Solenergi i fjernvarmenett

Transkript

1 Solenergi i fjernvarmenett Linda Pedersen Haugerud Åse Lekang Sørensen (Figur: I. Andresen)

2 Innhold 1. Status i Europa Solfangeranlegg i fjernvarmenett 2. Forutsetninger for et solfangeranlegg 3. Systemløsninger 4. Erfaringer fra andre solfangeranlegg

3 Status i Europa Solfangeranlegg i fjernvarmenett Bilde: 8000 m 2 solfangeranlegg i Brændstrup i kombinasjon med kraftvarmeverk

4 Kilde: Dalenbäck, Chalmers University of Technology (2007)

5 De 10 største i Europa Navn Eier Areal [m 2 ] Effekt [MW] Årlig prod. [GWh] Start Marstal, DK Marstal FV ,9 8, Kungälv, SE Brændstup, DK Strandby, DK Nykvärn, SE Falkenberg, SE Neckarsulm, DE Ulsted, DK Ærøskøping, DK Friederichshafen, DE Kungälv Energi AB Brændstrup Fjernvarme Strandby Varmeværk Telge Energi AB Falkenberg Energi AB Stadtwerke Neckarsulm Ulsted Fjernvarme Ærøskøping Fjernvarme Technische Werke Fried. Lagertank [m 3 ] ,0 4, ,6 3, ,6 3, ,3 3, ,9 2, ,5 2, Leverandør Energi [kwh/m 2 /år] ARCON (DK) 455 ARCON (DK) 450 ARCON (DK) 450 ARCON (DK) 450 Teknoterm (SE) ARCON (DK) Teknoterm (SE) ARCON (DK) Sonnenkraft (DE) ARCON (DK) ,5 2, ARCON (DK) ,4 2, ARCON (DK) ,0 1, ARCON (DK) Kilde: Jan Erik Nielsen, PlanEnergi, DK

6 Forutsetninger Solforhold Tilgjengelig areal Kundegrunnlag Tur- og returtemperatur

7 Maks solintensitet Landvik juni - august jun.05 jul.05 aug.05 jun.06 jul.06 aug.06 jun.07 jul.07 aug Tilgjengelig solenergi per mnd for Landvik Februar Mars April Mai Juni Juli August September Oktober November Desember Januar 00:00:00 02:00:00 04:00:00 06:00:00 08:00:00 10:00:00 12:00:00 14:00:00 16:00:00 18:00:00 20:00:00 22:00:00 Solintensitet [W/m2] Energi [kwh/m2 og mnd] Soldata (teoretisk): Landbruk Metrologisk Tjeneste (LMT) NASA Surface meteorology and Solar Energy Andre forhold Diffus stråling ca 150 W/m2 Virkningsgrad solfangere Tur- og returtemp

8 Kilde: Viessmann Tilgjengelig areal: Markoppstilte solfangere trenger 2-3 m2 pr m2 solfangerareal Optimal vinkel er rett mot sør Heldningsvinkel bør være mellom 45 og 60 grader Kan også benytte flate tak og skråtak Kilde: Andresen, SINTEF

9 MW Kundegrunnlag Sommerlast dimensjonerende Variasjon over døgnet/uke/måned for lagringstank Sommereffekt

10 Tur- og returtemperatur Virkningsgrad for solfangere kan komme opp mot 0,8 Solfangerens middeltemperatur er avgjørende for solfangerens energiproduksjon Ønsker da lavets mulig turtemperatur og størst mulig delta T for fjernvarmeanlegg med solfangere Solfangernes temperaturavhengige energiproduksjon Energi [kwh/m2 og år] T_middel solfangere [grader C]

11 Systemløsning Solfangerens oppbygging Plan solfanger Vakuum-rør, parabol- og trauformede solfangere Systemløsninger for store solfangeranlegg Solfangerenheter på m2 kobles i serie til en solfangerrad Hver solfangerrad kan deretter parallellkobles Vanligvis markoppstilte anlegg Dimensjoneres for å tilpasse varmebehovet i fjervarmeanlegget sommertid dag for dag Akkumulatortank for fleksibilitet Dimensjoneringskriterier Solfangertype, tilgjengelig areal og mulig retningsorientering Lagertankens størrelse Klima (soltilgang, temperatur, vind) Rørlengde og isolasjon

12 Mulig systemløsning for FV Kilde: Zinko

13 Erfaringer fra andre solfangeranlegg

14 Drift og vedlikehold Relativt lite vedlikehold er vanligvis nødvendig Inkluderer blant annet Arbeidstid Energikostnader Påfylling av glykol, analyse av frostvæske Utskifting av deler/evt. defekte solfangere Forsikringer og serviceavtaler Fare for overoppheting ved feil dimensjonering

15 Eksempel: Vedlikehold ved Marstal

16

17 Klimatiske utfordringer? Erfaringer fra Nykvärn Solfangersystem i Nykvärn Fra 1984 og 91 fram til 2008 Plane solfangere Solfangerareal: 7500 m 2 Markareal: ca m 2 Effekt: ca 5,3 MW Årlig energiprod: 2,7 3,6 GWh I drift: Mars oktober Akkumulatortank: 1500 m 3 Medie i rørkrets: Propylenglykol 50/50

18 Klimatiske utfordringer? Erfaringer fra Nykvärn Frostproblematikk? Må isolere solfangerens bunn og side samt festet til bakken Trykksatt vann/glykol-blanding som varmemedium. Evt. tømme anlegget Nykvärn: 50 % propylenglykol benyttet som medie i rørkretsen. Ukentlig gjennomstrømning vinterstid Termisk ekspansjon? Solfangeren blir utsatt for store temperaturforskjeller. Kan føre til sprekker og lekkasjeproblemer Nykvärn: Termisk ekspansjon har ført til lekkasjeproblemer De store temperaturvariasjonene over et døgn gir størst påkjenninger, ikke kaldt klima Snøfall? Det kan være aktuelt å plassere solfangerne en viss høyde over bakken Nykvärn: Ikke problemer med snøfall. Snø som la seg på solfangerne rant av da temperaturen økte Generelt: Det ble ikke erfart større klimatiske problemer ved Nykvärn da anlegget var i drift

19 Investeringskostnader Antar: 7 NOK/USD 450 kwh/m2/år 15 års levetid 8 % rente 1,5 % FDV 27,8 18,7 12,8 9,6 7,2 6, Figur: Ramboll

20