Plassering kjølemaskin og PCM-lager A.Birkeland U.Dar A.S.Amble Utfyllende og endrede løsninger A.Birkeland U.Dar A.S.

Transkript

1 HELSE BERGEN-PARTIKKELSENTER REGULERINGS PLAN ENERGIFORBRUK OG ENE RGILØSNINGER Plassering kjølemaskin og PCM-lager A.Birkeland U.Dar A.S.Amble Utfyllende og endrede løsninger A.Birkeland U.Dar A.S.Amble REV. DATO ENDRING GJELDER UTF. KONTR. ANSV. 1

2 Tekst i forslag til planprogram: Energiforbruk og energiløsninger Temaet fokuserer på partikkelanleggets energiforbruk og energiløsning for denne. Videre må energiløsning i ny og eksisterende bygningsmasse tilpasses nye behov. Utredningspunkter Kartlegge dagens energiløsninger og infrastruktur i området Redegjøre for fremtidig behov for varme, kjøling og elektrisitet for aktuelt prosjekt Vurdere kapasitet og tilknytningsmuligheter på eksisterende energisystem Vurdere alternativer for energiforsyning og nødvendig infrastruktur med konsekvenser Forslag til tekst i reguleringsplan: Energiforbruk og energiløsninger Kartlegging av dagens energiløsning og infrastruktur i området Bakgrunn for utbygging Det etableres nybygg for partikkelterapi(pt) og nødvendige støttefunksjoner relatert til behandlingen. Sekundære støttefunksjoner plasseres i eksisterende bygningsmasse, som i stor grad vil bli totalrehabilitert og tilpasset nye formål. Nybygg og totalrehabilitert bygningsmasse vil bli gjennomført iht. gjeldende teknisk forskrift og får vannbåren oppvarming. For resterende bygningsmasse vil det kun bli utført mindre tilpasninger for endret bruk. Eksisterende elektrisk forsyning BKK Nett AS har etter energiloven områdekonsesjon i Bergen kommune. Dette innebærer at de etablerer og drifter strømnettet i kommunen (høyspent og lavspent fordelingsnett). I tillegg har BKK Nett AS anlegg som er etablert etter anleggskonsesjon innenfor kommunen. På denne bakgrunn er det viktig det tas høyde for de anlegg som det er nødvendig å etablere og drifte i dette planområdet. Melding må gis på standard skjema i god tid og med tilstrekkelig opplysninger for planlegging av anlegget. BKK har 2 stk høyspenningsforbindelser fra Haukeland transformatorstasjon som berører området. Kabel i syd vil mest sannsynlig ikke komme i konflikt med byggearbeidene, men det må foretas kabelpåvisning for å sette tilstrekkelig nærgrense. Kabel i nord i Johan Blytts vei kommer i konflikt med utbyggingen i vei og rundkjøring ved enden av Haukelandsbakken. Det blir nødvendig å flytte denne kabelen provisorisk eller permanent før anleggsperioden starter. Se tegning fra BKK «Trasekart-Haukelandsbakken» med dato Kartet skal kun benyttes som informasjon i planarbeidet. Eksisterende varmeanlegg Helse Bergen HF har et nærvarmeanlegg på sykehusområdet som også er tilkoblet fjernvarmeanlegget fra BKK Varme. Det ligger 2 stk varmerør med dimensjon DN 100 frem til eksisterende bygg på området som gir en kapasitet på ca. 2,6 MW ved tur/retur temperatur på 60/40 o C. Eksisterende bygg bruker ca. 0,6 MW og det er således ca. 2 MW ledig kapasitet. Varmerørene går i røykgasstunnel fra varmesentral og via borehull fra røykgasstunnel til garasjeanlegget i Haukelandsbakken som skal rives. Det blir nødvendig å etablere ny trase for varmerør fra røykgasstunnel til nybygg og eksisterende bygg. For at ikke eksisterende bygg skal bli uten varme i byggeperioden, må omlegging av varmerør eller provisorisk løsning etableres før byggestart. 2

3 Fremtidig behov for energiforsyning for aktuelt prosjekt Elektrisk forsyning Partikkelterapi er svært energikrevende i bruk og behovet for elektrisk effekt er avhengig av hvilken teknologi som velges og hva som er mest kostnadseffektivt på innkjøpsstadiet. Foreløpig prognose for valg av teknologi konkluderer med maksimal effekt på ca. 5 MW, men dette kan bli doblet avhengig av utstyrsvalg. Mesteparten av energiforbruket avgis som varme i perioder og må evakueres via varmegjenvinning eller kjøleanlegg. Uttalelse fra BKK Nett : «Uansett så vil det være behov for fremføring av nye høyspenningskabler for å kunne forsyne anlegget. Vi jobber med en løsning hvor vi etablerer ny 132kV til 11kV-transformering i Ravneberget transformatorstasjon, og denne løsningen vil kunne dekke effektbehovet for det nye anlegget. Ny transformering i Ravneberget vil også medføre at vi flytter hovedforsyningen til Haukeland sykehus fra Haukeland transformatorstasjon og over til Ravneberget transformatorstasjon.» Det avsettes plass for 3 stk nettstasjoner hver på 1,6 MW totalt 4,8 MW med arealbehov på ca.45 m 2 Plassering i nærheten av behandlingsrom for protonterapi for å redusere skinne- /kabellengder og minimum 10 m avstand fra rom med varig opphold på grunn av magnetfelt fra nettstasjoner.. Forskriftene for elektriske forsyningsanlegg skal følges og setter blant annet krav til adkomst, ventilasjon, trykkavlastning og avstand til brennbare bygningsdeler. Miljøtiltak, konvertering fra elektrisk til vannbåren varme For å redusere belastningen på elforsyning til området, vil det i størst mulig grad legges til rette for utnyttelse av spillvarme fra medisinsk utstyr til forvarming av tappevann og eventuelt ventilasjon både i eksisterende og ny bygningsmasse. Eksisterende bygg på området, tidligere høgskole på ca 4000 m 2, er elektrisk oppvarmet og kan ved konvertering til vannbåren oppvarming frigjøre elektrisk kapasitet på ca.380 kw. I tillegg til utnyttelse av ledig kapasitet i eksisterende nettstasjoner, kan det forutsettes at kapasiteten er tilstrekkelig i området for generell forsyning av total bygningsmasse. For medisinsk utstyr må kapasiteten utvides som beskrevet. Nødstrømsforsyning Helse Bergen planlegger etablering av økt kapasitet på reservekraft aggregat i Haukeland Universitetssykehus (HUS) som i dag er på 11 MW. Nødvendig behov for reservekraft til nybygget kan da dekkes fra denne utvidelsen via kabler i røykgasstunnel og borehull til nybygget. Det må i tillegg etableres (UPS) avbruddsfri strømforsyning med batteri for opprettholdelse av viktige funksjoner i behandlingssenteret ved strømbrudd i nettet. Det antas en kapasitet på ca. 500 kva på dette anlegget med arealbehov på ca.40 m 2 inklusiv batteribank hvor det tilrettelegges for god ventilasjon- og kjølekapasitet. Plassering i nærheten av fordeling for reservekraft fra HUS som vil sørge for kraftforsyning i lengre perioder med nettutfall. 3

4 Vurdering av kapasitet og tilknytningsmuligheter på eksisterende energisystem Oppvarmingssystem Som angitt i tabell under vil det etter utbygging fortsatt være reservekapasitet på eksisterende varmeledning i området.. Det tilrettelegges for gjenvinning av spillvarme fra partikkelterapi til bruk i ny og eksisterende bygningsmasse avhengig av hvilke temperaturnivå som kan oppnås. Bruk av effekt i kw Tilgjengelig effekt i kw Kapasitet varmeledning 2500 DN100 Eksisterende bygg Nybygg og konvertering eksisterende bygg Frivillig konvertering Ledig reserve 500 Fig 1,utnyttelse av eksisterende varmeledning til området Vurdering alternativer for energiforsyning og nødvendig infrastruktur med konsekvenser Kjøling av bygningsmasse og utstyr for partikkelterapi Det finnes ikke tilgjengelig kjølekapasitet på planområdet. Kjølebehovet for partikkelterapi er usikkert, men det forutsettes intermitterende drift, med full belastning i korte perioder. Det dimensjoneres for en gjennomsnittseffekt i løpet av 8 timer på 3 MW. Løsning for å levere dette kjølebehovet består av en kombinasjon av kjølemaskiner og kjølelager. Kjølemaskiner er tiltenkt å driftes døgnkontinuerlig for grunnlast og lading av kjølelager, mens kjølelageret vil kunne dekke spisslast i korte perioder. Det tilrettelegges for gjenvinning av spillvarme fra partikkelterapi til bruk i ny og eksisterende bygningsmasse avhengig av hvilke temperaturnivå som kan oppnås. Med bakgrunn i prognose på ca.3 MW dimensjonerende kjøleeffekt, vil vi foreslå at det legges opp til en løsning med kjølemaskiner, geobrønner og energilager basert på faseendringsmateriale (PCM: Phase Change Material ). Vi kan som referanse vise til et tilsvarende anlegg på 3 MW som ble satt i drift i 2014 i Høyskolen på Vestlandet sitt nybygg på Kronstad i Bergen. 4

5 Kjølemaskiner Det dimensjoneres med en kapasitet for kjølemaskinene på 1,5 MW. Det anbefales å benytte det mest effektive og naturlige kjølemediet som er NH 3 (Ammoniakk) i lukket krets. Ammoniakk fremstår i gassform ved lavt trykk og i flytende form ved høyt trykk. Dette er et naturlig kjølemedie som gir høy effektivitet og har ingen skadelig påvirkning på miljøet dersom det oppstår lekkasje (GWP=0 og er ikke skadelig for ozonlaget). Ammoniakk kan imidlertid være skadelig for mennesker i ved høye konsentrasjoner og det stilles strenge krav fra myndighetene til sikkerhet og alarmgrenser som må følges i detaljprosjektering. Dele opp i minimum 3 separate kjølemaskiner for å redusere risiko for stor lekkasje av ammoniakk og øke driftssikkerheten for anlegget. Hver kjølemaskin vil da bli på 500 kw og inneholde ca. 50 kg ammoniakk totalt ca.150 kg i maskinrommet. Maskinrom for kjølemaskiner plasseres fortrinnsvis i plan U1 mot nord. Det avsettes areal på ca. 150 m 2 med takhøyde ca. 3 m, totalt 450 m 3 Gasskonsentrasjon kan da maksimalt bli 333 g/m 3 dersom all ammoniakk lekker ut i rommet. Ved oppdeling som nevnt over, er det svært liten sannsynlighet for større konsentrasjon enn 111 g/m 3. Praktisk grenseverdi for giftighet er 0,35 g/ m 3. Krav til maskinrom og sikkerhetsutstyr Maskinene eller rommet må støy- og vibrasjonsdempes dersom det etableres sensitivt medisinsk utstyr i etasjene over. I tillegg til normal ventilasjon vil nødventilasjon i maskinrom styrt av gassalarm bli aktivert og vil på få minutter evakuere all gass fra rommet over tak. Gassdetektorer installeres iht.kuldenormen, som styrer nødventilasjon, strømtilførsel til maskinrom. Rommet skal ha nødbelysning, branndeteksjon, brannslukningsutstyr og personlig verneutstyr. Det benyttes oppsamlingskar under kjølemaskiner for oppsamling av flytende ammoniakk ved lekkasje. Det benyttes sluker som normalt skal være stengt for å unngå lekkasje av ammoniakk til VAanlegget. Avløp fra sikkerhetsventiler skal føres over tak Det skal være 2 utganger fra maskinrom med øye dusj, sluse og nød dusj. Opplæring av driftspersoell og beredskapsplan med gode rutiner for eventuell evakuering av personer i bygget og omkringliggende boligområde. Geobrønner Som en erstatning for et kjøletårn som kan gi en del ulemper for omgivelsene, etableres ca. 80 stk geobrønner med dybde ca. 250 m med avstand ca 8 m. Dette krever et areal til brønnpark på ca m 2 og det forutsettes at hele tomtearealet må utnyttes for å få plass til dette. Dersom det ikke kan plasseres geobrønner under enkelte områder av nybygget, kan noen av brønnene plasseres mellom eksisterende bygg på reguleringsområdet. 5

6 PCM-lager En kombinasjon med kjølemaskiner og PCM lager (Phase Change Material) vil redusere effekten på kjølemaskinene til omtrent det halve, mens PCM-lageret vil kunne levere resterende kjøleeffekt i lange perioder med stabil temperatur uansett årstid. Kjølemaskinenes driftstid vil være avhengig av kjølebehov og behov for lading av PCM-lager. Varmen som evakueres benyttes i varmeanlegg, til oppvarming av forbruksvann eller dumpes i geobrønner ved behov. I perioder med lavt kjølebehov, kan kjølemaskinene kjøres som varmepumper og hente varme tilbake fra geobrønnene. PCM-lagertanker kan plasseres under bakken i forlengelse av plan U1 mot nord. Arealbehov er ca.300 m 2, L=ca.30 m, B=ca.10 m, H=ca. 5m. Det forutsettes 4 stk sirkulære ståltanker hver på ca liter med diameter ca. 3 m og lengde ca. 11 m. Tankene fylles med kjøleelement som inneholder et materiale som har frysepunkt på ønsket kjøletemperatur, f.eks. +10 o C. Rundt kjøleelementene i tankene sirkulerer vannet i kjølekretsen som periodevis lader og periodevis henter kjøling fra kjøleelementene. Kjøleelementene kan ha følgende innhold, basert på løsning på Høyskolen i Bergen: Sodium sulphate: % Ammonium Chloride: % Sepiolite: % Endelig sammensetning avhenger av optimale temperaturnivå på kjølekretsen. Datablad for produktet angir at ved berøring i konsentrert form må hansker og vernebriller benyttes. Hvert kjøleelement inneholder ca. 1 kg PCM-materiale. Eventuell lekkasje på et av elementene vil blandes med flere tusen liter vann og kan ikke detekteres. Det legges opp til et deteksjonssystem som gir alarm dersom målbart innhold av salter i kjølevannet oppstår. I tillegg vil det være trykkføler i kjølekretsen som registrer eventuell lekkasje og automatisk avstengning av ventiler. Utbedring må foretas øyeblikkelig for at anlegget skal fungere tilfredsstillende og kan dermed ikke føre til vesentlig utslipp til VA-anlegg eller omgivelsene Risikofaktorer og konsekvenser relatert til energiforbruk og energiløsninger. Det er beskrevet en løsning hvor kjølebehovet er basert på en gjennomsnittseffekt på 3 MW, og dekkes av kjølemaskiner og geobrønner i kombinasjon med PCM-lager. For kjølemaskinene anbefales å benytte det mest effektive og naturlige kjølemediet ammoniakk (NH 3) i lukket krets. Det er strenge retningslinjer fra DSB (Direktorat for Samfunnssikkerhet og Beredskap) når det gjelder bygging og drift av slike anlegg. Det gjelder opplæring, bruk av verneutstyr for driftsoperatør, gassalarm, HMS etc. Disse retningslinjene må følges for å unngå uønskede helsekonsekvenser for brukere av bygget og personer som befinner seg i nærheten av anlegget hvis uønskede hendelser oppstår. Kjølemaskinene eller hele maskinrommet må støy- og vibrasjonsdempes dersom det etableres sensitivt medisinsk utstyr i etasjene over. I forbindelse med detaljprosjektering bør det utføres en miljø-analyse der ulike PCM-materialer vurderes utfra miljøbelastning, effektivitet, nødvendige barrierer mot lekkasjer, og behov for sikkerhetstiltak for varsling av lekkasjer. 6