Fellesløsning grunnvann til varme og kjøling i Melhus sentrum (ORMEL2)

Transkript

1 Fellesløsning grunnvann til varme og kjøling i Melhus sentrum (ORMEL2) Førsteamanuensis Randi Kalskin Ramstad, Institutt for Geovitenskap og petroleum NTNU GeoEnergi, Bergen 5. februar 2019 Kunnskap for en bedre verden

2 Disposisjon Energi fra oppumpet grunnvann Bakgrunn: ORMEL i Melhus Fellesnett grunnvann til varme og kjøling i Melhus sentrum ORMEL2 Konseptutredning Veien videre Kunnskap for en bedre verden 2

3 Energi fra oppumpet grunnvann Produksjonsbrønn Pumpe Grunnvannsnivå Varmeveksler og varmepumpe Sand og grus Returbrønn Kunnskap for en bedre verden 3

4 Grunnvannsbrønnen Brønnfilteret Sand og grus Ref.: Driscoll Brønnfilter-vasking etter installasjon Kunnskap for en bedre verden 4

5 Bakgrunn: ORMEL-prosjektet ( ) ORMEL = Optimal ressursutnyttelse av grunnvann til varme og kjøling i Melhus og Elverum Kartlegging av grunnvannsressursen Kunnskap for en bedre verden 5

6 De viktigste resultatene i ORMEL I Melhus sentrum er grunnvannsressursen så stor at den bør utnyttes kommersielt og i stor skala. Potensialet for varmeuttak fra grunnvannet i Melhus sentrum estimeres til å være mellom 5-10 MW og GWh/år avhengig av hvordan anleggene driftes. Potensialet for kjøling er minst like høyt. Uansett er dette rikelig for å dekke varme- og kjølebehovet i Melhus. I tillegg til en helhetlig og detaljert dokumentasjon av grunnvannsressursene, er også den tekniske kompetansen ved bruk av grunnvann til varme- og kjøleformål økt betydelig på alle nivåene i verdikjeden. Endelig har vi nok systemkompetanse for å designe, drifte og vedlikeholde lønnsomme grunnvarmeanlegg basert på oppumpet grunnvann på en systematisk måte. Siden denne type anlegg krever flerfaglig kompetanse med kunnskap om uttak av grunnvann fra sand- og grusavsetninger, varmepumpeteknikk, automasjon/overvåking og drift/vedlikehold, er det nødvendig at samarbeidet mellom fagene og systemkompetansen er tilstrekkelig slik at alle viktige forhold blir ivaretatt. Helt konkret har mange anlegg problemer med tetting av returbrønnene på grunn av jern- og manganutfellinger og/eller at brønnene fylles med partikler av sand og silt som pumpes opp sammen med grunnvannet. Utfellingene av jern og mangan reduserer kapasiteten i brønner, pumper, rør og varmevekslere, mens infiltrasjonskapasiteten gradvis reduseres etter hvert som partiklene fyller opp silen/filterdelen i returbrønnene. Løsningene til mange av disse problemene ligger i bedre oppfølging og anleggsdesign som legger til rette for enkelt og jevnlig vedlikehold. Kunnskap for en bedre verden 6

7 Kunnskap fra ORMEL - masteroppgaver NTNU IGP Mari Helen Riise 2015: Praktisk guide for grunnvarmeanlegg basert på oppumpet grunnvann - Hydrogeologiske forundersøkelser, etablering, drift og oppfølging med utgangspunkt i erfaringer fra etablerte anlegg i Melhus sentrum Marit Førde 2015: Numerisk 3D-modellering av kvartærgeologi og hydrogeologi i Melhus sentrum - En vurdering av uttakskapasitet, optimal utnyttelse og forvaltning til energiformål Marit Sandbakken 2016: 3-dimensjonal visualisering av grunnvannsmagasinet i Elverum sentrum - Hydrogeologisk og kvartærgeologisk forståelse Thomas Haugen 2016: Estimering og sammenligning av hydraulisk ledningsevne ved hjelp av kornfordelingsanalyser, permeametertester og feltmåling. Heidi Marstein Brøste 2017: Vannkvalitet knyttet til grunnvannsbaserte grunnvarmeanlegg i Melhus og Elverum Håvard Tømmerdal 2017: En evaluering av empiriske formler som relaterer kornfordeling til hydraulisk konduktivitet og deres egnethet til bruk i fluviale og glasifluviale sedimenter Inger Strøm Flugsrud 2017: Vann- og varmetransport i grunnvannsakviferen i Melhus sentrum - konseptuell vurdering. Martina Seyoum Hellestveit 2018: 3D-modellering av grunnvannstrømning og varmetransport i akviferen i Melhus sentrum - En kvartær- og hydrogeologisk tolkning, med vurdering av uttakskapasitet Runa Solberg 2018: Modification of Existing Permeameters to Estimate Hydraulic Conductivity of Groundwater in Unconsolidated Sand in the Laboratory NTNU EPT: Gian Maria Stradiotto 2016: Ground Source Heat Pump in District Heating and Cooling System in Elverum - Grunnvannsbasert varmepumpe for fjernvarme og kjøling i Elverum Anja Beate Anderssen 2017: Grunnvannsbaserte varmepumper Tilrettelegging for bruk av grunnvann til oppvarming og kjøling i Melhus sentrum - sentralisert løsning Hongyun Zhou 2017: Modelling of Ground Source Systems for Heat Pump Operations + PhD Sondre Gjengedal ferdig 2019 Kunnskap for en bedre verden 7

8 Fellesnett grunnvann til varme og kjøling i Melhus ORMEL2 ( ) = Optimal ressursutnyttelse av grunnvann til varme og kjøling i Melhus 1,5 MNOK støtte fra Regionale forskningsfond Midt Norge ca. 4 MNOK i egeninnsats (bl.a. PhD-stipendiat NTNU IGP) Totalt budsjett ca. 5,5 MNOK Kunnskap for en bedre verden 8

9 Mål ORMEL Å fremskaffe faglig solid grunnlag for en optimal utnyttelse og forvaltning av grunnvannsressursene i de to kommunene ORMEL2 Å utvikle en fellesløsning for utnyttelse av grunnvann til varme og kjøling i et "nær-/fjernvarmenett" med desentraliserte varmepumper i Melhus kommune med overføringsverdi til andre kommuner Fellesløsning Jern og mangan Kunnskap for en bedre verden 9

10 Boringer i Melhus Kart.finn.no Kunnskap for en bedre verden

11 Grunnvannsressursen i Melhus ok? Basert på Asplan Viak AS Kunnskap for en bedre verden 11

12 Prinsipp fellesløsning grunnvann med flere brønner. Drift 24/7 VP VVX VVX VP VVX VVX VVX VP VVX VVX VP Kunnskap for en bedre verden VVX = varmeveksler VP = varmepumpe

13 Prinsipp fellesløsning forts. BYGG Abonnentsentraler Varme Kjøl Stengeventil BYGG Abonnentsentraler Varme Kjøl Stengeventil Returbrønner Sekundærkrets: Vann/etanol Temperatur: 0-12 C Varme BYGG Abonnentsentraler Kjøl PUMPEHUS Grunnvarmeveksler Primærkrets: Grunnvann Temperatur: 4-10 C Stengeventil Plastrør (PE) Dim: mm (ID) Kunnskap for en bedre verden Fra utredningen om termisk energiforsyning (2017) Produksjonsbrønner Basert på Andersen 2017

14 Jern og mangan Rolf Aune Varmeveksler Kunnskap for en bedre verden 14

15 Utfelling i varmeveksler kavitasjon? Grunnvannets trykk må være stabilt (?) Mest goethitt (FeOOH), med litt sideritt (FeCO3) og kvarts. Kunnskap for en bedre verden 15

16 Jernbakterier? Effekt av brønnrehabilitering Før Etter Kunnskap for en bedre verden 16

17 Konseptutredning fellesnett grunnvann i Melhus (sept ca. august 2019) Prosjektgruppe: TrønderEnergi (prosjekteier) Melhus kommune Asplan Viak Øvrige utbyggere: Trøndelag fylkeskommune Heimdal Eiendom Romario Eiendom Tobb Mål: Utreder grunnlag for lønnsomhet og ulike forretnings- (og eier)modeller for fellesløsning grunnvann med distribuerte varmepumper. Ulike utbyggingstrinn fellesløsning og bygningsmasse Støttet av Enova Kunnskap for en bedre verden

18 Fordeler med fellesløsning grunnvann Profesjonalisert drift Samordnet utnyttelse av grunnvannsressursen (vannressursloven og forvaltning av grunnvann) Lønnsomhet vinn, vinn, vinn!? (avhenger av forretningsmodell og eierform) Better together! Overføringsverdi til andre typer grunnvarmeanlegg Kunnskap for en bedre verden 18

19 Veien videre Grunnlag for lønnsomhet i konseptutredningen Prosjektering og utbygging?? Større pumpetester pumpe grunnvann fra flere brønner samtidig for å teste samtidig produksjonskapasitet. Dokumentere ressursens tåleevne. Hvilke brønner bør brukes i fellesløsningen? Vannressursloven Videreutvikle: prosedyre for brønnrehabilitering og jevnlig vedlikeholdsprogram. design for produksjons- og returbrønner, samt nødvendig styring og overvåking Utnytte grunnvannet til varme og kjøling, inkludert effektproduksjon. Samtidighet, og gunstig med mer kjøling. Kunnskap for en bedre verden 19

20 Takk for oppmerksomheten! Trønderbladet Kunnskap for en bedre verden 20