Solenergi i fjernvarmenett Linda Pedersen Haugerud Åse Lekang Sørensen (Figur: I. Andresen)
Innhold 1. Status i Europa Solfangeranlegg i fjernvarmenett 2. Forutsetninger for et solfangeranlegg 3. Systemløsninger 4. Erfaringer fra andre solfangeranlegg
Status i Europa Solfangeranlegg i fjernvarmenett Bilde: 8000 m 2 solfangeranlegg i Brændstrup i kombinasjon med kraftvarmeverk
Kilde: Dalenbäck, Chalmers University of Technology (2007)
De 10 største i Europa Navn Eier Areal [m 2 ] Effekt [MW] Årlig prod. [GWh] Start Marstal, DK Marstal FV 18 048 12,9 8,2 1996 2002 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 ] 2 100 3 500 10 000 10 048 7,0 4,5 2000 1 000 8 000 5,6 3,6 2007 8 000 5,6 3,6 2007 7 500 5,3 3,4 1985 1 500 5 500 3,9 2,5 1989 1 100 5 044 3,5 2,3 1997 25 000 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) 5 000 3,5 2,2 2006 1 000 ARCON (DK) 4 900 3,4 2,2 1998 2000 1 200 ARCON (DK) 4 250 3,0 1,9 1996 12 000 ARCON (DK) 453 455 460 440 449 447 Kilde: Jan Erik Nielsen, PlanEnergi, DK
Forutsetninger Solforhold Tilgjengelig areal Kundegrunnlag Tur- og returtemperatur
Maks solintensitet Landvik juni - august 2005-2007 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 jun.05 jul.05 aug.05 jun.06 jul.06 aug.06 jun.07 jul.07 aug.07 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Tilgjengelig solenergi per mnd 2005-2007 for Landvik 2005 2006 2007 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
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
MW 70 53 000 900 60 46 000 200 50 38 000 500 40 30 000 800 30 23 000 100 20 15 000 400 Kundegrunnlag Sommerlast dimensjonerende Variasjon over døgnet/uke/måned for lagringstank 107 000 700 0 Sommereffekt 0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 7 000 8 000
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 900 800 Energi [kwh/m2 og år] 700 600 500 400 300 200 100 0 20 30 40 50 60 70 80 90 100 T_middel solfangere [grader C]
Systemløsning Solfangerens oppbygging Plan solfanger Vakuum-rør, parabol- og trauformede solfangere Systemløsninger for store solfangeranlegg Solfangerenheter på 12 14 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
Mulig systemløsning for FV Kilde: Zinko
Erfaringer fra andre solfangeranlegg
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
Eksempel: Vedlikehold ved Marstal
Klimatiske utfordringer? Erfaringer fra Nykvärn Solfangersystem i Nykvärn Fra 1984 og 91 fram til 2008 Plane solfangere Solfangerareal: 7500 m 2 Markareal: ca 15 000 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
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
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 6,5 216 145 100 75 56 51 Figur: Ramboll