NOTAT ENERGI. Fra planprogrammet. Datagrunnlag og metode

Transkript

1 NOTAT ENERGI Oppdragsnavn Energiutredning Edvardsløkka Prosjekt nr Kunde Kongsberg Kommune Notat nr. 1 Versjon 1 Til Rambøll v/ Marte Reenaas, Vegard Selvåg Ulvan Fra Heidi Ødegård Berg Kopi - Utført av HBGTRH Kontrollert av MGUOSL Godkjent av LHEOSL Bakgrunn: Dette notatet inneholder en enkel utredning der egnede energiløsninger for området Edvardsløkka er blitt kartlagt. Utredningen skal sammen med en klimautredning danne et grunnlag som skal kunne anvendes inn i Kongsberg Kommunes planbeskrivelse for området. Dato Utbyggingen på Edvardsløkka vil skje i flere trinn, og på tidspunktet når denne utredningen gjennomføres er det kun trinn 1 kommunen vet sikkert at vil bli bygd. Trinn 1 omfatter 48 sykehjemsplasser. Det er derfor fra kommunens side ikke ansett som hensiktsmessig med detaljerte analyser på dette stadiet, og utredningen som Rambøll har gjort må kun betraktes som et overslag. Fra planprogrammet Rambøll Kobbes gate 2 PB 9420 Torgarden N-7493 Trondheim T Området står i dag ubenyttet. Det er i reguleringsplanen ikke satt krav til energikilde eller spesielle krav til miljømessige kvaliteter til nybygg. Kommunen har ikke anledning til å ta dette inn i reguleringsplanen før det eventuelt er gitt føringer for dette i kommuneplanens arealdel. Oppfyllelse av krav til energikilde etter TEK17 skal ivaretas. Datagrunnlag og metode Vurderingene er gjort som en skrivebordsstudie der tilgjengelige energikilder og teknologier er vurdert på bakgrunn av kartgrunnlag og geografisk plassering samt andre tilgjengelige opplysninger. Det er tatt utgangspunkt i bygningsmassen som er presentert i tilsendt materiale og opplysninger som er gitt via epost. Informasjon om grunnforhold er hentet fra rapport etter grunnundersøkelser fra Geostrøm AS utført for forsvarsbygg og datert Estimering av energibehov er gjort ved å bruke rammekrav i teknisk byggeforskrift TEK17 (lavenergibygg) fordelt på ulikt utstyr (rom, vent, tappevann, elektrisk) etter fordeling oppgitt i TEK. Informasjonen som har fremkommet er brukt til å gjøre en overordnet vurdering av energibehovet og muligheter for energiforsyning til området. Rambøll Norge AS 1/7 Doc ID / KON-ENE Version 0.3 NO MVA

2 Studien er gjennomført innenfor en ramme på 30 timer, og må betraktes som et enkelt eksempel på en mulig løsning. Arealer og antall enheter Nybygg, BRA: m2 omsorgsboliger, m2 vanlige boliger, m2 dagligvareforretning, 300 m2 Mindre forretninger, kontorbygg Eksisterende bygg: m2 høyskole. Noen boliger. Ikke medregnet. Energibehov Beregnet for 2 alternativer alternativ 1 eksisterende skolebygg bruksendres til kontorbygg, og alternativ 2 skolebygg rives. Alternativ 1 skolebygg bruksendres til kontorbygg. BRA (m2) Varme energi Varme effekt El El [kw] Energi effekt [kw] Skolebygg* Sum *bruksendret til næringsbygg Omsorgsboliger Vanlige boliger Dagligvareforretning Mindre forretninger Kontorbygg Alternativ 2 skolebygg rives og erstattes med nybygg BRA Varme Varme El (m2) energi effekt Omsorgsboliger Vanlige boliger Dagligvareforretning Mindre forretninger El [kw] Energi effekt [kw] Kontorbygg Skolebygg** Sum /7 Doc ID / KON-ENE Version 0.3

3 **rives Varmeforsyning Fjernvarme Det opplyses i planbeskrivelsen at det ikke eksisterer leveranse eller planer om leveranse av fjernvarme til området. Området står ubenyttet i dag. Fjernvarme anses derfor ikke som aktuelt for Edvardsløkka per nå. Betegnelsen nærvarme brukes når det er varmeleveranse innenfor et begrenset område til et eller flere bygg. Nærvarme kan leveres fra et eksternt energiselskap på samme måte som fjernvarme eller etableres av utbygger i forbindelse med en utbygging. Eksisterende skolebygg har vannbåren varme, og opprinnelig energiforsyning til bygget var 2 oljefyrte kjeler og en el.kjele. Dersom eksisterende skolebygg skal bruksendres til næringsbygg kan det være veldig aktuelt å se på muligheten for å etablere nærvarme på Edvardsløkka. Nærvarme et også aktuelt selv om skolebygget rives. Edvardsløkka vil med stor sannsynlighet bygges ut over flere trinn, noe som kan være utfordrende dersom man skal ha et felles energisystem. Ved å tilrettelegge for et felles energisystem fra starten kan man planlegge slik at utfordringene blir mindre. Dette kan være aktueltom man planlegger å bygge ut området nærmest den energiproduserende enheten først og bygger videre derfra. Varmepumpe En varmepumpe kan brukes som varmeproduserende enhet i et felles energiforsyningssystem for varme til flere bygg (fjernvarme/nærvarme), eller den kan brukes som lokal løsning (per bygg) som leverer varme til et bygg. En varmepumpe henter varme fra en energikilde og hever temperaturen på varmen ved hjelp av elektrisk energi. En større varmepumpe for området kan eksempelvis plasseres i kjelleren på en av boligblokkene. En varmepumpe kan ha ulike energikilder, som jordvarme, grunnvarme (grunnvann og bergvarme), luft, avkastluft, vann (elvevann/innsjø/sjøvann). Jordvarme som energikilde består av en horisontalt liggende kollektorslange som er nedgravd ca. 1 meter under bakken. Slangen henter ut varme fra jorda ved hjelp av en sirkulerende varmebærende væske. Jordvarmepumpe anes som lite aktuell her pga. lite tilgjengelig areal for å legge ut kollektorslanger. Uteluft som energikilde består av å hente ut varme fra uteluften. Varmen avgis til bygget ved direkte oppvarming av romluften/eller til et vannbårent varmesystem. Løsningen krever ikke et vannbårent varmesystem og er derfor veldig aktuelt å benytte til eksisterende boliger. Uteluft som varmekilde har dårlig samspill med forbruk av varme. Dette fordi utetemperaturen er lav når varmebehovet i bygget er høyt. Avkastluft fungerer på samme måte som uteluft, men har høyere temperatur fordi den henter varme fra avkastluften fra ventilasjonsanlegget til bygget. Avkastluftvarmepumpe kan være aktuelt for boligblokker med sentralisert ventilasjonsanlegg. Avkastluftvarmepumpe har noe av de samme utfordringene knyttet til samspill mellom temperatur ute og varmebehov inne, men anses som en mulig løsning. De mest aktuelle energikildene for en større varmepumpe vil være grunnvarme eller varme fra nærliggende vann. Grunnvarme som kilde kan være varme fra grunnen som overføres ved varmeovergang fra fjell (bergvarme/termisk lager med kollektorbrønner) eller varme fra vann i grunnen (grunnvann med forbruksbrønn og infiltrasjons brønn/kum). 3/7 Doc ID / KON-ENE Version 0.3

4 Grunnen i området består generelt av løsmasser bestående overveiende av torv, og relativt små dybder til fjell. Størst dybde til antatt fjell er funnet på 7,4 meters dybde, men det påpekes at en må regne med at det finnes større dybder enn dette. Området er preget av høyt grunnvann. Grunnforholdene med små dybder til fjell kan gjøre det aktuelt å hente ut bergvarme i området. Det kan også være muligheter for å bruke grunnvann som energikilde for en varmepumpe. Det bør utføres nærmere undersøkelser og måling av vanngjennomstrømning for å anslå vannmengder og hvor mange infiltrasjonsbrønner det vil være behov for. Numedalslågen kan også være en aktuell energikilde for en varmepumpe da området ligger under 500 m unna elvekanten. Det kan være utfordrende å oppnå lønnsomhet med en slik løsning gitt at vannet må legges i rør helt fra lågen og opp til Edvardsløkka. I tillegg må det bygges et opptakssystem ved lågen som fungerer året rundt. Elven er ganske grunn, og det er utfordrende å unngå frysing. Bruk av elva som kilde forutsetter at man kan hente ut elvevann ved en dybde som har en jevn gjennomsnittlig årstemperatur. Det er i denne utredningen ikke kartlagt dybde og temperatur på Numedalslågen. Dette bør kartlegges før valg av kilde besluttes. NVE må godkjenne bruken før en slik løsning kan være et alternativ. Ut fra overordnede vurderinger vil grunnvarme (berg og grunnvann) samt eventuelt elvevann kunne være aktuelle energikilder for en større varmepumpe for Edvardsløkka. Nærmere undersøkelser av grunnvannsgjennomstrømning, avstander til fjell og temperaturer i elven bør gjøres før kilde kan velges. Bioenergi Bioenergi er varmeproduksjon ved forbrenning av biobrensel. Biobrensel er felles betegnelse for både fast biobrensel som flis og pellets, og flytende eller gassifisert biobrensel som bioolje og biogass. Begge løsningene krever en skorstein og vil tilføre lokalt utslipp til området. Utslippet er mindre enn vedfyring i enkeltbygg da det er avanserte renseanlegg installert i slike forbrenningsanlegg. Flis og pellets har lav brenselskostnad og benyttes derfor ofte som hovedenergikilde i en varmesentral. Flis og pellets kan være gode løsninger dersom man har et felles fjern/nærvarmenett for hele området. Et felles energianlegg kan være en aktuell løsning for Edvardsløkka dersom det viser seg at en løsning med varmepumpe blir for kostbart. En løsning med flis/pellets krever at det settes av et egnet areal for plassering av varmesentralen og lager for brensel. En biooljekjel er aktuell som spiss-/reservelast. En biooljekjel som spisslast vil gi betydelig redusert maksimalt elektrisk effektuttak fra området sammenliknet med å bruke en elektrokjel. Elektrokjel En elektrokjel (el. kjel) kan installeres som spisslast-, lavlast-, eller reservelastkilde for byggene. En elektrokjel som fungerer som en spisslastkilde vil ta ut høy effekt på et tidspunkt av året, noe som kan være lite ønskelig. Der dette ikke er en utfordring, vil en elektrokjel være en rimelig og lite plasskrevende spiss-/reservelastkilde. En elektrokjel bør kun brukes når det er overskudd av elektrisk kraft eller i lavlastperioder (sommerstid) som tilskudd til solfangere eller som erstatning for forbrenning av biobrensel sommerstid. Bruk av varmelagring, se avsnitt nedenfor, kan være med å jevne ut effekten slik at effektuttaket fra en el.kjel som spisslast blir redusert. Solfangere Solfangere produserer varme med energi fra sola. Solfangerne produserer mest energi når de er orientert mot syd med helning på mellom 30 og 50 grader, men kan også tilpasses til andre helninger og vinkler utfra begrensninger og behov. Optimal utnyttelse av et solvarmeanlegg oppnås med rett orientering og helning, lagersystem for varme og godt samspill mellom forbruk og produksjon. 4/7 Doc ID / KON-ENE Version 0.3

5 Solfangere kan plasseres på tak og vegger både på stativ og integrert i fasade, samt på bakken. Det finnes også solfangere som ser ut som vinduer fra utsiden. Solfangere produserer kun varme når sola skinner. Et solvarmeanlegg bør derfor dimensjoneres ut fra varmebehovet i sommerhalvåret (april-sept). Unntaket er der det installeres et sesongvarmelager som kan lagre varmen fra sommer til vinter (energibrønner eller varmegroper). Solfangere dimensjoneres oftest for å dekke oppvarming av forbruksvann som anses som relativt konstant over året, men kan også gi et betydelig bidrag til romoppvarming vår og høst. For best utnyttelse av solvarme til oppvarming bør bygningsmassen ha et lavtemperatur varmedistribusjonssystem. Solfangere kan være et godt supplement til en annen varmekilde, som varmepumpe og bioenergi. Best lønnsomhet for solfangeranlegg får man der det er et betydelig behov for varme til varmtvannsoppvarming sommerstid. Varmelagring Varmelagring er ikke en energikilde, men kan brukes til å øke utnyttelsen en varmepumpe eller en forbrenningskjel for bioenergi. Varmen kan lagres i en akkumulatortank eller et større plassbygget varmelager. En akkumulatortank utjevner det varierende effektuttaket som oppstår på ulike tider av døgnet ved å lagre varme når forbruket et lite, og tilføre varme når forbruket er høyt. Et større varmelager kan fordele varmen over uker og måneder. Dette fører til at varmepumpen/ forbrenningskjelen for bioenergi kan ha jevn produksjon og reduserer samtidig behovet for spisslast. Et veldig stort varmelager sammen med en mindre el. kjel. kan erstatte installasjoner knyttet til spisslast med høy effekt (biooljekjel, el.kjel med høy effekt), men vil kreve et stort volum. Det anbefales å installere en akkumulatortank/varmelager i tilknytning til varmeproduksjonen. Størrelse vil avhenge av hvor stor bufferkapasitet som ønskes. Elektrisitetsforsyning Elektrisk energibehov omhandler energibehov til vifter, pumper, belysning og teknisk utstyr. Elektrisk energi fra kraftnettet Elektrisk energibehov kan dekkes 100 % med elektrisk energi fra kraftnettet. Solceller Solceller kan brukes som et supplement til elektrisitet fra kraftnettet. Kostnadene for solceller er stadig synkende og kompetansen hos leverandører av solcellesystemer er økende i Norge. På Østlandet finnes det en betydelig mengde firmaer med solid kompetanse fra bygging av solcelleanlegg. Konkurransen er også med på å redusere kostnadene ytterligere. Systemer for lagring av elektrisitet er i dag veldig kostbare og gevinsten ved å selge strøm på nettet er lav, slik at solcelleanlegg bør dimensjoneres for elektrisk egenforbruk som er relativt stabilt i sommerhalvåret. Eksempler på stabile elektrisitetsbehov er belysning, drift av vifter og pumper, kjøling og elektrisk utstyr (kjøleskap, fryseskap, datautstyr etc.). Skygge gir dårlig ytelse på modulene og bør unngås. Takkonstruksjon / fasade som tas ut til solcellemoduler, integrerte eller ikke, bør være fri for skygge gjennom hele dagen. Orientering bestemmer produksjonsprofilen til et gitt solcellepanel. Det må vurderes om det ønskes en optimalisering av produksjonsprofil, der en utjevning av produksjon (øst/vest konfigurasjon) gir fordeler, eller en optimalisering av produksjon der sørvendt konfigurasjon lønner seg. 5/7 Doc ID / KON-ENE Version 0.3

6 Solceller kan også for eksempel brukes til utendørs belysning (med innebygd batteripakke) og til lading av el. sykler for bruk til og fra kollektivknutepunkt. Solceller kan være aktuelt dersom man har målsetning om at området skal vise seg fram med fornybare energikilder. Separate eller felles energisystemer Når energiforsyningen til et nytt område skal planlegges ser man gjerne på hele området samlet for å se om det er best at hvert bygg har sin lokale energiproduksjon eller om det er mulig å lage et felles system for energiforsyning. Lokal energiforsyning Dersom energiforsyningen løses ved å se på hvert bygg uavhengig av de andre, vil alle byggene kunne ha egne varmeproduksjonsløsinger samt tilkobling til det elektriske strømnettet. En slik løsning vil kunne gi optimal utnyttelse av hvert bygg og frihet for utbygger i forhold til valg av løsning, men åpner ikke for samspill mellom byggene. Det blir totalt flere fyrrom og flere anlegg å drifte. Total installert effekt for hele planområdet vil bli større pga. mindre muligheter for å regne samtidighet. Egne energiforsyningssystemer i hvert bygg vil være enklere å tilpasse til usikker utbyggingstakt for området ettersom man ikke trenger å tilpasse løsninger til omkringliggende bebyggelse. Felles energiforsyning Et felles energisystem er et energisystem der flere bygg innenfor en systemgrense får energien levert fra en eller flere produksjonskilder via et energidistribusjonssystem (el.nett, nærvarmenett). Som oftest når det snakkes om felles energisystemer, så tenker man på felles forsyning av varme. For ambisiøse prosjekter kan felles energiforsyning utvikles til å bli integrerte energisystemer. Med integrerte energisystemer mener vi energisystemer der man tenker samspill i alle ledd. All produksjon og forbruk av varme, kjøling og elektrisk energibehov utveksles innenfor en systemgrense av flere bygg, før energi hentes utenifra, noe som reduserer netto energibehov i området. Dette forutsetter at alle byggene er tilpasset til å kunne ta imot og levere energi seg i mellom med interne distribusjonssystemer,samt at det foregår produksjon av energi innenfor systemgrensen. Dersom det er overskudd eller underskudd av energi vil man gå utenfor systemgrensen og hente eller levere energi fra kraftnettet. Et felles energiforsyningssystem for varme har: Felles varmedistribusjonssystem Felles varmeproduksjon med mulighet for bruk av flere ulike energikilder. Mulighet for effektutjevning ved å benytte varmelagring. Mulighet for optimal utnyttelse av produksjonsenhet ved at ulike bygningkategorier har ulikt forbruksmønster (samspill mellom bygg). Behov for fleksibelt vannbårent varmesystem i byggene. Lite behov for vedlikehold og drift av varmesystemer i hvert bygg. Ofte et eget selskap som eier og drifter produksjonsenhet og varmedistribusjonssystem. Mulighet for lagring av overskuddsenergi produsert fra solceller i form av varmt vann i en akkumulatortank. Høy energitetthet (konsentert bebyggelse). 6/7 Doc ID / KON-ENE Version 0.3

7 Forslag til løsning I vurderingen av energiløsning er det hensyntatt at Bebyggelse og anlegg skal tilføre området bærekraftige klima- og energiløsninger Planforslaget vektlegger fokus på ny teknologi - og energiløsninger Utbyggingen trolig vil skje trinnvis Utbyggingen omfatter bygninger med ulikt forbruksmønster Edvardsløkka vil bestå av både boliger, omsorgsboliger og kontorbygg/forretninger, det vil si bygninger med ulikt forbruksmønster. Dette gir rom for å utnytte samspill mellom bygg til å gi optimal utnyttelse av energi og effekt, noe som kan ivaretas ved at det etableres et felles varmedistribusjonssystem for Edvardsløkka. Som grunnlast i et felles varmedistribusjonssystem foreslås bruk av varmepumpe med grunnvarme. En elkjele vil kunne fungere godt som spisslast og reserve til oppvarming. Dette er en billig effektkilde som er enkel i bruk. Elkjeler forventes å bli dyrere i bruk fremover, grunnet økt effekttariff og det anbefales derfor planlagt for fleksibilitet i systemet. Ved stor grad av akkumulering av varme for å redusere effekttopper vil behovet for elkjel reduseres. Alternativt kan man vurdere andre energikilder som bioolje eller biogass. Elektrisitet foreslås forsynt fra kraftnettet, og det anbefales installert solceller for å dekke deler av elektrisitetsbehovet. En vurdering av hvor stor andel av elektrisitetsforbruket som kan dekkes med solceller må utredes nærmere. Som underlag til klimagassberegningene er det valgt ut et eksempel der varmebehovet for Edvardsløkka dekkes med grunnvarme (90 %) og el.kjel (10 %). Hvor stor andel av elektrisitetsforbruket som kan dekkes med solceller krever en nærmere utredning, og er derfor ikke tatt med her. Det antas dermed at 100% av elektristetsbehovet dekkes med kraft levert fra nettet i dette eksemplet. Edvardsløkka vil med stor sannsynlighet bygges ut over flere trinn, noe som kan være utfordrende dersom man skal ha et felles energisystem. Ved å tilrettelegge for et felles energisystem fra starten kan man planlegge slik at utfordringene blir mindre. Dette kan eksempelvis gjøres ved at man planlegger å bygge ut området nærmest den energiproduserende enheten først og bygger videre derfra. Videre, for bygninger som er kombinert bolig og næring kan anlegget få bedre utnyttelse ved valg av en lokal løsning for hvert bygg, fordi boliger og næring ofte har motgående effekttopper. Forslagene i dette notatet må derfor betraktes som et eksempel, og det bør utredes nærmere hvilken løsning som er optimal for Edvardsløkka. Eksisterende skolebygg har vannbåren varme, og opprinnelig energiforsyning til bygget var 2 oljefyrte kjeler og en el.kjele. Dersom eksisterende skolebygg skal bruksendres til næringsbygg må oljefyrte kjeler konverteres til en fornybar løsning. 7/7 Doc ID / KON-ENE Version 0.3