Varmepumper miljøvennlig og kostnadseffektivt

Transkript

1 Varmepumper miljøvennlig og kostnadseffektivt Bjørn Gleditsch Borgnes Futurum Energi AS

2 Rådgivning fornybar energi Mulighetsstudier, tidlig planlegging Varmepumper Andre energikilder (bio, sol, etc) Lønnsomhetskalkyler - Miljøregnskap Kvalitetssikring. Planlegging Prosjektering Bygging Drift Dokumentasjon av oppnådde resultater Utarbeidelse og oppfølging av søknader om offentlig støtte Markedsføring av gjennomførte prosjekter Bakgrunn Siv.ing. NTH (maskin-kuldeteknikk) Forsvarets bygningstjeneste (1 år), Oslo Energi Enøk (9 år), Geoenergi AS (6 år) Deltakelse i flere nasjonale utvalg og prosjektgrupper

3 Hva er en varmepumpe? En varmepumpe flytter varme fra et sted med en gitt temperatur til et annet med høyere temperatur. Bruksområdene for selve teknologien er mange: Matpreservering i vanlig kjøleskap og fryser Nedkjøling/innfrysing i større kjøle- og fryseanlegg Kjøling av datarom Komfortkjøling ("air-condition") i kjøretøy Komfortkjøling av bygninger om sommeren Oppvarming av bygninger om vinteren (varmeanlegg) Oppvarming av varmt tappevann (forbruksvann) Oppvarming av utendørs idrettsanlegg (kunstgressbaner) Oppvarming ifm industriprosesser Vanligvis blir varmepumpebegrepet brukt om et anlegg for oppvarming.

4 Hva er en varmepumpe? = = VARMEPUMPE

5 Hva er en varmepumpe?

6 Hvorfor varmepumpe? Typisk årsvarmefaktor, VP: 2,5 4, % reduksjon i kjøpt energi til oppvarming Større forutsigbarhet for fremtidige energiutgifter God lønnsomhet Tilbakebetalingstid : 4-10 år Kjøling kan produseres fra samme installasjon Et anlegg basert på kjent teknologi Miljøvennlig energi miljøprofil goodwill Tilfredsstiller krav i nye TEK-07 (min. 40% fornybar varme) Gir høy score i kommende energimerking av bygg EUs energidirektiv (Energiattest for alle næringsbygg over 1000 m 2 ) Ingen lokal forurensing (viktig argument i tettbebygde strøk)

7 TWh Omgivelsesvarme fra varmepumper fremskrivning NVE Iflg. Enova bruker norske boliger og næringsbygg ca. 45 TWh til oppvarming (2006) 28 Parametre Alternativ energipris Økonomiske støtteordninger Normative virkemidler X-faktor(Miljøfokus, kunnskap etc.) ,3 11,7 vil = middel dagens trend fortsetter kan = høy gunstige rammebetingelser mulig = teknisk potensial ,0 6,0 Næring Bolig vil kan mulig 2020

8 Varmepumpe valg av varmekilde Valg av riktig varmekilde er avgjørende for et godt sluttprodukt. Aktuelle varmekilder for en varmepumpe er: Bergvarme Grunnvann geoenergi Jordvarme Uteluft Sjøvann Ferskvann og elvevann Avtrekksluft, ventilasjon Spillvarme/kloakk Avløpsvann

9 Bergvarme Boring av x antall energibrønner, Ø140, m dype Lukkede kollektorsløyfer, fylt med vann/sprit (2 x Ø40, 4 x Ø32) Utnytter oppmagasinert solenergi i øverste del av jordskorpa Stabil temperatur gjennom hele fyringssesongen, 6 9 C Dimensjonering av brønnpark avhengig av mange faktorer lokale geologiske forhold energi-/effektbalanse Brønnparken produserer varme, frikjøling og er mottaker av kondensatorvarme fra kjølemaskiner Lang levetid (> 50 år)

10 Grunnvann Boring av x antall grunnvannsbrønner, betydelig færre enn for bergvarme Utnytter energi i grunnvannet, enten i fjell eller i løsmasser. Pumpebrønner og infiltrasjonsbrønner. Strømningsretning kan snus for sesonglagring Stabil temperatur gjennom hele fyringssesongen, 6 12 C Dimensjonering av brønnpark avhengig av mange faktorer lokale hydrogeologiske forhold energi-/effektbalanse Grunnvann produserer varme, frikjøling og er mottaker av kondensatorvarme fra kjølemaskiner Lang levetid (> 50 år for brønn, 15 år for pumper) Bedre energieffektivitet høyere vedlikeholdskostnader

11 Jordvarme Horisontale rørslynger eller kompaktkollektor i øvre jordlag. Sirkulerende vann/sprit Utnytter opplagret sommervarme + energi fra utfrysning Lav kjøleeffekt sommerstid Arealkrevende Liten anvendelse i Norge kompaktkollektor

12 Uteluft Alltid tilgjengelig energikilde Luft-Luft eller Luft-Vann Høy effektivitet ved høye utetemperaturer (varmtvannsberedning) Rimelig installasjon, sammenlignet med geoenergianlegg Aktuelt for eks bygningsmasse med el oppvarming (luft-luft) Minst effektiv når varmebehovet er størst Ingen mulighet for frikjøling om sommeren Gjennomgående lavere årsvirkningsgrad enn bergvarme/grunnvann Større slitasje på varmepumpe pga. tidvis høye temperaturløft Normalt høyere vedlikeholdskostnader enn bergvarmeanlegg Betydelig kortere levetid for investeringen

13 Sjøvann Meget god energikilde (stabil temperatur for oppvarming og kjøling) Kollektorslynger eller kompaktkollektorer for mindre anlegg Pumping av sjøvann gjennom grunnvannsveksler Forutsetter Bygg i nærheten av sjøen (Norge har lang kyst ) Tilstrekkelig dybder (for å oppnå stabil temperatur og unngå groing) Nøye planlegging og forundersøkelser Sjøvann produserer varme, frikjøling og er mottaker av kondensatorvarme fra kjølemaskiner Vedlikeholdskostnader har av og til vist seg å bli betydelige (groing/tæring)

14 Ferskvann og elvevann Normalt lav temperatur gjennom vintersesongen (lite egnet for oppvarming) Normalt høy temperatur gjennom sommersesongen (lite egnet for frikjøling) Dypere innsjøer kan være aktuelle Flomproblematikk ifm bruk av elvevann Relativt liten anvendelse i Norge

15 Avtrekksluft - ventilasjon For bygg med ventilasjonsanlegg med varmegjenvinning er det normalt lite å hente fra avkastluften om vinteren Kan egne seg for eksisterende bygg med avtrekksventilasjon Stabil og høy temperatur på varmekilde Krever mest mulig fellesanlegg for avkastluft Luft-Luft eller Luft-Vann

16 Spillvarme, kloakk Energi fra større kloakksystemer er bla. brukt i Hafslund Fjernvarmes energisentral på Skøyen og Bærum Fjernvarme sin energisentral i Sandvika Produkter for utnyttelse av varme fra mindre kloakkledninger er under utvikling Spillvarme fra industri har ofte høy temperatur, og egner seg godt som energikilde Variabel kilde..? Usikker leveringstid..?

17 Avløpsvann - Gråvann Aktuelt å vurdere for bygg med store varmtvannsforbruk Kapasitet (temperatur og mengde) kan variere betydelig over døgnet Bør vurderes ifm badeanlegg, svømmehaller og hoteller

18 Prinsipp geoenergi eller sjøvann Oppvarming Kjøling HØST VINTER FORSOMMER VP henter ut varme fra brønner/sjøvann Frikjøling ved behov VP

19 Prinsipp geoenergi eller sjøvann Oppvarming Kjøling SOMMER Varmepumpe går som kjølemaskin. Dumping mot brønner eller sjøvann KM

20 Hvordan oppnå et vellykket varmepumpeprosjekt..? God planlegging i tidlig fase av prosjektet Utarbeidelse av reelt netto energi- og effektbehov Kartlegging og valg av energikilde(r) Vurdering av kritiske faktorer Temperaturnivåer for distribusjon varme/kjøling Prinsipper for oppvarming, kjøling, ventilasjon og varmtvann Evt. grunnundersøkelser, vanntemperaturmålinger, etc. Estimater for investeringer, besparelser, lønnsomhet og miljøgevinst Vurdering av teknisk/økonomisk levetid for alternative løsninger Søknad til Enova eller Enøkfondet i Oslo?

21 Hvordan oppnå et vellykket varmepumpeprosjekt..? Kompetent prosjektering, utførelse og drift Varmepumpe med gode virkningsgrader også på dellast Systemløsning som sikrer lang driftstid for varmepumpe Robust og gjennomtenkt automatikk for styring/regulering av hele energisentralen Instrumentering som sikrer oversiktlig drift og dokumentasjon av oppnådde besparelser (energi- og miljøoppfølging) Velg entrepriseform som sikrer mest mulig enhetlig funksjonsansvar for varmeog kjøleproduksjon Gjør avtaler om oppfølging fra ansvarlig entreprenør gjennom minst ett driftsår Alltid behov for trimming av anlegget det første driftsåret Krev ytelsesgaranti av leverandør/entreprenør Med gitte forutsetninger skal energisentralen ha fastsatte virkningsgrader Ytelsesgaranti må inkludere serviceavtale med samme entreprenør

22 Hvordan definere Lønnsomhet i et varmepumpeprosjekt Hva er lønnsomt? Ulike krav hos beslutningstakere Hva er reell merkostnad? Hva skal benyttes som kalkulasjonsrente? Skattegevinster, avskrivningsregler? Energibesparelser (hvilken energipris skal legges til grunn?) Effektbesparelser, tilknytning og drift (sammenlignet med el oppvarming) Miljøbesparelser (goodwill i markedet? ) Verdi: kr.?? Restverdi etter x antall år (betydelig for enkelte typer varmepumpeanlegg) Akkumulert cash-flow 20 år kr

23 Varmepumper og krav i TEK-07 Case Næringsbygg: m2 Totalt varmebehov: kwh (50 kwh/m2,år) Dekningsgrad, VP: 90% Årsvarmefaktor, VP: 3,5 Fornybar varme, fra kilde: kwh Andel fornybar varme: 64% Dersom også frikjøling regnes med: Totalt kjølebehov (termisk): kwh ca kwh el for trad kjøling Andel frikjøling: 80% Kjølefaktor, frikjøling: 30 (kun pumpeenergi) Kjølefaktor, trad kjøling: 3,0 Red. el Fornybar kjøling: kwh (redusert el) Andel fornybar kjøling (el): 72% Total fornybar termisk energi: 66%

24 Eksempler Vi kan vel trygt si at varmepumpe er det mest energieffektive og miljøvennlige oppvarmingsmediet for tiden Undervisningsbygg i Oslo

25 Papirbredden - Drammen, geoenergianlegg Varmepumper / kjølemaskiner Utnyttelse av energi lagret i grunnvann 2 x 3 energibrønner ned mot 300 meters dyp Reversibel retning på grunnvann: Pumpebrønner /infiltrasjonsbrønner Sesonglagring i grunnen Ingen plasskrevende, skjemmende og støyende tørrkjølere Oppvarming og nedkjøling av ventilasjonsluft Komfort- og dataromskjøling Kjøling til kjøle-/fryserom i kjøkken Varmefaktor: Kjølefaktor: 4-30 Prosjektert og bygget av Geoenergi AS Kilde:

26 Prinsipp, Varme-modus Oppvarming Varmepumpe løfter energien til ønsket temperatur. 1 kwh el. inn gir kwh varme ut Kjøling Frikjøling er alltid tilgjengelig Varmepumpe/ Kjølemaskin Energi hentes ut av grunnvann via veksler før det dumpes mot kalde brønner Grunnvann med C pumpes fra grunnvanns-brønner Kilde: Geoenergi AS

27 Prinsipp, Kjøle-modus (Oppvarming) Kjøling Varme kan tas ut ved behov, restvarme dumpes mot grunnen via dumpeveksler Varmepumpe/ Kjølemaskin Kjølemaskin starter dersom frikjøling ikke er tilstrekkelig Frikjøling via veksler dekker grunnlast for kjøling Kaldt grunnvann pumpes fra grunnen Kilde: Geoenergi AS

28 Avantor Nydalen - Et av Europas største geoenergianlegg Bygningsareal : m2 Energibrønner :160 à m Felles varme- og kjølesentral Nærvarme / Nærkjøling

29 Avantor Nydalen, april 2003

30 Sandetun sykehjem (Sande kommune) - Oppumpet grunnvann Prosjektert og bygget av Geoenergi AS m2, VP-effekt : 180 kw Tilbakebetalingstid : 6,1 år

31 Rove gård Nytt sykehjem, Holmestrand kommune Prosjektert og bygget av Geoenergi AS Ferdigstilt des Oppv. areal: 9000 m2 18 brønner à 300 meter VP-effekt : 280 kw

32 Rove gård g Nytt sykehjem, Holmestrand Prosjektert og bygget av Geoenergi AS Stempelkompressorer Rørkjelfordamper /-kondensator Kuldemedium R134A

33 Eksempel på montering av luft-luft varmepumpe

34 Først monteres braketter som vanlig

35 Så heises utedelen på plass med tau denne gang... Det er jo praktisk med 2 mann til jobben...

36 Deretter festes utedelen forsvarlig med bolter... mens hjelperen henter kaffe...

37 Begge sider må festes ordentlig...

38 Hvilken etasje var det igjen? 16 eller 15?

39 Heldigvis bare 15...

40 TAKK FOR OPPMERKSOMHETEN