Energibrønner i samspill med solenergi.

Transkript

1 Energibrønner i samspill med solenergi. Nye løsninger for utnyttelse av geoenergi. Et seminar i regi av Asker kommune. Asker Kulturhus Multisalen, 24. mars 2017 Petter Hieronymus Heyerdahl, Institutt for matematiske realfag og teknologi, NMBU Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 1

2 Fremtidens hus skal bruke mindre energi. I dag brukes den slik: Lys, kjøleskap, fryseboks, komfyr, PC, TV 70-80% Kan erstattes av lavkvalitets varme Romoppvarming 55-60% Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 2

3 Hvordan kan vi redusere tilført energi til bygget? Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 3

4 Varmepumpe gjør at vi kan bruke mindre energi til oppvarming Så er det fristende å ha det litt varmere i huset og å kjøle om sommeren Da spares ikke så mye energi likevel Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 4

5 Solceller produser egen strøm på taket. Du kan bli plusskunde. Gir mest strøm når vi trenger den minst. Selges til spotpris. Plusskunden kjøper strøm tilbake til full pris. Ja, huset går i null eller til og med positivt på energi. Men strømnettet belastes to ganger - med effekt. Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 5

6 Godt isolerte hus krever tykke vegger og tak Huset i skogen på Lian i Trondheim Kilde: Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 6

7 Vi sparer energi ved å isolere husene mer og gjøre dem tettere Men: god isolasjon krever tykke vegger tette hus kan gi dårligere inneklima husene må ventileres mer Kilde: Varme og bad. Vb.no husene blir dyrere Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 7

8 Gjenvinning av energi. Gir god luft inne Fordeler varmen jevnt Men Tar plass Krever vedlikehold Bruker energi til drift av vifter Støyer Høy investering Begrenset levetid Kilde: Byggforskserien, Oktober 2015, ISSN , Balansert ventilasjon i småhus, Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 8

9 TEK trappen for boliger TEK = Byggeteknisk forskrift Utslipp Pris 07 Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 9

10 Solen er generøs. Huset bruker kwh i året Til høsten er all takvarmen borte. Vi må varme huset med annen energi tilført utenfra Energibrønner i samspill med Kilde: solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 10

11 Kan vi flytte solvarme fra sommer til vinter? SESONGLAGRING AV VARME. Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 11

12 Flatplate solfanger på Energilaben, NMBU Ref: ASV.no. 18m 2 fangere. 86% effektivt fangerareal Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 12

13 Boring av energibrønn Grunne brønner (h < 60m) Diameter brønner: mm Tillater topphammer. Lett maskin. Billigere hull. Energibrønner i samspill med solenergi Kilde:viivilla.no Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 13

14 Eksempel på stort anlegg i drift. Drake Landing Solar Community, Alberta, Canada 52 boliger á 150m solfangere á 2.9m 2 Totalt areal solfangere: 2300m 2 Areal solfanger per bolig: 45m 2 100% av romvarmebehovet dekket siste år. Kilde: Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 14

15 Borehole Thermal Energy Storage (BTES) Brønnplan i Alberta 144 brønner 3 per bolig. Brønndiameter: 150mm 37m dype 40mm U-rør kollektorer 6 brønner i serie pr streng Varmeste brønn i senter 80 C i senter sensommers 2.25m intern avstand Total diameter 35m Volum m 3 Parken isolert på toppen Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 15

16 Tilstand Drake Landing eksempel 1: Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 16

17 Tilstand DLSC eksempel 2: Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 17

18 Nøkkeltall fra Drake Landing, Canada (DLSC). I drift siden m 2 solfangere per bolig Totalt høstet solenergi: kWh Solfangernes ytelse: 486kWh/(m 2 år) Total solenergi levert til brønnparken kWh ( ) Total energi gjenvunnet fra parken kWh Gjenvinningsgrad (Energi opp)/(energi ned) = 381MWh/574MWh = 66% Normal gjenvinning ca. 50%, stadig stigende. Kilde: Energy Report Summary for June Periode: 1/7-13 til 30/ Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 18

19 Effektivitet for flatplate solfangere med glass T AMB = +10⁰C ΔT=25K T COLL = 35⁰C Temperature difference ΔT = T COLLECTOR - T AMBIENT (K) 20⁰C 50⁰C Eksempel: Gjennomsnittlig kollektortemp,t COLL = 35⁰C og Utetemp T AMB = +10⁰C. Da blir ΔT = 25K. Ved moderat innstråling på 600W/m 2 kan virkningsgraden bli rundt 68%. Et normalt hustak på 70m 2 vil på dette tidspunkt høste 600W/m 2 68% 70m 2 = 28kW Source: Volker Quashning, Renewable Energy World, 02/2004 pp Norwegian University of Life Sciences 19 Hochschule für Technik und Wirtscaft Berlin

20 Demonstrator ved NMBU Resultatene fra Drake Landing viser at boligfelt kan varmes 100% med solenergi hele året. Klimaet der borte er sammenliknbart med vårt (GD ca. 5000) Vi vil med demonstratoren på NMBU se om: - Prinsippet kan dekke varmebehovet for én enkelt bolig. - Uten varmepumpe. - Kan deler av eller hele kostnaden for anlegget dekkes ved at bygget blir enklere, det vil si tillate lavere TEK-klasse? Åpner for økt bruk av massivtre. Vi har rikelig med energi. Energien er samlet, lagret og brukt lokalt. Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 20

21 Oppgave: Gjenvinne 25% av takvarmen kwh kwh kwh kwh Energibrønner i samspill med Kilde: solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 21

22 Demonstrator ved IMT på NMBU. Brønnhus på 50m 2 over en liten brønnpark Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 22

23 Demonstrator ved IMT Skisse av varmelager 3m Nivå grunnvann Løsmasser 16m Aktivt lagervolum ca. 1500m 3 Varmekapasiet ca kwh/k Fast berg 42m Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 23

24 Fra byggingen Studenter har lagt ned over 1000 timer. Tusen takk! Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 24

25 Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 25

26 Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 26

27 Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 27

28 Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 28

29 Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 29

30 Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 30

31 Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 31

32 Brønnhus og solfangere ved NMBU Her kommer det 4 solcellemoduler på 1kWp for drift av pumpene for lading av brønnene 64m 2 aktiv flate Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 32

33 Hva kan vi oppnå med sesonglager for varme? To smakebiter: Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 33

34 Tynnere vegger gir mer plass inne Et hus på 12x8m = 96m 2 har omkrets 40 meter 20 cm tykkere yttervegg stjeler 40m x 0,2m = 8m 2 på samme grunnflate. Et ekstra rom Mer hus for pengene Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 34

35 Rimeligere drift og vedlikehold av huset Gratis energi Fjernet mange av de komponenter som krever vedlikehold Redusert renhold av ventilasjonsanlegget I kombinasjon med solceller kan huset bli selvforsynt med energi Fritidshus kan holdes evigvarme uten tilgang på strøm: Forenkler vannanlegg, helårs drift av toalett og kompost, lagring av mat, vanskelige tomter kan få høyere verdi, gunstig for enkelthytter. Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 35

36 Ja, dette ser lovende ut. Demonstratoren på NMBU er støttet av: Anergy AS og Innovasjon Norge Sponsorer: Moelven, Hunton, Isola, Nexans, Lavenergisystemer Takk for oppmerksomheten Energibrønner i samspill med solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 36