Transcript Her er foredraget.

Terralun®
- smart skolevarme
Fremtidens energiløsning for skolene
Lisa Henden Groth
Asplan Viak
22. Septemebr 2010
Agenda
• Bakgrunn
• Terralun-konsept – beskrivelse og illustrasjon
• Solenergi
• Borehullsbasert energilager
• Beregninger av behov – bidrag fra sol
• Kostnadsoverslag
• Oppsummering
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Bakgrunn
• EU, verden og Norge økt fokus
på fornybar energi.
• Fremtiden kan ikke lenger drives
primært på fossil energi.
• Nye byggeforskrifter fra juli 2010
- Minimum
60% av energi til oppvarming
og tappevann skal dekkes med annen
energi enn elektrisitet og fossil energi.
- Baner vei for fornybar energi, som
grunnvarme, solenergi, varmepumper
- Framtidens bygninger skal ha lavt
energi og effektbehov
Kilde: Der Spiegel
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Utfordringen - Undervisningsbygg
• Varmeanlegg uten fossil energi fra 2011
• Varmeanlegg uten spisslast eller reservedekning med fossil energi fra
2020
Terralun®
- solenergi + grunnvarme = sant
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Terralun® - hovedelementer i løsningen
Solfanger i kombinasjon med et borehullsbasert energilager
• Gratis solenergi om sommeren
•Solenergi lagres i grunnen til bruk om
vinteren.
•En varmepumpe henter varme fra grunnen
og foredler den til riktig temperaturnivå.
•Avansert styring sørger for maksimalt
utbytte fra systemet
• Spisslast kan være el., biofyringsolje, etc
Ser nærmere på
hvert element
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Energi fra solen
• Hvert år mottar jorden 15000
ganger mer solenergi enn det
totale energiforbruket
• Solenergi er drivkraften bak de
fleste fornybare energikildene
• Historisk sett har vi utnyttet
solenergi bestandig
• 2500 kWh/m2 år – 1000kWh/m2 år
Kilde: www.fornybar.no
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Solenergi
• Passiv solenergi
Slipp solvarmen inn i husene på en fornuftig måte, riktig
arkitektonisk utforming, valg av bygningsmaterialer og
bygningens plassering i terrenget
Drivhus og vinterhager er eksempel på passiv utnyttelse
• Solceller
Solceller produserer strøm - energien i sollyset omformes til
nyttbar elektrisitet når et lysfoton treffer et elektron i en
halvleder
SOLLYS
• Termisk solenergi
Solfanger varmer opp vann som kan brukes til oppvarming av
tappevann eller boligoppvarming.
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Solfangere
Forskjellige solfangertyper
• Plane solfangere
• Vakuumrørsolfangere
• Bakkesolfangere
Hvordan virker en solfanger?
Kilde: www.fornybar.no
Kilde: www.aventa.no
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Eksempler på integrerte solfangere
Bjørnveien 19, Oslo
Kvadraturen vgs, Kristiansand
• Leilighetsbygg i
Tyskland
Kilde: www.aventa.no
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Installert solfangerareal
Kilde: Solar Heat Worldwide 2008
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Bakkesolfanger
Broer ved
Rotterdam
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Motivasjon
Behov for sesonglagring
Solinnstråling
• Sommer - overskudd
• Vinter -underskudd
Energibehov i bygninger
• Romoppvarming ca 50%
• Varmt tappevann ca 10%
Kilde: Weiss
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Grunnvarmelager i fjell
• Antall borehull 1 – 100stk
• Borehullsdybde 60 – 200m
• Egner seg ved store varmebehov
• Temperature range: 0-25 C
• Varme
• Kjøling
• Lagring
• Lav grunnvannsbevegelse
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Termisk responstest
Ved bruk av bergvarme må det utføres prøveboring for å vurdere
• Varmekapasitet
• Ledningsevne
• Muligheten for lading av borehullene
• Hvor mye løsmasse en har
• Oppsprekking i fjellet - grunnvannsbevegelsen
.
Effektiviteten til en energibrønn vil være
sterkt avhengig av varmekapasitet og
ledningsevnen i borehullet.
Muligheten for lading av borehullene vil
være sterkt avhengig av hvor mye
grunnvannsbevegelse en har
Energi tilføres borehullet og
temperaturprofiler
registreres før og etter
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Varmetransport
Varme fra solfangere lagres i borehullslagret om sommeren
Varme fra lagret i borehullslagret om sommeren hentes opp til bruk om vinteren
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Terralun® – Smart skolevarme
• Konsept som består av:
– Solenergi hentes inn med solfangere
– Borehullsbasert energilager i fjell lades med solenergi
– Varmepumpe
– Spisslast
– Avansert styring – utnytter varme på forskjellig temperatur nivå og energibehov på
forskjellig temp nivå
– Helhetlig system som er optimalisert i alle ledd
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Ekeberg skole
Planlagt system
• 36 brønner
• 3000 m2 bakkesolfangere
• Energibehov 1540 000 kWh
• To testbrønner boret
- termisk responstest ble utført
Konklusjon:
• Energilagring anbefales ikke på grunn
av høy grunnvannsbevegelse.
• Direkte bruk av grunnvann er en
mulighet.
• Etablering av vanlige energibrønner
for uttak av energi til oppvarming (og
eventuelt kjøling)
• Det kan etableres solfangere som
tilskudd til energianlegget vår og høst
(eventuelt sommer).
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Utfordringer når oljefyr skiftes ut med lav
temperatursystem
• Løsningen er tilpasset lavtemperatursystemer
• Oljefyrte radiatoranlegg er dimensjoner for
80/60 temperaturer
Eks. -25oC kaldeste dag, 20oC inne, 80oC inn, 60oC ut
• For maksimalt utbytte fra varmepumpen må
tur-temperaturer reduseres til 50oC
• Overdimensjonerte radiatoranlegg => funker
• Etterisolering øker overdimensjoneringen
Konklusjon: Lavtemperatursystemer med VP kan erstatte oljefyrte anlegg,
forutsetningen er at radiatoranlegget er overdimensjonert
Kilde: www.vvs-forum.no
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Simulering av bidrag fra sol
• System
Solfangerareal: 3000m2
Lager: 260000m3 fjell
Varmebehov: 1000000 kWh
• Solar gain – bakkesolfanger
Helningsvinkel 0o
Sum 628078,1 kWh 62,8 %
• Solar gain – plan solfanger
Helningsvinkel 45o
Sum 913278.1 kWh 91,3 %
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Kostnader og utbytte
Bakkesolfanger
• Solfangere
1 200 000
• Borehullslager, ca 40 hull, 150m inkl kollektorer
1 500 000
• Varmepumpe, 350 kW á 3000 kr/kW inkl. arb.kost.
1 050 000
• Styringsenhet
100 000
• Simulering, dimensjonering, prosjektering
350 000
• Ombygging oljekjel til biofyringsolje
100 000
• Div. utstyr og montering
400 000
• Totalt
NOK 4 700 000
Solfangerareal: Bakkesolfanger 3000 m2
Plan solfanger 1000 m2
Solar fraction 40 %
Totalt energibehov 1 600 000 kWh => 640 000 kWh spart
Nedbetalingstid: 50 øre/kWh 14 år, 1 kr/kWh 7 år
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Hvordan dekkes varmebehovet?
79% lokal, gratis
og fornybar
varme
Biofyringsolje
2%
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Oppsummering
• Fremtidens energiløsning
• Kombinerer solenergi og grunnvarme
• 150 – 300 kWh/m2 år avhengig av solfanger og areal
• Kostnader NOK 2000- 3000/m2 solfangerareal
• Kan bidra med mer enn 60% gratis solenergi
• Ideelt for opplæring av elevene – bruk systemet aktivt
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Fremtidens byer
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010
Tilleggsfoiler
Skolekonferansen Fredrikstad 22. september 2010