer levering til nettet via en

teststand jf. nedenstående beskrivelse.

Det er dog således, at det er den lokale netvirksomhed i området, som man skal rette

henvendelse til og eventuelt få udarbejdet en aftale. Normalt anvendes en standard

”Netbenyttelsesaftale”, som er udarbejdet af Dansk Energi, men der kan forekomme afvigelser

fra netvirksomhed til netvirksomhed”

3.3.2.1 Krav til spændingskvaliteten

Der stilles fra netvirksomheden krav til spændingskvaliteten af den effekt man ønsker at levere til

transmissionsnettet. Ifølge ”Netbenyttelsesaftale”25 der er nævnt i mailen fra Energinet, er ”god

spændingskvalitet” er et udtryk for en spænding der lever op til kravene beskrevet i standard EN 5016026 og

22 Energinet - www.energinet.dk – Tlf. 70 10 22 44 23 Energinet - Jesper Nørskov Rasmussen – Mail: [email protected] 24 Søren Friismose Jensen – Senior Engineer - Energinet.dk – Mail: [email protected] 25 USB-pen, Standarder og forskrifter, Netbenyttelsesaftalen 26 Ikke tilgået da det er en betalingsstandard

http://www.energinet.dk/

mailto:[email protected]


Side 27 af 72

Rekommandation 1627 (R16). Disse stiller begge samme krav til spændingskvaliteten i lavspændingsnettet. I

det følgende ses et udsnit af de krav der er beskrevet i R16 afsnit 4.

”4.1 Den nominelle frekvens er 50Hz. Frekvensen målt som et 10-sekunders

gennemsnit skal ligge inden for:

50 1%Hz

4.2 Den nominelle spænding Un er som standard 230V mellem fase og nul.

Leveringsspændingens effektivværdi målt som et 10 minutters gennemsnit skal

ligge inden for:

10%nU ” – R16

WD sælger også generatoranlæg med en spænding på 690V (fase/fase) og en frekvens på 60Hz. For at kunne

teste disse anlæg på nettet vil det kræve en steptransformer for at transformere spændingen fra 690V til

nettets nominelle spænding, 400V (fase/fase), samt en frekvensomformer der kan ændre frekvensen fra

generatoren på 60Hz til nettets frekvens på 50Hz.

3.3.2.2 Danfoss og Schneider Electric

Med henblik på at indhente tilbud på frekvensomformer og steptransformer, er der taget kontakt til Danfoss28

og Schneider Electric29. Disse to producenter er begge førende leverandører inden for elektriske komponenter.

Efter telefonisk kontakt med teknikere fra Danfoss og Schneider Electric, må det konstateres at ingen af dem

kan leverer en frekvensomformer, der lever op til spændingskvalitets kravene fra R16 omhandlende

harmoniske overtoner.

Følgende citater30 er udpluk fra samtaler med Schneider Electric og Danfoss.

Michael31 - ”Det er jo i bund og grund ikke det en frekvensomformer er designet til, du får jo

ingen sinusformet spænding ud af den, det minder mest om en savklinge. Jeg ved ikke hvordan

du ellers løser det problem”

27 USB-pen, Standarder og forskrifter, REK16 28 Danfoss A/S - www.danfoss.com – Tlf. 89 48 91 11 29 Schneider Electric - www.schneider-electric.com – Tlf. 44 20 70 00 30 USB-pen, Samtaler, Schneider Electric og Danfoss 31 Michael – Teknisk Supporter – Schneider Electric – Tlf. 44 20 70 00

http://www.danfoss.com/

http://www.schneider-electric.com/


Side 28 af 72

Thomas32 -” Spændingskurven der kommer ud af en frekvensomformer er jo ikke særlig køn at se

på, den er nærmest firkantet, og minder meget lidt om en sinusformet kurve”

Følgende citat redegøre kort om problemet ved at bruge en frekvens omformer.

”Ensretteren i en frekvensomformer skaber en pulserende jævnspænding. Kondensaterne i det

efterfølgende mellemkredsløb med jævnspænding oplades ved hver spændingsspids. Under

denne opladning skabes indgangsstrømmen med relativ høj amplitude. På grund af denne

impuls-formede, ikke-sinusformede belastning, forvrides forsyningsspændingens sinusform. Hvor

meget spændingen forvrides afhænger af belastningsstrømmen og netimpedansen” - Danfoss 33

Udgangsspændingen fra generatoren er rene sinusformede kurver grundet generatorens rotation. Den

vekselspænding der kommer ud af en frekvensomformer minder om en sinuskurve, men er mere firkantet at

se på. Dette fungerer i en asynkron motor som frekvensomformeren oprindeligt er designet til at regulere,

men fungere ikke på lavspændingsnettet hvor man ønsker at spændingen opretholde rene sinusformede

kurver.

3.3.3 Forsyningsselskabet SE

WD bliver forsynet med el fra SE34. Der er derfor taget kontakt til virksomheden for at afklare om det er muligt

at afsætte effekt på deres net.

Svar fra SE:

Pedersen35 - ”WD må gerne afsætte effekten fra en teststand på vores net”

Dette er dog ikke uden omkostninger for WD. SE vil gerne have effekten, men vil ikke betale for de kWh der

bliver leveret når der er tale om en teststand. WD skal have udbygget deres nuværende net, da dette kun er

dimensioneret til at kunne føre 80 A. SE oplyser at det bliver dyrt at ombygge forsyningsnettet så der kan

afsættes 2 MW. Ombygningen af forsyningsnettet kræver at der bliver lavet følgende installationer:

- En højspændingsinstallation med højspændingsmåler.

- Indkøb af transformer der kan klare de 2 MW.

32 Thomas – Teknisk Support – Danfoss – Tlf. 89 48 91 11 33 USB-pen, Litteratur, Værd at vide om frekvensomformer 34 SE - www.se.dk – Tlf. 70 11 50 00 35 Jesper Haack Pedersen - El-ingeniør - SE – Tlf. 75 18 82 03

http://www.se.dk/


Side 29 af 72

- Lavspændingstavle hvor det er muligt at ændre frekvensen.

Regningen for disse komponenter bliver pålagt WD.

Da WD kommer til at eje et højspændingsanlæg, skal de have en driftsleder og et SKS-D system36.

SEs nuværende mellemspændingsnet kan ikke klare den producerede effekt på 2 MW og det er derfor at

ombygge dette. Ombygningen kræver en installering af et nyt 10kV kabel. Kablet tilsluttes et sted på

mellemspændingsnettet hvor dette kan føre den afsatte effekt. Hvis ikke WD stiller et rum til rådighed hvori

transformeren kan installeres, er det nødvendigt at opføre en ny transformerstation.

Ifølge Pedersen bliver prisen for ombygningen af mellemspændingsnettet omkring 500.000 kr. Udgiften for

ombygningen skal WD betale.

3.3.3.1 Driftsleder og SKS-D system:

I SB 537 beskrives hvad der kræves af en driftsleder. Sikkerhedsstyrelsens38 (SIK) har på deres hjemmeside

beskrevet hvilke kvalifikationer der skal opfyldes for at kunne varetage stillingen som driftsleder.

”Driftslederens kvalifikationer

For at kunne blive driftsleder for et elforsyningsanlæg, skal man enten have bestået den

afsluttende eksamen som elektroingeniør med stærkstrøm som speciale fra:

Danmarks Tekniske Universitet

Danmarks Ingeniørakademi, danske teknika

Aalborg Universitetscenter

Hvis man ikke er elektroingeniør, men dog uddannet ingeniør, kan man blive godkendt som

driftsleder, hvis man kan dokumentere et års praktisk erfaring i drift af elforsyningsanlæg. Hvis

man tilsvarende er uddannet elinstallatør eller maskinmester, men ikke er godkendt som fagligt

ansvarlig i en autoriseret elinstallatørvirksomhed, skal man også kunne dokumentere et års

erfaring i drift af elforsyningsanlæg”- SIK39

36 Stærkstrømsbekendtgørelsen afsnit 5 (Drift af elforsyningsanlæg) 37 Stærkstrømsbekendtgørelsen, afsnit 5, kap 4 38 Sikkerhedsstyrelsen - www.sik.dk – Tlf. 33 73 20 00 39 http://www.sik.dk/Virksomhed/El-for-fagfolk/Elforsyning-og-driftsledelse/Driftsledelse

http://www.sik.dk/

http://www.sik.dk/Virksomhed/El-for-fagfolk/Elforsyning-og-driftsledelse/Driftsledelse


Side 30 af 72

WDs maskinmester Rasmus Sørensen er uddannet elektromekaniker, og kan derfor teknisk set blive driftsleder

for virksomheden.

3.3.3.2 Kravene til installation hos WD

På baggrund af mail og telefonisk kontakt med Jesper Haack Pedersen kan følgende konkluderes:

Installationen hos WD skal leve op til kravene i SB 640. Da virksomheden bliver en produktionsvirksomhed til

transmissionsnettet, skal de følge TF 3.2.341. For yderligere information omkring afregning af produceret kWh,

er det nødvendigt at tage kontakt til Østergård42.

3.3.3.2.1 Mulighed for afregning af kWh

Efter interview med Østergård, er der blevet redegjort for hvorvidt det er muligt at få betaling for de

produceret kWh.

Østergård - ”Vi handler ikke med strøm, det har vi ikke noget med at gøre. Vi skal måle den

effekt der bliver afsat, og så skal det indmeldes til Energinet. Men hvis man ikke vil have

afregning for det, så skal det ikke indmeldes, og så skal man ikke hele den procedure igennem

med at melde det til Energinet. WD skal dog stadig have en måler installeret, men det er en

noget billigere løsning.

Jeg tvivler på hvor meget Energinet vil give for de afsatte kWh, de har jo ingen styr på hvornår

det kommer, og det er ikke en miljøvenlig produktion WD laver. Da det ikke er en VE produktion,

er der ingen aftagerpligt på det.

WD vil måske kunne få 20 øre/kWh, men det er som sagt noget I skal undersøge hos Energinet.

Med hensyn til betaling for kWh, så skal man have fat i en der vil købe strømmen f.eks.

Energinet, vi kan kun tage imod det, men kan ikke afregne det.

Hvis man ikke vil have betaling for kWh kan man spare de ca. 80.000 kr. som målefeltet koster.

Samtidig sparer man abonnementet på de 7400 kr. om året. Man skal så sikre at transformeren

aldrig er koblet ind, med mindre anlægget kører. Der er tab i en transformer så den vil stå og

40 www.retsinformation.dk/Forms/R0710.aspx?id=25862 41 USB-pen, Standarder og forskrifter, TF3.2.3 42 Erik Østergård – SE – Tlf. 22283741


Side 31 af 72

trække en strøm fra nettet når der ikke testes. Hvis man kobler ind og ud på højspændingssiden,

kan man sikre at der ikke er koblet ind medmindre man tester”

Efter dette interview kan det konstateres at, hvis der findes en køber, kan man få betaling for de producerede

kWh. Ved fravalg af betaling, skal det sikres at transformeren aldrig kobles ind, uden der laves en produktion

til transmissionsnettet. Sker dette vil WD skulle betale for den forbrugte strøm, som følge af det tab, der

opstår ved magnetisering af jernkernen i transformeren.

Forklaring på at regningen for ombygningen af SEs mellemspændingsnet, på ca. 500.000 kr. bliver pålagt WD

er:

Østergård -”WD skal selv skaffe den HV transformer der skal bruges til opgaven. Det er sådan at

som netselskab må vi ikke eje en transformer som leverer ind på nettet, da de øvrige netkunder

ikke må være en del af det, altså betale til det, det er derfor ejerskabet ligger på 10kV siden, når

det er så stort som det er.

WD bliver tilsluttet nede i stationen tættest på og fører så et kabel ned til jer selv, også skal I

have et koblingsanlæg, så transformeren kan kobles til og fra. Der skal sidde et målefelt med en

måler. Håndtering af måler, og verifikation af denne ligger i abonnementet”

Betingelsen for at WD kan afsætte den producerede effekt til transmissionsnettet er at

mellemspændingsnettet bliver ombygget på deres regning. Den del af transmissionsnettet, som bliver

ombygget, ejes dog stadig af SE. WD vil altså skulle betale for noget de ikke kommer til at eje.


Side 32 af 72

3.3.3.2.1.1 Er det rentabelt?

Følgende udregning43 er baseret på at WD tester det største anlæg, med en ydelse på 1,6 MW, en gang i

måneden med en varighed på 5 timer. Med udgangspunkt i Østergårds udtalelse om en betaling på 20

øre/kWh. Udregningen sammenligner, årsindtægten for producerede kWh, med prisen for års abonnement

plus oprettelse af målefelt.

Figur 3 Tilbagebetalingstid (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014)

Baseret på de før nævnte oplysninger ses det i fig. 3 at måler og abonnement først vil være tilbagebetalt i løbet

af år 17. Denne tid vil i virkeligheden være meget længere, da WD på nuværende tidspunkt kun sjældent tester

de største anlæg. Laves udregningen med anlæg der har en lavere ydelse, vil det tage væsentlig længere tid før

investeringen bliver rentabelt, da mindre anlæg producere færre kWh. Der er på baggrund af udregningerne

ikke taget kontakt til Energinet for yderligere informationer.

3.3.3.3 Udstyr fra ABB:

Med de forbindelser der er rundt om i verden, hvor vekselspænding konverteres til jævnspænding for så igen

at blive konverteret til vekselspænding, opstod der ved afslaget på forespørgslen om udstyr ved Danfoss og

Schneider Electric, en underen over hvordan dette i praksis er muligt, når ingen af disse leverandøre kan levere

udstyr til det.

43 USB-pen, Udregninger, Måler og abonnement

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Kr.

År

Tilbagebetaling

Årlig udgift + oprettelse Årlig indtægt


Side 33 af 72

Der er pr. mail taget kontakt til ABB44, for at belyse hvorvidt de kan levere udstyr der lever op til kravene i

Rekommandation 16.

Kehr45 - ”Svaret er klart JA.......... ABB har den helt rigtige converter løsning til jeres kundes

behov. 690V 60Hz --> 400V 50Hz er ikke noget problem”

Efter telefonisk kontakt med Kehr fremsendes følgende tilbud46 over komponenter til løsning af projektet. ABB

vedlægger i mailen også referencer hvor dette er lavet i den maritime industri.

Figur 4 Oversigt over opbygning af tilbud (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014)47

I fig. 4 ses stregskema over forslag til opbygningen af anlægget med komponenter fra ABB.

3.3.3.3.1 Converter PCS100 SFC-2000kVA48

Converteren fra ABB kan operere med en indgangsspænding og frekvens i mellem 208 – 480V og 50 – 60Hz. Da

det er en fase/fase spænding, kræver det at spændingsniveauet sænkes fra 690V til max 480V, for at kunne

tilslutte 690V anlæg. Indgangsspændingen kan variere alt efter hvilken generator man tilslutter til converteren,

hvor output kan sættes til en fast spænding og frekvens, i dette tilfælde 400V og 50Hz, dette leveres uanset

spænding og frekvens på inputsiden af converteren.

Pris: 2.400.000 kr.

44 ABB - www.abb.dk – Tlf. 44 50 44 50 45 Jonas Kehr - Sales Manager – ABB – Tlf. 43595961 46 USB-pen, Produkter, Tilbud 47 USB-pen, Produkter, ABB, Princip skitse 48 USB-pen, Produkter, ABB, PCS100


Side 34 af 72

3.3.3.3.2 Lavspændingstransformer 690/480V 60Hz

Lavspændingstransformer, der transformere spændingen fra 690V ned til 480V før det kommer ind i

converteren.

Pris: 400.000 kr.

3.3.3.3.3 Højspændingstransformer 2200kVA, 10/0,4kV/50Hz

For at effekten kan afsættes på mellemspændingsnettet, kræves det at spændingen på 400V transformeres op

til 10kV.

Pris: 300.000 kr.

3.3.3.3.3.1 Samlet tilbud (ABB)

Det samlet tilbud fra ABB er på 3.100.000 kr. Ud over komponenterne fra ABB skal der installeres kabler og

lastadskiller, hvilket ikke indgår i den samlet pris.

3.3.4 Fordele/ulemper

Udover overstående tilbud fra ABB skal der laves installation af hele anlægget. Da WD ikke har en el-

autorisation skal installationen laves af en ekstern virksomhed med el-autorisation 49. Tilkoblingen på

mellemspændingsnettet skal udføres af SEs egne folk.

Ved test skal der fortages koblingsaftaler mellem WD og SE. Koblingsaftalerne vil besværliggøre planlægningen

af testene. Der kan opstå situationer hvor det ikke er muligt for SE at give WD tilladelse til at afsætte effekt på

deres transmissionsnet.

3.3.5 Delkonklusion

Beløbet for komponenter til anlægget bliver over 3.600.000 kr. når der lægges de 500.000 kr. SE skal have for

at lave om i deres mellemspændingsnet. På grund af indkøbsprisen på komponenterne plus udgiften til

omlægning af SEs net, er dette sammenlignet med prisen fra Froment ikke en rentabel mulighed for WD. Der

vil ikke i denne rapport blive undersøgt mere omkring afsætning af effekt på det offentlige el-net.

49 Sikkerhedsstyrelsen - www.sik.dk – Tlf. 33 73 20 00

http://www.sik.dk/


Side 35 af 72

3.4 Mulighed 4, Afsætning af effekt i varmelegemer

I dette afsnit vil det blive undersøgt hvordan en load bank med varmelegemer kan konstrueres således at det er

muligt at afsætte 2 MW.

3.4.1 Indledning

Varmelegemer bliver i dagligdagen brugt en række forskellige steder, bl.a. i ovne og elkedler. I varmelegemet

bliver elektrisk energi til termisk energi. Varmetransmission er transport af varme forårsaget af en

temperaturdifferens. Ved at afsætte effekten fra generatoranlæggene i varmelegemer, skal der altså tages

højde for at denne varme skal bortledes.

Der skal ved denne løsning fremstilles et kar hvor i varmelegemerne kan monteres. I udregningerne til køling,

vil der blive taget udgangspunkt i et kar der kan indeholde 5m3 vand.

3.4.2 JEVI

Virksomheden JEVI50 producere el-tekniske varmeløsninger til hele verden, og fremstiller selv de

varmelegemer de benytter i deres løsninger. JEVI er kontaktet for tilbud på varmelegemer til load banken.

Efter et møde på deres fabrik i Vejle med John Luttau51, oplyser han at det er muligt for dem at producere

varmelegemer specifikt efter kundens ønske. Dog kommer han med følgende kommentar.

Luttau - ”Ved at bruge luft til køling, skal der bruges omkring tre gange så mange

varmelegemerne, da temperaturen bliver meget højere, end ved køling med vand. ”

På baggrund af denne udtalelse, vil kølingen af varmelegemerne blive begrænset til undersøgelsen af væske

som kølemiddel.

3.4.2.1 Valg af varmelegemer

Da WD tester generatoranlæg ved 400V og 690V skal varmelegemerne kunne operere med begge spændinger.

50 JEVI A/S - www.jevi.dk – Tlf. 75 83 02 11 51 John Luttau – Export Sales Manager – JEVI A/S – Tlf. 76 42 95 27

http://www.jevi.dk/


Side 36 af 72

Varmelegemerne skal være 3 faset. Ved at bruge det binære talsystem, fås størrelsen af varmelegemerne i

spændet fra 1kW til 1024kW. Denne opbygning gør det muligt at lave alle kombinationer52 der er nødvendig

for at kunne regulere med en effekt på 1 kW op til 2 MW, med 11 stk. varmelegemer.

Med henvisning til afsnit53 hvor i det beskrives, hvorfor der skal benyttes tre gange så mange varmelegemer,

hvis varmelegemernes nominelle spænding er 690 V. På denne baggrund er der i dette afsnit valgt at benytte

varmelegemer med en nominel spænding på 400 V, 50/60 Hz.

3.4.2.1.1.1 Tilbud fra JEVI

Pedersen54 har pr. mail fremsendt et tilbud55 indeholdende 393 stk. varmelegemer.

Det høje antal varmelegemer grunder i at JEVI ikke kan producere dem større end 16 kW. Samtidigt bliver der

gjort opmærksom på at:

Pedersen -”De skal monteres på sådan en måde at varmelegemerne ikke kommer i kontakt med

hinanden, og vandet skal kunne cirkulere frit rundt om dem”

Pris: 142.305 kr.

3.4.3 Styring

Med en nominel spænding på 400 V, må varmelegemerne ikke udsættes for en spænding der over. Dette

skaber et problem jf. kravspecifikationen. Problemet kan løses ved at benytte en stjerne/trekant kobling. Ved

at koble varmelegemerne i en stjerneforbindelse56 når der testes 690V anlæg, sikres det at der kun bliver en

spænding på 400 V over varmelegemerne.

690400

3 3

nf

U VU V

Ligning 5 Fasespænding v. stjernekobling

52 USB-pen, Udregninger, Kombinationer af varmelegemer 53 Mulighed 1 Froment, s.23 54 Karsten Pedersen – Internal Sales Consultant – JEVI A/S – Tlf. 76 42 95 36 55 USB-pen, Produkter, JEVI tilbud 56 USB-pen, Udregninger, Kombinationer af varmelegemer


Side 37 af 72

3.4.3.1 Tilbud fra EL-CON

Kravspecifikationerne57 til styringen, er sendt til EL-CON58 med henblik på tilbud. Fra El-CON har Jakobsen59

fremsendt tilbud60 på styring.

Pris: 364.880 kr.

3.4.4 Tilbud på kar

Der er rettet henvendelse til HSM Industri A/S61, for at indhente et overslag på hvad det vil koste at få dem til

at fremstille et kar med følgende dimensioner:

HxBxL: 2000mm x 2000mm x 2000mm, Plade tykkelse: 6 mm.

786 stk. ø15 mm huller, for at kunne montere varmelegemer.

Der kan således være 5m3 i karret med en vandstand på 1500mm

Over telefonen har Hansen62 lavet et overslag på prisen:

Pris: 20.000 kr.

57 USB-pen, Samtaler, Styring af varmelegemer 58 EL-CON A/S - www.elcon-as.dk – Tlf. 72 22 06 66 59 Jakob Møller Jakobsen - Key Account Manager – EL-CON – Tlf. 41 22 25 73

60 USB-pen, Samtaler, El-CON mail 61 HSM Industri A/S - www.hsm.dk – Tlf. 86 32 66 66 62 Mads Müller Hansen – Konstruktør – HSM Industri A/S – Tlf. 22 43 75 24

http://www.elcon-as.dk/

http://www.hsm.dk/


Side 38 af 72

3.4.5 Køling

I følgende afsnit vil der blive analyseret og indhentet tilbud på 3 forskellige kølemetoder; Fordampningsvarme,

havvand og køleanlæg. Der vil blive udarbejdet effekt- og energiberegninger, som skal danne grundlag for

analysen. Ud fra tilbuddene vil det blive vurderet hvilket forslag der er bedst egnet.

3.4.5.1 Fordampningsvarme

Ved at bortlede varmen gennem den tilstandsændring der sker når vandet ændre tilstand fra væske til

dampform, er det muligt at transport store mængder energi væk. Det er derfor nærliggende at undersøge

muligheden for at, bruge dette som kølemiddel.

Figur 5 Tilstandsændring (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014)

Punkt 1: Vand på væskeform og temperaturen er 0o C.

Punkt 2: Vandet er stadig på væskeform og temperaturen er 100o C.

Punkt 3: Alt vandet er fordampet.

Vand har en fordampningsentalpi63 på 2257 kJ/kg det svarer til den energi der skal tilføres 1 kg vand v. 100o C

før at det er fordampet. Til sammenligning har vand en specifik varmekapacitet64 på 4,18 kJ/kg K v. 20o C,

63 Termodynamik, s.251, tabel 10.12a 64 Termodynamik, s.244, tabel 10.5


Side 39 af 72

forskelligt fra fordampningsentalpi, er her tale om hvor meget energi der skal tilføres pr. kg vand for at opnå

en temperaturændring i vandet på én grad.

Ved at lade vandet fordampe ledes der en væsentlig større mængde energi væk i form af damp, end hvis

temperaturen vælges at holdes konstant under 100o C.

3.4.5.1.1 Beregninger

Følgende beregninger foretages for at finde ud af hvor meget vand der fordamper i løbet af én test. Der vil

blive taget udgangspunkt i de testtider der er krav fra BV. Den mængde vand der fordamper vil skulle tilføres

karret for at holde en konstant vandstand.

Varmekapaciteten mellem 20o C og 100o C anses for at være konstant i de følgende beregninger.

Temperaturen af vandet i karret antages at være 20oC ved start af test.

Figur 6 kølebehov oversigt efter udregninger i tab.3 (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014)

Ud fra fig. 6 er det grafisk illustreret, at der i starten af testen ikke tilføres meget effekt til vand.

Starttemperaturen på vandet er 20oC, der går altså et tidsrum før vandet kommer op at koge og dermed

fordamper. I dette tidsrum er det ikke nødvendigt at spæde op med vand til efterfyldning, så vandstanden

holdes konstant.

Den tilførte energi fra varmelegemerne til vandet i karret i løbet af testen udregnes med følgende formel:

[kJ ] = [ ] var [ ]kJ

Tilført energi afleveret effekt ighed ss

0

1000000

2000000

3000000

4000000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Qtilført [kJ]

Step

Kølebehov


Side 40 af 72

Tabel 2 Tilført energi i løbet af test (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014)65

I tab. 2 er den tilførte energi til vandet i løbet af testen, Qtilført, beregnet til 18559800 kJ.

Følgende udregning viser hvor meget energi der skal tilføres vandet for at lave en temperaturændring på 80oC

4991 4,18 100 20 1668990

nødvendig vand vand

o o

nødvendig

Q m c t

kJQ kg C C kJ

kgK

Ligning 6 Nødvendig energi tilført for at få 5m3 vand til at koge

I lig. 6 er den effekt, Qnødvendig, der skal tilføres vandet for at få det til koge, udregnet. Trækkes denne energi fra

Qtilført i tab. 4, er det muligt at beregne hvor meget vand der skal tilføres i løbet af testen.

18559800 1668990 16890810

tilbage tilført nødvendig

tilbage

Q Q Q

Q kJ kJ kJ

Ligning 7 Energi der bruges til fordampning

Massen af vand der skal tilføres i løbet af testen:

65 USB-pen, Udregninger, effekt til vand


Side 41 af 72

168908107480

2258

tilbage

vand

vand

vand

Qm

r

kJm kg

kJ

kg

Ligning 8 Masse af vand der skal tilføres

Resultatet i lig. 8 svare til ca. 7,5m3 vand. Der skal dog tages forbehold for unøjagtigheder i ovenstående

beregninger, da der ikke tages højde for det varmetab der er til omgivelser. Der er i beregninger heller ikke

korrigeret for spædevandets temperatur på 20o C, hvilket gør at det skal nå kogepunktet før en fordampning

på begyndes. Varmetabet vil variere fra måned til måned, afhængig af udetemperaturen. Den faktiske

mængde vand til køling vil i praksis være lavere sammenholdt med den beregnede mængde.

3.4.5.1.2 Vandets hårdhed:

Belægningsdannelser og aflejringer er afhængig af vandets hårdhed. Hårdheden angives i tyske

hårdhedsgrader odH. Vandets hårdhedsgrad er et udtryk for koncentrationen af Calcium Ca2+ og Magnesium

Mg2+ i vandet.

Tabel 3 Oversigt over vands hårdhed (Anon., u.d.)

I forbindelse med vands hårdhed bruges der tre forskellige begreber. Den totale hårdhed, blivende hårdhed og

den forbigående hårdhed. Den totale hårdhed er summen af den blivende hårdhed + forbigående hårdhed.

Den forbigående hårdhed kan bringes ud af vandet ved opvarmning. Kalkudfældningen sker ved en reaktion

mellem Calcium Ca2+ og hydrogenkarbonat HCO3-.


Side 42 af 72

2

3 3 2 22Ca HCO CaCO CO H O

Ligning 9 Reaktionsskema

Ved kalkudfældningen frigives kuldioxid CO2 og vand H2O, som det ses i lig. 9 kan denne reaktion gå begge veje

da kuldioxid opløser kalk ved lavere temperatur. Således vil den del af calcium og magnesium, der er bundet til

bicarbonat udfældes som calciumcarbonat, bedre kendt som kalk.

Den blivende hårdhed svarer til det der er tilbage efter kogning. Hvor den forbigående hårdhed svarer til den

mængde af calcium Ca²+ og magnesium Mg²+ der er opløst i vandet, fordi kuldioxid CO2 har opløst

hydrogencarbonat HCO3-.

3.4.5.1.2.1 Problemstilling

Med udgangspunkt i ovenstående afsnit, vises det at processen med fordampning af vand over en periode, vil

skabe nogle problemer med kalk udfældning som vil sætte sig som en belægning.

I fig. 7 er det illustreret hvorledes kalk udfældes ved stigende temperatur.

Belægningen vil virke isolerende på varmelegemets overflade, og der opstår en reducering af

varmetransmission fra varmelegemet til kølevand på grund af det isolerende lag. Dette vil bevirke at der

opstår en forhøjet temperatur i varmelegemet. Hvis denne bliver tilstrækkelig høj er der risiko for at

varmelegemet ødelægges.

Figur 7 Udfældning ved stigende temperatur (Institut, u.d.)


Side 43 af 72

WD forsynes med vand fra Esbjerg Forsyning66. Esbjerg Forsyning indhenter vand fra fire forskellige

vandværker. På deres hjemmesiden foreligger der vandanalyser fra hver af disse. Der er taget udgangspunkt i

vandanalysen fra Astrup Vandværk67. Med udgangspunkt i denne vil det blive undersøgt hvor stor en mængde

kalk der kan bundfælde når der fordamper 7,5m3 vand.

Mange salte har som udgangspunkt den egenskab at opløseligheden stiger når man varmer dem op, det

gælder f.eks. for almindeligt salt, natriumklorid68. Letopløselige salte vil gerne være opløst så lang tid som

muligt, før at de begynder at bundfælde. De Letopløselige salte er den blivende hårdhed.

Hos nogle salte falder opløseligheden. To af disse er salte af metallerne, calcium og magnesium, tilsammen

udgør saltene det der kendes som kalk. De er tungt opløselige og vil gerne bundfælde. Dette er den

midlertidige hårdhed.

3.4.5.1.2.1.1 Bundfældelse af kalk

Der vil i det følgende dannes et overblik over hvor meget kalk der teoretisk set kan bundfældes.

Udregninger69 begrænser sig til en antagelse om at det kun er calcium og magnesium der bundfælder.

For hver test kan der i teorien bundfældes:

Ligning 10 Bundfældet kalk

Det vil sige at under en fordampning af 7500 liter vand, er der ifølge udregningerne i lig. 10 mulighed for at

bundfælde ca. 757 gram kalk. Det er måske ikke det store problem de første par test, men over tid kan dette

skabe problemer. Det er dog svært at vurdere nøjagtigt hvor meget af den bundfældede kalk der sætter sig på

varmelegemerne og det må findes erfaringsmæssigt.

66 Esbjerg Forsyning A/S - www.esbjergforsyning.dk – Tlf. 76 14 24 14 67 USB-pen, Data, Vandanalyse Astrup 68 http://da.wikipedia.org/wiki/Natriumklorid 69 USB-pen, Udregninger, Bilag Bundfældning

http://www.esbjergforsyning.dk/


Side 44 af 72

3.4.5.1.2.1.2 NaCl

Dampen der forlader karret indeholder ikke salte, og derved vil koncentrationen af letopløselige salte stige i

takt med antal test. Når koncentration af salte i vandet når mætningspunktet vil disse begynde at bundfælde.

Antal test der skal foretages før natriumklorid begynder at bundfælde70:

3100 7,5m

tilført

29325006410

457,5

oNaCL C

NaCL

m gn test

m g

Ligning 11 Antal test før NaCl bundfælder

I lig. 11 viser beregningen at der skal 6410 test før natriumklorid begynder at bundfælde. Dette vil der med

ikke blive et problem før på lang sigt, dette skal dog ses i lyset af at saltkoncentrationen i vandet er helt oppe

på 39,1%.

Luttau - ”hvis i bruger havvand i karret, skal varmelegemerne være af et materiale der er særlig

modstandsdygtig i mod dette, da der ellers vil blive problemer med korrosion”

Havvands saltkoncentration er ca. 3%, dermed vil der inden bundfældningen af NaCl være en forøget risiko for

korrosion af varmelegemerne.

3.4.5.1.2.2 Delkonklusion bundfældning

Da kalken er tungt opløseligt vil det være den der kommer til at udgøre det største problem med hensyn til

hvad der bundfældes i løbet af testen.

Resultat af beregningerne giver anledning til at undersøge hvilke muligheder der er for at nedbringe niveauet

af calcium og magnesium.

3.4.5.1.3 Blødt vand

SILHORKO-EUROWATER A/S71 er kontaktet telefonisk, da de har mange års erfaring med udvikling af

vandbehandlingsanlæg.

Gennem installation af et vandbehandlingsanlæg kan anledningen til dannelsen af belægninger minimeres.

70 USB-pen, Udregninger, Bilag Bundfældning 71 SILHORKO-EUROWATER A/S – www.silhorko.dk - Tlf. 87 93 83 00

http://www.silhorko.dk/


Side 45 af 72

Efter samtale med Gammelgård72, blev det foreslået at et Ionbytningsanlæg ville være en god løsning til at

nedbringe niveauet af calcium og magnesium.

Test:

I løbet af test tiden på fem timer, ønskes der ikke et ophold i forsyningen af vand. Dette kan resultere i et fald

af vandstandsniveauet og dermed blotlægge varmelegemerne. Ved blotlægning stiger temperaturen af

varmelegemerne og det risikeres at disse bliver beskadiget.

Hvis vandet skal leveres ved kontinuerligt drift, kan der blive brug for at installere to beholdere der afløser

hinanden, når filtermassens evne til at filtrere er opbrugt. Ved én beholder skal man acceptere at der vil ske et

ophold i forsyningen af det behandlede vand, hvis beholderens ydelse ikke er tilstrækkelig stor nok til at

filtrere den mængde vand der er krævet i løbet af testen. Dette er dog fra et økonomisk perspektiv den

billigste løsning.

Gammelgårds anbefaling er at der skal installeres én beholder af modellen SM2173.

SM 21 ydelse:

o o

3 33

o o

dH dHsm21ydelse 60

m mYdelse af filtermasse = = = 10mvandets dH 5,8 dH

Ligning 12 Vandbehandlingsevne per regenerering

Lig. 12 viser at SM21 er i stand til at behandle 10 m3 vand med en hårdhed på 5,8 o dH. Som følge af at WD ikke

tester generatoranlæg på en regelmæssig basis, vil der ikke være behov for at have installeret to beholdere, da

én beholder af typen SM21 godt kan filtrere de 7,5 m3 vand der bliver forbrugt i løbet af testen. Der vil dog kun

være mulighed for at køre én enkelt test af gangen, da ydelsen på 10 m3 behandlet vand per regenerering, kun

rækker til én test. Det er dermed nødvendigt at foretage regenerering inden den efterfølgende test

påbegyndes.

72 Søren Gammelgård – SILHORKO-EUROWATER A/S - Tlf. 87 93 83 00 73 USB-pen, Produkter, SILHORK, SM21


Side 46 af 72

Regeneration:

En salttank med et indhold af salttabletter er forbundet til beholderen via en slange. Beholderen pumper først

vand over i salttanken, hermed opløses salttabletterne. Så suges saltvandsopløsningen fra salttanken over i

beholderen. Her bliver filtermassen skyllet igennem med saltvandsopløsningen, således at den mængde

calcium og magnesium der er bundet til filtermassen bliver skyllet ud via afløb, og samtidigt bliver filtermassen

genopladet på ny.

Modellen er opbygget således at det stadigvæk er muligt at levere vand under regeneration. Vandet vil dog være

ubehandlet.

Når kapaciteten er opbrugt, starter beholderen automatisk på regenerering hvilket tager ca. 45 min, men da

anlægget står stille i mellem hver test, kan der påbegyndes regenerering inden start. Dermed undgås ophold i

forsyningen.

Lovkrav:

Kontrollerbar kontraventil skal monteres på indgangen af vandforsyningen for at kontrollere at der ikke løber

behandlet vand retur til forsyningen, dette er et lovkrav74.

Pris: 11.350 kr.

Delkonklusion:

Med et vandforbrug på 7,5m3, svarer det til at der skal behandles ca. 1,5m3 vand i timen. Her er der set bort

fra at der midt i testen vil skulle leveres en større mængde vand, i forhold til starten og slutningen. Hvis det

viser sig, at forsyningen fra vandbehandlingsanlægget ikke kan følge med, kan dette løses ved at installere en

buffertank i mellem vandbehandlingsanlægget og teststanden. Gammelgård garanterer at der kan opnås en

reducering i hårdheden fra 5,8 odH til under 0,5 odH. Dette er en faktor 11 i forhold til den hårdhed der er

oplyst i vandanalysen, hvilket svarer til at der ikke dannes mere end ca. 70 gram kalk, i forhold til 757 gram ved

ubehandlet vand. Der er altså gode forudsætninger for, at opnå en væsentlig reduktion i dannelsen af

kalkbelægninger igennem installationen af et vandbehandlingsanlæg. Da Ionbytningsanlægget bytter salt ud

med Calcium og Magnesium, øges saltkoncentrationen over dobbelt så hurtigt, som ved ubehandlet vand.

74 Søren Gammelgård – SILHORKO-EUROWATER A/S - Tlf. 87 93 83 00


Side 47 af 72

3.4.5.2 Køling med havvand

Følgende afsnit fokusere på at bruge havvand som køling. Formålet er at indhente information om det er tilladt

at etablere en rørledning fra WD ned til havnebassinet med det formål at indvinde havvand.

Figur 8 WD er placeret ca. 160m væk fra havnebassin (Google, u.d.)

Under praktikperiode er det observeret at WD kun er beliggende 160m væk fra havnebassinet. Det er

dermed oplagt at undersøge hvorvidt det er muligt, at indvinde havvandet til køling. Grunden mellem

WD og havnebassinet er ikke bebygget, men er kun bestående af grus. De sidste 30m er dog asfalteret

parkeringsplads samt vej.

For at belyse muligheden for om det er muligt at indvinde havvand som kølemiddel, er der taget kontakt

til Esbjerg Kommune75 og Esbjerg havn76. Det er kommunen der skal give den miljømæssige tilladelse.

Der skal også indhentes tilladelse fra havnens administration, da det er dem der ejer området hvor det vil

være nødvendigt at foretage arbejde på.

3.4.5.2.1 Esbjerg Kommune

Miljømæssigt bør det ikke være noget problem da der ikke blive udledt nogle miljøskadelig stoffer.

Kraftvarmeværker bruger til sammenligning også havvand til at køle med, dog udleder de væsentlig

større mængder. Der er derfor taget kontakt til Esbjerg Kommunes Teknik og Miljøafdeling for at få en

afklaring på hvorvidt det er muligt.

75 Esbjerg Kommune - www.esbjergkommune.dk – Tlf. 76 16 16 16 76 Esbjerg Havn - www.portesbjerg.dk – Tlf. 76 12 40 00

http://www.esbjergkommune.dk/

http://www.portesbjerg.dk/


Side 48 af 72

I e-mail til Kommunen, er der lavet forespørgelse om hvorvidt kommunen kunne have eventuelle

indvendinger imod etableringen af en rørledningen således at WD kan indvinde havvand fra

havnebassinet og udlede det igen samme sted, med en højere temperatur som følge af en opvarmning

henover varmveksleren.

Følgende er oplyst til kommunen:

Hyppighed: Ca. 1 gang om måneden

Varighed: Op til 5 timer

Mængde: Gennemsnit på ca. 90 m3 vand i timen77

Forurening: Intet, der sker kun en opvarming af vandet

Temperatur: 45o Celcius efter opvarming

Hansen78 fra Esbjeg Kommune’s Teknik og Miljøafdeling har svaret følgende:

Hansen - “På det foreliggende grundlag har vi ikke umiddelbart nogen bemærkninger hertil”

Eftersom kommunen ingen bemærkninger har, er der efterfølgende taget kontakt til administationen af

Esbjerg Havn.

3.4.5.2.2 Esbjerg Havn

Efter samtale med Qualen79 kan det konkluderes at følgende forhold skal tages i betragtning, når en

rørledning ønskes nedgravet på havnen.

Ledningens tracé, den grønne markering i fig. 8, skal følge de offentlige veje og må ikke krydse lejemål. Den

viste tracé i fig. 8 ville derfor ikke kunne godkendes, da den krydser et lejemål. På havnen forholder det sig

således at alt areal både grunde og veje ejes af Esbjerg Havn og alle virksomheder på havnen lejer arealerne

igennem havnen.

Nabogrunden er dog ikke udlejet på nuværende tidspunkt, men det vil den blive i fremtiden.

Alle ledninger, der lægges i jorden skal indberettes i Ledningsejerregistret, LER80. Heri skal der også inden

gravearbejdets start søges ledningsoplysninger, så entreprenøren ved hvilke ledninger der ligger i jorden.

77 USB-pen, Produkter, Alfa-Laval, Varmeveksler 78 John Hansen – Fiskeriteknolog – Teknik og Miljø, Esbjerg Kommune – Tlf. 71 16 13 82 79 Jane Behrens von Qualen – Ingeniør – Esbjerg Havn – Tlf. 61 20 82 67 80 Ledningsejerregistret - www.ler.dk – Tlf. 41 71 77 59

http://www.ler.dk/


Side 49 af 72

Derved er chancen for at der opstår eventuelle graveskader minimeret. Gebyret for en graveforespørgsel er

sat til 0,03 kr. pr. m2. Gebyret er momsfrit, og forespørgslen for de første 10 m2 inden for et kalenderår er

gratis. Dog kan det samlede beløb højest blive 102.000 kr., herefter er det gratis at forespørge i LER.

Inden gravearbejdet påbegyndes har ledningsejer (eller dennes entreprenør) pligt til at søge gravetilladelse81.

Dette er for at sikre at vejmyndighederne er informeret om arbejdet og ved hvem der er ledningsejer og hvem

der er ansvarlig for gravearbejdet mens det står på, samt hvem der er ansvarlig for retableringen.

Entreprenøren skal være opmærksom på kajkonstruktionen under gravearbejdet. Kajkonstruktionen består af

ankerplader der strækker sig ind under hele vejen og starter 1 meter nede i jorden. Hvis man graver foran

disse ankerplader vil man svække konstruktionens stabilitet. Tværsnit af kajkonstruktionen er vedlagt82.

Dog må ledningsanlægget ikke være konstrueret på sådan en måde, at det ville kunne forstyrre skibe, der

ligger til kaj.

81 USB-pen, Standarder og forskrifter, Ansøgning Gravearbejde 82 USB-pen, Data, Tværsnit Kajkonstruktion


Side 50 af 72

3.4.5.2.2.1 Ledningsstrækning revurderet

Figur 9 Ledningstrace langs Fiskerihavnsgade (Google, u.d.)

Efter udtalelse fra Rasmus Sørensen om at WD har opkøbt nabogrunden, markeret med grøn, til WD markeret

med blå i Fig. 9, kunne det indgå i overvejelserne om køleanlægget burde placeres her, for at holde

rørledningen så kort som muligt. Ved at følge den røde tracé i fig. 9 vil rørstrækningen ca. være 200 m.

Figur 10 Ledningstrace langs HE Bluhmesgade og Auktionsgade (Google, u.d.)

Hvis dette ikke er muligt vil ledningen skulle forløbe efter den gule tracé i fig. 10. Denne strækning er målt til at

være ca. 350m.

På baggrund af brugerbetalingen er der ikke rettet henvendelse til LER for at søge oplysninger om hvor vidt der

er ledninger gravet ned i jorden på disse to strækninger, som eventuelt ville kunne skabe problemer for

gravearbejdet.


Side 51 af 72

3.4.5.2.3 Arkil

Der er med henblik på vurderingen af hvad det vil koste at få etableret en rørledning fra WD til havnebassinet

rettet henvendelse til entrepenørvirksomheden Arkil83.

Torben84 - ”Der er så mange omstændigheder at det er svært at komme med et overslag, da der

er mange ukendte faktorer der spiller ind. Det kommer an på dybde, jordbundsforhold, jordart,

omgivelser omkring, forskellige dybder og rør typer. Alle disse har indflydelse på prisen. Hvis det

ikke er større end ø200 så kan man bore det ned, så skal der slet ikke graves noget op.”

Det er nødvendigt at lave en boregruppe i begge ender, og der vil den der skal oprettes oppe ved

firmaet være den billige, små 20.000 kr. Nede ved spunsen hvor man skal ud i gennem, er det

nødvendigt at leje dykkere, for at kunne tætne spunsen igen efter arbejdet, det vil nok koste

100.000-120.000 kr. for boregruppen ekskl. dykker og så vil jeg sætte boringen til 1000 kr. pr. m.

ekskl. materialer. Så er man i hvert fald dækket ind.”

Efter denne udtalelse bliver den samlet pris for overslag, hvis man vælger at følge tracén i fig. 9. er følgende.

Pris: 300.000 kr. ekskl. Materialer og dykker.

83 ARKIL A/S - www.arkil.dk – Tlf. 73 22 50 50 84 Torben – Arkil A/S – Tlf. 74 48 80 00

http://www.arkil.dk/


Side 52 af 72

3.4.5.3 Køleanlæg

En tredje mulighed for køling er at installere et køleanlæg. Køleanlægget skal sikre at temperaturen i karret

aldrig overstiger 60o C. Ved at holde en lavere temperatur end 60o C, mindskes riskoen for dannelsen af

kalkbelægninger, da kalk udskilles bedst ved temperatur over 60o C. Se fig. 7 for illustration85.

3.4.5.3.1 Flex Coil

Der er taget kontakt til Flex Coil86 for at indhente tilbud på et køleanlæg der er i stand til at køle den varme der

bliver tilført til vandet i karret.

Anlægget skal opstilles udendørs, derfor er der ønsket en væskeblanding på 50/50 glykol for at frostsikre.

Lufttemperaturen er på baggrund af DMI’s vejr- og klimarapport for Juli 201487, valgt til 25o C. Der er ønsket en

maksimal støjudledning på 70 dB88, for ikke at overskride grænseværdierne ved skel.

3.4.5.3.1.1 Tilbud fra Flex Coil

Jepsen89 fra Flex coil har fremsendt tilbud på følgende model, tørkøler90.

Bemærk at der skal benyttes 2 enheder til for at bortlede 2000kW ved de givne konditioner.

På hver af kølerne er der monteret 12 faner, de tilsluttes 3x400V, 50 Hz med en optaget effekt på 2,48 kW per.

fane:

Optaget effekt

Optaget effekt 24 2,48 60

antal motorer optaget effekt

kW kW

Ligning 13 Samlet optaget effekt

Da WD forsyning er på max 80 A91 vil der muligvis blive problem når alle faner er i drift.

Pris: 862.214 kr.

85 Problemstilling, s.42 86 Flex Coil A/S – www.flexcoil.dk - Tlf. 98 24 49 99 87 USB-pen, Data, Temperatur oversigt 88 USB-pen, Litteratur, Støjkort 89 Tom Jepsen – Salgsingeniør- Flexcoil – Tlf. 96 44 15 47 90 USB-pen, Produkter, Flexcoil, Load køler tilbud 91 Forsyningsselskabet, s.28


Side 53 af 72

3.4.5.4 Varmeveksler

Der ønskes ikke en opblanding af flere forskellige væske i karret, det er dermed nødvendigt at installere en

varmeveksler der sikre en adskillelse mellem væsken i karret og kølemediet som enten er havvand eller

glykolblanding.

3.4.5.4.1 Valg af varmeveksler

Der er taget kontakt til Alfa Laval92 da de har et omfattende udvalg af varmevekslere.

Efter telefonisk kontakt og mailkorrespondance, er det i samråd med Malmmose93, besluttet at det skal være

en pladevarmeveksler af typen Alfa Laval M10 BFM94 hvis der køles med havvand. Denne er opbygget med

plader i titanium, for at sikre den ikke tæres op af havvandet.

Pris: 70.500 kr.

Der skal ved valg af køleanlægget installeres en anden model end der er sendt tilbud på, men ifølge

Malmmose vil den være billigere, som følge af at den ikke skal fremstilles i titanium. Der tages udgangspunkt i

prisen for M10 BFM, da dette vil være den højeste pris varmeveksleren kan antage.

92 ALFA-LAVAL A/S – www.alfalaval.dk – Tlf. 79 32 22 00 93 Jeppe Malmmose – Salgsingeniør – Alfa Laval – Tlf. 76 96 15 20 94 USB-pen, Produkter, Varmeveksler

http://www.alfalaval.dk/


Side 54 af 72

3.4.6 Delkonklusion

Antallet af varmelegemer blev i projektfasen beregnet til 11 stk. JEVI fremsendte en løsning på 393 stk.

varmelegemer, da det viste sig at de ikke kan fremstille varmelegemer med en effekt højere end 16 kW. Det

høje antal varmelegemer vurderes til at blive en udfordring ved montering. De 5 m3 vand begrænser

dimensionerne af karret, og det kan derfor bliver nødvendigt at øge karrets dimensioner. Øges disse er det

muligt at få en større mængde vand i karret. Udregningerne i køleafsnittet bliver anderledes ved at gøre dette,

men dette vurderes ikke til at skabe problemer, da det stadig er den samme mænge energi der afsættes.

Ved dimensionering af karret skal der tages hensyn til at varmelegemerne skal placeres således at de ikke

kommer i kontakt med hinanden.

Hvis der vælges at lede varmen væk fra karret gennem fordampningen af vandet, vil der være en forøget risiko

for udfældning af kalk. Dette problem kan løses ved at lade vandet cirkulerer igennem et blødgøringsanlæg.

Da svarene fra havnen og kommunen ikke er endegyldige tilladelser, vil det være nødvendigt at søge om

tilladelse til brug af havvand og etablering af rørledning hos begge parter før projektet påbegyndes, hvis man

vælger denne løsning.


Side 55 af 72

3.5 Mulighed 5 Elektrodegryde

På basis af forslag fra WD vil der i dette afsnit blive undersøgt hvilke problemstillinger, der er forbundet med

egen fremstilling af en elektrodegryde.

3.5.1 Indledning:

Elektrodegryden fungere ved at to eller flere elektroder sænkes ned i en ledende væske. Jo mere væske der

omgiver elektroderne, desto mindre vil modstanden blive. Når modstanden bliver mindre skabes der en større

belastning på generatoren og der løber en større strøm.

Ved opbygningen af elektrodegryden skal der fremstilles et kar, som kan rumme den ledende væske. De 3

faser fra generatoren skal tilsluttes tre separate elektroder, der fungerer som elektrodegrydens faser.

Elektroderne skal monteres så vinklen mellem dem er 120 grader. Ved at lave denne opbygning sikres en

symmetrisk belastning af faserne. Karret opbygges af et ikke elektrisk ledende materiale, derved sikres det at

der ikke opstår fare for berøringsspænding mellem karret og jorden. En anden fordel er også at der ikke kan

opstå usymmetrisk belastninger mellem faserne, da strømmen kun kan løbe mellem de tre elektroder.

3.5.2 Væsken:

For at skabe en forbindelse mellem elektroderne kræves der en væske som er elektrisk ledende. Rent Vand

H2O har i sin kemiske sammensætning ingen frie ioner, og er derfor ikke ledende. Tilføjer man salte til vandet

bliver der frigivet ioner. Ionerne kan lede elektriciteten igennem vandet og derved kan der afsættes en effekt.

Den effekt der kan afsættes i gennem vandet, afhænger af hvor mange ioner der er til at lede strømmen. Jo

flere salte der opløses i vandet, jo højere en ledningsevne får det.


Side 56 af 72

3.5.3 Elektroderne:

Elektroderne til karrets faser, skal konstrueres således at de ved kontakt med vandoverfladen, afsætter 30 kW

og til de er fuldt nedsænket afsætter fuldlastseffekten på 2MW. Elektrodernes placering i forhold til hinanden

skal være i en lige stor indbyrdes afstand, og med 120 graders forskydning. Elektroderne monteres på en

konsol der kan hæves og sænkes. Konsollen skal udformes på en sådan måde, at elektroderne er stationære i

turbulent vand. For at forhindre kortslutning mellem faserne skal disse være isoleret fra konsollen gennem et

ikke ledende materiale.

3.5.3.1 Elektrodeudformning 1

Første forslag til elektrodekonstruktionen går ud på, at der ved nedsænkning af elektroderne få så konstant en

effekt stigning som muligt. Forslag til dette kunne være at benytte cylinderformede elektroder.

Fig. 13 illustrerer placeringen af elektroderne i forhold til hinanden. Den indbyrdes afstand mellem

elektroderne er konstant ved nedsænkning i vandet. På baggrund af dette må det formodes at karakteristikken

ved denne konstruktion bliver lineær, som vist i fig. 14.

Figur 13 Cylinderformede elektroder (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014)

Figur 14 Effekt afsætning linær (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014)

Figur 12 Forslag til konstruktion (Andersen,

2014)

Figur 11 Forslag til konstruktion (Andersen, 2014)


Side 57 af 72

3.5.3.2 Elektrodeudformning 2

Andet forslag til elektrodekonstruktionen går på at der ved nedsænkning af elektroderne sker en eksponentiel

stigning i afsætning af effekten fra generatorerne. Konstruktionen af elektroderne kunne i dette forslag være

trekant formede plader.

Fig. 16 illustrerer Udformningen af elektroderne. Ved nedsænkning af elektroderne, bliver afstanden mellem

dem mindre, og arealet forøges eksponentielt. På baggrund af dette må det formodes at karakteristikken ved

denne udformning bliver en eksponentiel kurve, som vist i fig. 15.

3.5.3.3 Materiale valg

Ved valg af materiale til elektroderne skal der tages højde for bl.a. materialets resistivitet kontra prisen på

materialet. Materialets resistivitet vil have en afgørende betydning for størrelsen af elektroderne. F.eks. leder

kobber strømmen otte gange bedre end jern, se fig. 17 og fig. 18. Der skal også tages hensyn til korrosion af

materialet, afhængig af saltkoncentrationen i væsken.

2

0.140jern

mm

m

Figur 17 Ledningsevne jern (Petersen, 2006)

2

0.0175kobber

mm

m

Figur 18 Ledningsevne kobber (Petersen, 2006)

Figur 16 Trekantformede elektroder (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014)

Figur 15 Effekt afsætning eksponential (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014)


Side 58 af 72

Ved telefonisk kontakt til Sanistål95 oplyses der en pris for stål: S235JR på 13 kr./kg. og på 75 kr./kg for kobber.

Dog er tykkelsen af den største kobberplade Sanistål levere kun 1,5 mm. Det vurderes at der kan opstå

problemer med stabiliteten afhængig af pladens dimensioner, da kobber er et forholdsvis blødt materiale i

forhold til jern.

3.5.3.3.1 Beregninger på elektrodestørrelse

I sammenråd med flere forskellige underviser på AAMS er det blevet forsøgt at udregne størrelsen og den

indbyrdes afstand af elektroderne. Balo96 udtaler efter flere samtaler og forsøg på udregninger:

Balo - ”I har en ligning med tre faktorer og tre ubekendte, det kan man ikke løse. I praktisk vil

man lave forsøg med denne opstilling, hvor man ud fra målinger og erfaring på delprodukt kan

nå frem til en konklusion, og først derefter fremstille et færdigt produkt, der lever op til ens krav

og specifikationer”

3.5.3.3.2 Studstrupværket

Studstrupværket97, et kraftvarmeværk ejet af energikoncernen DONG Energy, er på nuværende tidspunkt ved

at få installeret to elektrodekedler på hver 40 MW disse er fra den norske virksomhed PARAT98. Der er taget

kontakt til Studstrupværket og efter aftale med Lars Fejerskov99 er der aflagt besøg for at et indblik i kedlernes

opbygning. Under besøget var det dog kun muligt at se kedlerne ude fra, der forelagde heller ingen

konstruktionstegninger eller dokumentation på kedlerne. Dermed kom der ikke en afklaring på hvordan disse

kedler er opbygget.

Kontakt til Parat

Parat er en virksomhed der blandt andet fremstiller elektrode kedler til fjernvarme produktion. Virksomheden

er blevet kontaktet med henblik på at opnå større viden omkring produkt opbygningen.

Ved kontakt med Parat blev det gjort klart, at virksomheden ikke var interesseret i at videre give informationer

omkring opbygning og beregninger. Virksomheden lever af salget og produktionen, og ønskede derfor ikke at

være behjælpelige ved egen fremstilling af lignende produkt.

95 Henrik – Sanistål - Tlf. 96306000 96 Hayati Balo – Civilingenør – AAMS – Tlf. 41 22 71 65 97 Studstrupværktet – Dong Energy - Tlf. 99 55 19 00 98 Parat - www.parat.no – Tlf. +47 99 48 55 00 99 Lars Fejerskov - Maskinmester – Studstrupværket – Tlf. 99556499

http://www.parat.no/


Side 59 af 72

3.5.4 Køling og cirkulation

Der henvises til afsnit100 for oplysninger om køling. Effekten i elektrode gryden bliver afsat direkte i væsken.

Ved kogning vil der omkring elektroderne, opstå dampbobler. Dampboblerne vil, når de opstår, fortrænge

væsken omkring elektroderne, og det må formodes at der kan opstå fluktuationer i belastningen, som følge af

forringelse af ledeevnen mellem elektroderne. Opstår der fluktuationer vil belastningen af generatoren være

ustabil. Ved at køle væsken kan problemet med fluktuationer mindskes, det vides dog ikke om der kan opstå

usymmetrisk belastning på grund af cirkulation i væsken, ved at tilføje et køle system til anlægget.

3.5.5 Regulering af belastningen

Konsollen hvor på elektroderne er monteret, skal kunne hæves og sænkes. Ved at installere et hydraulik

system med to cylindre ind på siden karret, kan konsollen køres op og ned gennem cylinderens vandring. Se

fig. 11 og fig. 12 i afsnit101.

3.5.6 Fordele/Ulemper

Fordel ved dette forslag er at stål ikke koster ret meget og selve udformningen af konstruktionen gør at den er

nem at fremstille. Dette skal ses i forhold til at det hele skal bygges erfaringsmæssigt, hvilket kan betyde at der

skal lægges mange arbejdstimer i projektet med opbygning/ombygning for at opnå et endelig brugbart

resultat.

Fordelen ved at lave konsollen variabel, frem for at regulere vandstanden, er at man undgår en ekstern

beholder hvor vandet kan pumpes til og fra.

Væskens ledeevne har stor indflydelse på den indbyrdes afstand mellem elektroderne, og der vil efter

konstruktion af elektroderne skulle laves forsøg med væskens ledeevne for at opnå det bedste resultat.

Sikkerhedsmæssigt skal der tages hensyn til væskens høje temperatur hvor der kan opstå forbrændinger,

forsaget af en skoldning. Ved at effekten afsættes direkte i væsken, kan der ved kontakt med væsken opstå

potentiale forskel gennem kroppen og til jord.

100 Køling, s.38 101 Elektroderne, s.56


Side 60 af 72

3.5.7 Delkonklusion

Efter overstående kapitel står det klart, at fremstillingen af en elektrodegryde, er forbundet med flere ukendte

faktorer, hvilket er med til at besværliggøre dimensioneringen. Elektrodegryden skal konstrueres

erfaringsmæssigt, da det ikke ud fra en matematisk model har været muligt at lave beregninger på hvor store

elektroderne skal være, og hvor langt disse skal placeres fra hinanden. Da det ikke har været muligt at lave en

konstruktionstegning med størrelser og mål, er der ikke indhentet tilbud på materialer.


Side 61 af 72

4 Analyse af muligheder

Dette afsnit har til formål at afgøre hvilken løsning/løsninger der kan anbefales at arbejde videre med. Ud fra

de økonomisk forhold vil hver enkelt mulighed blive bedømt, for at kunne argumenterer for hvilken

løsning/løsninger der er mest rentabel for WD. Der er ikke taget højde for at der skal foretages yderligere

investeringer i andre komponenter, der er nødvendige for at kunne idriftsætte hvert af løsningsforslagene,

samt drifts- og vedligeholdelsesomkostningerne, da der på dette tidspunkt ikke er nogle af disse forslag der er

færdige.

4.1 Udgifter varmelegemer

Den billigste kølemåde, sammen med de tre grundkomponenter varmelegemer, styring og kar, sammenlignes

med løsningen fra Froment, for at finde den økonomiske besparelse der er for WD ved selv at fremstille. Ved

at vælge den løsning hvor til der er den mindste udgift til hovedkomponenter i forhold til Froment, er der via

differencen mellem disse to, flere penge til rådighed til fremstilling.

Tabel 4 Varmelegemer med blødgøringsanlæg (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014)

Tab. 4 Ses udgifterne til opbygning med blødgøringsanlæg.

Tabel 5 Varmelegemer med havvandskøling (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014)


Side 62 af 72

Tab. 5 viser udgifterne til opbygning med etablering af havvands køling.

.

Tabel 6 Varmelegemer med køleanlæg (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014)

Tab. 6 Udgifter til opbygning med køleanlæg.

Sammenlignes udgifterne i tab. 4 med tab. 5 er differencen 360.000 kr. Hvis det samme gøres for tab. 4 og tab.

6 er differencen 921.000 kr.

Det må derved konkluderes at der ved vælge løsningen med at lade vandet fordampe og installere et

blødgøringsanlæg er den mest rentable måde for WD at fremstille en load bank på.

Sammenlignes denne løsning med load bank fra Froment bliver prisdifferencen:

Prisdifference = Froment - Varmelegeme

Prisdifference = 1.220.000 538.535 681.465kr

Ligning 14 Prisdifference

Denne prisdifference skal ses som et overslag, da der i prisen for varmelegemer ikke er taget højde for flere

faktor så som montering, udgifter til kabler og arbejde med CE-godkendelse.

Montering med egne folk skal også ses i forhold hvilke ressourcer man har til rådighed, og om det ville være

bedre at allokere dem i projekter hvor de kan skabe en indtægt, såfremt der er arbejde nok. Den indtægt der

skabes, skal teoretisk set trækkes fra prisdifferencen. Dette gør at jo mere tid der bruges på at fremstille, frem

for at få en indtægt, desto mindre blive den reelle besparelse.


Side 63 af 72

4.2 Hvad kræver egen fremstilling

Investering i de dele der er nødvendige for selv at kunne bygge et anlæg er kun ”toppen af isbjerget”. Inden en

fremstilling påbegyndes, er det nødvendigt at tænke hele processen igennem, så der kan skabes et fuldt

overblik over hvilke ressourcer der kræves for at nå fra start til mål i projektet. Gennem hele processen er det

fordelagtigt at være opmærksom på at sammenholde de faktiske udgifter, der kommer ved egen fremstilling,

med hvilket produkt man får, hvis man vælger at investerer i en færdig løsning.

4.2.1 Design og Udvikling

Under design- og udviklingsfasen er det vigtigt at udarbejde en anlægsanalyse samt et veldefineret produktmål

fra starten af. Dette skaber større sikkerhed for at det ønskede udbytte lever op til kravspecifikationen. Ved

valg af design og materialer er det også vigtig at overveje vedligeholdelse af produktet og udgifterne til dette,

for at sikre at ydelsen af produktet er konsistent. Konsekvensen ved ikke at foretage denne forebyggende

indsats kan være at udgifterne til vedligehold overstiger anskaffelsesomkostninger.

4.2.2 Dokumentation for sikkerhed

Hvis man ikke tidligere har beskæftiget sig med at fremstille maskiner skal det overvejes om der bør inddrages

specialister i form af et eksternt konsulentvirksomhed, som ville kunne hjælpe med rådgivning. Dette bør

allerede ske under konstruktionsfasen, da dette kan nedbringe risikoen for efterfølgende modikationer der kan

blive påkrævet for at opnå et sikkerhedsforsvarligt produkt hvor med at eventuelle uønskede hændelser kan

undgås.

En konsulentvirksomhed vil bl.a. kunne vejlede i følgende:

Risikovurdering

EF overensstemmelseserklæring

CE-mærkning

Alle maskiner skal som udgangspunkt CE-mærkes før de tages i brug.

4.2.3 Fremstilling

Inden fremstilling påbegyndes skal der stilles spørgsmålstegn ved, om de midler man har til rådighed lever op

til den krævede opgave. Det kan være en nødvendighed at få fremstillet nogle af delkomponenterne hos en


Side 64 af 72

leverandør med en større ekspertise, hvor med det undgås at bruge unødvendig meget tid på en opgave man

ikke har meget erfaring med.

For at forebygge de risici der er forbundet med fremstilling af et produktet er det hensigtsmæssigt at lave test

opstillinger med delkomponenter, såfremt dette er muligt. Ved at teste inden komponenterne samles til et

færdigt produkt, kan fejl forebygges inden produktet færdiggøres.

4.3 LCCA

Life Cycle Cost Analysis er et værktøj der bruges til at foretage et estimat af alle relevante udgifter til en

investering i dens totale levetid.

Værktøjet kan bruges til følgende:

Fastlægge vedligeholdelsesstrategier

Sammenligne forskellige investeringsalternativer

Beregne den økonomiske levetid for et produkt eller projekt

LCCA tager højde for:

Anskaffelsespris

Design- og udviklingsudgifter

Installationsomkostninger

Levetidsomkostninger; Drift- og Vedligeholdelsesomkostninger

Modifikationer

Afskaffelse eller videresalg

Finansieringsomkostninger

For at finde den totale LCC af en investering, summeres de overstående faktorer sammen, fås den totale

levetidsomkostning.

lgLCC Anskaffelse Installation Levetidsomkostninger Finanseringsomkostninger Sa

Investeringen med den laveste anskaffelsespris er nødvendigvis ikke den billigste løsning, hvis

levetidsomkostningerne langt overstiger prisen på et dyrere alternativ der til gengæld har lavere

levetidsomkostninger.


Side 65 af 72

En vigtig faktor for at kunne lave en LCC analyse, er at fastlægge den tid som man regner med at kunne bruge

et produkt i. Dette kan dog være svært at fastlægge, da levetiden for produktet typisk afhænger af hvordan

producenten har designet dette og de forudsætninger der er sat op for det.

Det vil dog aldrig være muligt at estimere levetidsomkostninger nøjagtigt, da der kan opstå havarier som det

ikke er muligt at forudsige. Der vil ikke blive udarbejdet en endelig LCC analyse af mulighederne i rapporten, da

der er for mange ukendte faktorer, dog vil der i vurderingsmatrixen (næste afsnit) laves et skøn, baseret på

pointsystem.

WD kan med fordel udarbejde en fuld LCCA såfremt de vælger at arbejde videre med et af løsningsforslagene.


Side 66 af 72

4.4 Vurderingsmatrix

Vurderingsmatrixen bruges til sammenligning af alle 5 muligheder. Vurderinger i matrixen sker på baggrund af

undersøgelser og overvejelser igennem rapporten.

Matrixen giver et godt indblik i hvordan de forskellige forslag er vægtet i forhold til hinanden, det er ikke

nødvendigvis det produkt med den højeste vægtning der er det bedste valg. Dette skal ses i forhold hvad

virksomheden har som højeste prioritet.

Relativ vurdering af løsninger

1 = Dårlig i forhold til kriterie og reference

5 = Bedst i forhold til kriterie og reference

Vægtningen af anskaffelsesprisen ganges med en faktor 3, da dette er en vigtig faktor for WD.

Vægtningen af WDs egen indsats ganges med en faktor 2, da egen indsats sker på bekostning af indtjening ved

kunder.

Maks. Score = 45 point

Vurderings Kriterier

Mulighed 1 Froment ”Reference mulighed”

Mulighed 2 Pumper

Mulighed 3 Afsætning af effekt på nettet

Mulighed 4 Afsætning af effekt i varmelegemer m. blødanlæg

Mulighed 5 Elektrogryde

Anskaffelsespris (Faktor 3)

3 (9) 2 (4) 1 (3) 4 (12) 5 (15)

Øvrige LCCA omkostninger

5 2 5 2 3

WDs egen indsats

5 (10) 2 (4) 4 (8) 2 (4) 1 (2)

Opgaver med myndigheds-godkendelse

5 3 3 4 2

Fleksibilitet og mulighed for flytning af anlæg

5 2 1 3 4

Brugervenlighed 5 3 1 4 3

Sum Vurdering 39 18 21 24 30


Side 67 af 72

Ud fra matrixen ses det at Mulighed 2 og 3 er de muligheder med den laveste score. Da priserne på hver af de

to muligheder er højere end tilbuddet fra Froment, anses disse to ikke længere som rentable løsninger.

Mulighed 4 scorer samlet set en tredje plads ud af fem mulige. Sammenlignes det antal point denne mulighed

har opnået, med Froments pointscore, er der en 15 point til forskel. Grundet prisdifferencen i lig. 14102 anses

denne dog stadig som en mulighed for WD.

Mulighed 5 opnår det anden højeste antal point i matrix. Denne løsning vurderes ud fra

konstruktionstegningerne103 for at være den mulighed hvor WD har størst potentiale for at opnå en økonomisk

besparelse hvis de vælger selv at fremstille. Det er dog ikke muligt at sætte en pris på denne.

Mulighed 1 Froment scorer samlet set det højeste antal point, og er derfor svær ikke at fremhæve som den

rette løsning i forhold til de samlede kriterier i vurderingsmatrixen. Dog skal dette ses i forhold til, at hvis

anskaffelses prisen, er den afgørende parametre for WD, er Froment ikke det rette valg.

102 Udgifter Varmelegemer, s.62 103 USB-pen, Illustrationer, Elektrodegryde


Side 68 af 72

5 Konklusion

I rapporten er der fem forskellige løsningsforslag, tre løsningsforslag hvor WD selv fremstiller load banken, et

forslag hvor effekten afsættes på det offentlige net, og et hvor der investeres i en færdig load bank.

Ved inddragelsen af en vurderingsmatrix er alle fem løsninger sat op imod hinanden i et pointsystem, med en

relativ vurdering af hvert forslag målt på seks parametre.

Efter vurderingsmatrixen fremhæves tre af løsningerne som muligheder WD kan arbejde videre med. Froment,

varmelegemer og elektrodegryden. Af disse muligheder kan kun Froment og varmelegemer sammenlignes

økonomisk, efter tilbud og komponentpriser.

Froment er økonomisk set den dyreste af de tre løsninger med en pris på 1.220.000 kr. Ved denne løsning får

WD et færdigt produkt der er klar til at foretage test med.

Fra et økonomisk synspunkt er den mest rentable måde for WD at fremstille en load bank hvor effekten

afsættes i varmelegemer. Det er nødvendigt at bortledede den varme der udvikles i varmelegemerne. Den

billigste måde at løse dette på er at bruge vand. Vandet vil dog i løbet af testen fordampe, det er derfor

nødvendigt at spæde vand til i løbet at testen. Ved at udnytte vandets fordampningsentalpi, kan dette lade sig

gøre med 7,5m3 vand per test. Når vandet fordamper vil der bundfældes kalk. Der skal derfor installeres et

blødgøringsanlæg for at nedsætte mængden af kalk der bundfældes. Denne løsning koster i alt 538.535 kr.

Sammenlignes Froment med varmelegemer er prisdifferencen ca. 700.000 kr. Dette skal dog ses i forhold til de

arbejdstimer der er nødvendige at investere i løsningen med varmelegemer, samt de komponenter rapporten

ikke tager højde for. Denne difference gør det dog muligt at bruge mange ressourcer på fremstilling, inden

prisen når op på samme niveau som Froments tilbud.

Hvis de vælger selv at fremstille er det vigtigt at understrege, at der kan bruges mange ressourcer på

fremstilling, før man har et færdigt produkt. Bruges der for mange ressourcer på fejlfremstillinger, går den

økonomiske gevinst ved selv at fremstille tabt. Alle maskiner der fremstilles skal CE-mærkes inden de tages i

brug. Dette kan være en omfattende proces hvis man ikke sætter sig ind i de standarder der skal overholdes.

Det risikeres at man efterfølgende må udføre omkostningsfulde modifikationer før produktet

sikkerhedsmæssigt kan godkendes.

Under arbejdet med elektrodegryden konkluderes det at dimensionerne af komponenterne må findes

erfaringsmæssigt på grund af de ukendte faktorer. Men ud fra forslaget til opbygningen er denne forholdsvis

simpel, og vil derfor ikke kræve mange ressourcer at fremstille. Da WD ikke på nuværende tidspunkt har nogen


Side 69 af 72

tidshorisont for projektet, kan der med fordel laves forsøg med elektrodegryden, inden der foretages

beslutning om køb, eller anden fremstilling.

Den opstillede hypotese er undervejs i rapporten blevet bekræftet.


Side 70 af 72

6 Perspektivering

Under arbejdet har der været flere mulige forslag til løsninger både til afsætningen af effekten, men også til

køling. På grund af rapportens omfang er disse ikke blevet undersøgt.

Virksomheder der ikke har et behov for at teste 60Hz anlæg, kunne drage fordel af den information der er

givet i afsnittet ”Afsætning af effekt på nettet”. Prisen på dette forslag ville være væsentlig billigere, hvis der

ikke var et behov for at ændre frekvensen. Prisen for at kunne ændre frekvensen gjorde udslaget for, at denne

løsning ikke kunne anbefales til WD.

Selvom der i denne rapport udelukkende er fokuseret på Load bank og ikke på det samlet anlæg, er det

nødvendigt i det fulde projekt, at opstille et anlæg hvor med det er muligt at forsyne motorerne med

kølevand. Vi kan på baggrund af resultaterne i projektet anbefale WD at overveje muligheden for at indvinde

havvand som køling.

Dette kunne være et interessent alternativ at undersøge muligheden for at benytte grundvand til at køle med.

Det bør også undersøges om det er muligt at udnytte returledningen i fjernvarmenettet til køling.


Side 71 af 72

7 Litteraturliste a/s, D., 1998. Værd at vide om frekvensomformer. [Online]

Available at: http://kurser.iha.dk/eit/et-

aut1/Kursusmateriale/FrekvensConvertere/v%91rd%20at%20vide%20om%20fc.pdf

[Senest hentet eller vist den November 2014].

Andersen, B., 2014. Maskinkonstruktør. Holstebro: s.n.

Anon., u.d. www.herningvand.dk. [Online]


Bang-Petersen, D. & Stie Pedersen, H., 2014. Egen tilvirkning. Aarhus: s.n.

Bang-Petersen, D. & Stie Pedersen, H., 2014. Eget billede. Aarhus: s.n.

Birkkjær Lauritsen, A., Grundtoft, S. & Bredahl Eriksen, A., 2007. Termodynamik - Teoretisk grundlag, praktisk

anvendelse. 2. udgave red. s.l.:Nyt Teknisk Forlag.

Energi, D., u.d. Netbenyttelsesaftalen. [Online]

Available at:

https://www.google.dk/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0CB8QFjAA&url

=http%3A%2F%2Fwww.energimidtnet.dk%2FDocuments%2FNetbenyttelsesaftale.pdf&ei=8buMVPegO8HOyg

PM44DgCA&usg=AFQjCNGLizBPB7CmXdbZPu-qRise39-TVA&sig2=JraO4LDQ1vKs5NAS


Energi, D., u.d. Rekommandation 16. [Online]

Available at: www.danskenergi.dk/~/media/Rekommandationer/rek_16_4.ashx


Google, u.d. www.google.dk/maps. [Online]


Institut, T., u.d. www.teknologisk.dk. [Online]


Petersen, C. D., 2012. Elektroteknik 5 Forsyningsnet og transformerstationer. 5 red. s.l.:Bogfondens Forlag a/s.

Petersen, P. E., 2006. Elektroteknik 1 Elektricitet og magnetisme. 5 red. s.l.:Bogfondens forlag a/s.


Side 72 af 72

8 Figurhenvisning

Figur 1 Generatortest (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014) ............................................................................ 17

Figur 2 Varmeblæsere (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014) ............................................................................ 17

Figur 3 Tilbagebetalingstid (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014) ..................................................................... 32

Figur 4 Oversigt over opbygning af tilbud (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014) ............................................. 33

Figur 5 Tilstandsændring (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014) ....................................................................... 38

Figur 6 kølebehov oversigt efter udregninger i tab.3 (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014) ............................ 39

Figur 7 Udfældning ved stigende temperatur (Institut, u.d.) ................................................................................ 42

Figur 8 WD er placeret ca. 160m væk fra havnebassin (Google, u.d.) .................................................................. 47

Figur 9 Ledningstrace langs Fiskerihavnsgade (Google, u.d.)................................................................................ 50

Figur 10 Ledningstrace langs HE Bluhmesgade og Auktionsgade (Google, u.d.) .................................................. 50

Figur 11 Forslag til konstruktion (Andersen, 2014) ............................................................................................... 56

Figur 12 Forslag til konstruktion (Andersen, 2014) ............................................................................................... 56

Figur 13 Cylinderformede elektroder (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014) .................................................... 56

Figur 14 Effekt afsætning linær (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014) ............................................................. 56

Figur 15 Effekt afsætning eksponential (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014) ................................................. 57

Figur 16 Trekantformede elektroder (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014) ..................................................... 57

Figur 17 Ledningsevne jern (Petersen, 2006) ........................................................................................................ 57

Figur 18 Ledningsevne kobber (Petersen, 2006) ................................................................................................... 57

Tabel 1 Testforløb (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014) .................................................................................. 19

Tabel 2 Tilført energi i løbet af test (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014) ....................................................... 40

Tabel 3 Oversigt over vands hårdhed (Anon., u.d.) ............................................................................................... 41

Tabel 4 Varmelegemer med blødgøringsanlæg (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014) ..................................... 61

Tabel 5 Varmelegemer med havvandskøling (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014) ........................................ 61

Tabel 6 Varmelegemer med køleanlæg (Bang-Petersen & Stie Pedersen, 2014) ................................................. 62

Forsidebillede:

Mitsubishi brochure

9 Bilag

Alle Bilag er refereret i løbet af rapporten og er vedlagt på USB-pen