A method for systematic mapping of heat sources in an urban area

Abstract

The utilization of excess and natural heat sources will inevitably be a part of emission reduction efforts within the heating sector. This thesis work discusses and presents different methods for estimating the heat potential of heat sources in the urban environment. The purpose of this work is to present a working methodology for estimating the heat potential of urban areas using publicly available or otherwise easily attainable data. The techno-economic feasibility of utilizing the heat sources is not considered.

Potential heat sources in an urban environment were identified and discussed in a literature review. Industrial processes, infrastructure, buildings and refrigeration equipment, as well as sub-categories of these were identified as possible sources of waste heat. Geothermal heat, ambient water bodies, ambient air and solar radiation, as well as sub-categories of these were identified as potential natural heat sources. Methods and relevant data to estimate the potential of these heat sources were identified.

Methods to estimate the heat potential were developed based on the findings of the literature review. The presented methods were applied in a case study, during which the potential of heat sources within the Turku area in Finland was estimated. Relevant heat sources in the studied area were determined. Relevant and available data was identified and obtained during the case study. The heat potential of the heat sources were estimated using the presented methods and available data.

Results from the case study show the potential of the heat sources in the studied area and highlight the difficulty of obtaining high-quality data. The experience and result from this work can be used to improve the quality of available information on urban heat sources to a level that is needed for detailed techno-economic studies for utilizing chosen heat sources.

En ökad användning av spillvärmekällor och naturliga värmekällor inom värmeproduktion är oundvikligt för att minska utsläppen inom värmesektorn. I denna avhandling diskuterades och presenterades olika metoder för uppskattning av värmepotentialen för värmekällor i stadsmiljön. Syftet med avhandlingen var att utveckla en metodik för uppskattning av värmepotentialen i en urban miljö med hjälp av offentligt tillgängliga eller annars lättåtkomliga data. Den tekno-ekonomiska lönsamheten för användning av värmekällorna tas inte i beaktande.

Möjliga värmekällor i stadsmiljön identifierades och diskuterades i en litteraturgranskning. Industriella processer, infrastruktur, byggnader och kylutrustning, samt underkategorier till dessa identifierades som möjliga källor till spillvärme. Geotermisk energi, vattendrag, luft och solens strålning, samt underkategorier till dessa identifierades som möjliga naturliga värmekällor. Metoder och relevant data för uppskattning av dessa värmekällors potential identifierades.

Metoder för uppskattning av värmepotential utvecklades baserat på resultatet från litteraturgranskningen. De utvecklade metoderna tillämpades i en fallstudie, i vilken potentialen för värmekällorna i området kring Åbo i Finland uppskattades. Relevanta värmekällor och tillgängliga data identifierades. Värmepotentialen i området uppskattades med hjälp av de utvecklade metoderna och tillgängliga data.

Resultaten från fallstudien visar värmepotentialen i det undersökta området, samt belyser svårigheten att skaffa användbar data av hög kvalitet. Erfarenheten och resultaten från avhandlingen kan användas för att förbättra kvaliteten av den tillgängliga informationen om värmekällor i den urbana miljön till en nivå, som krävs för detaljerade tekno-ekonomiska analyser för utnyttjande av valda värmekällor.