Notat Energiutredning for Gystadmyr psykiatrileiligheter Skrevet av: Side: 7 RiEnergi Katja Tretiakova, KS RiEnergi Kari Ekker Dato: 05.09.13 Prosjekt nr. / Prosjekt: Psykiatrileiligheter_Gystadmyr Tittel: Energiutredning Alternativer til energiforsyning Kopi: PGL, PL, ARK, RIV Energiutredning - Alternativer til energiforsyning Denne rapporten har til formål å danne grunnlag for valg av oppvarmingskilde for Gystadmyr psykiatrileiligheter. Nye Gystadmyr psykiatrileiligheter har TEK10 som energimål. TEK10 stiller krav til at det ikke skal installeres oljekjeler som grunnlast i nye bygg. Det må dokumenteres at 60 % av byggets varmebehov dekkes av andre energikilder enn fossilt brensel eller elektrisitet. Ved prosjektering av varmesystemer brukes begrepene grunnlast og spisslast. Grunnlasten skal dekke inntil 60 % av effektbehovet (kw) til oppvarming, og dette tilsvarer som regel ca. 80 % av det årlige energibehovet (kwh/år) til oppvarming. Den resterende andelen på 40 % av effektbehovet og ca. 20 % av energibehovet kalles spisslast. Det anbefales at reservelast legges inn som samme kjel som benyttes til spisslast. Ved Gystadmyr psykiatrileiligheter skal det benyttes varmeanlegg basert på vannbåren distribusjon av varme (gulvvarme, vannbårne varmebatterier i ventilasjonsanlegg o.l) Effektbehov totalt til oppvarming (romoppvarming, ventilasjon og tappevann): ~80 kw Grunnlast 60 %: ~48 kw Spisslast/reservelast 100 %: ~80 kw Oppvarmet areal: 1600 m² Årlig energibehov til romoppvarming, ventilasjon og varmtvann er estimert til 120 000 kwh/år Alternativer til grunnlast: Varmepumpe. Varmepumper kan hente varme fra grunnvann, fjellgrunn, jord, luft (både utendørsluft og avkastluft), innsjøer, elver og sjøvann. Varmen har et lavt temperaturnivå og omdannes til varme ved et høyere temperaturnivå via trykk og en væske som koker ved lave temperaturer. Varmen kan dermed utnyttes til oppvarming i vannbårne varmeanlegg. 1
Bergvarme er her vurdert som den mest aktuelle varmekilde for varmepumpe. Dette kan være en kostbar investering, men gir de laveste energikostnadene. Fordelen med bergvarme er jevn temperatur hele året og opptakssystemer ligger godt beskyttet i borehullene. Ved bruk av borehull (energibrønner) vil investeringen øke i forhold til dybde ned til fjellgrunn. Vanligvis bør det ikke være mer enn 15-20 meter ned til fjell. Grunnundersøkelser på tomta vil kunne avdekke dette. Det er behov for årlig service av anlegget. Det er utført grunnundersøkelse på byggetomten for Nye Nordkisa skole som ligger i samme område som Gystadmyr leiligheter. Grunnundersøkelsen konkluderer med at det er fjell fra 14,3 m til 23,5 m, og at grunnvann ligger 4,5 m under terreng. Løsmassene består av sand og grus. Kjel for fast biobrensel (pellets, briketter, flis). Driftsmessig krever denne løsningen mest da det faste brenselet kan sette seg fast under drift, driftspersonell må derfor være påpasselig med å følge opp alarmer fra anlegget for å unngå driftsstopp. Dette er avhengig av hvilken teknologi som benyttes, og man kan også få egne varmesentraler som ikke er driftskrevende. Det er også mulig å sette ut drift av varmesentralen til andre aktører på markedet enn kommunes egen driftsavdeling. Løsningen er plasskrevende pga. behov for silo til brensel, silo plasseres enten innendørs eller utendørs. Leveranse av brensel fører til at tunge og store kjøretøy må ha tilgang til silo. Brensel kan leveres utenfor brukstid. Biokjel i byggets fyrrom krever også pipe til røykgassen. Det er en enkelt installasjon av varmesentralen dersom man velger ett alternativ med prefabrikert fyrhus inkl. silo. Et biobrenselanlegg vil ofte dimensjoneres for 50-60 % av det totale effektbehovet over året. Bioenergi vi da typisk dekke 80-85 % prosent av energibehovet. Merkostnaden for å kjøpe en kjel med større effekt er relativt beskjeden, men dette kan gå utover muligheten til å bruke anlegget ved lav last. En bioenergikjel kan normalt ikke reguleres ned til mindre enn 20-30 % av maksimal kapasitet. Lavere last fører ofte til at forbrenningen blir ufullstendig, hvilket får konsekvenser som økte utslipp, økt slitasje på ovnen og økt behov for vedlikehold. Kjel for flytende biobrensel (bioolje). Høy toppeffekt. I motsetning til en varmepumpe kan biooljekjel dekke hele oppvarmingsbehovet, også i de kaldeste periodene. Det er ofte i disse periodene at strømprisen er høyest. Kjelen er automatisk styrt og kan reguleres trinnløst. Ved bruk av biofyringsolje må det installeres et varmeelement i brenselstanken slik at biofyringsoljen holder seg over 15 C, evt. kan tan ken isoleres godt eller plasseres innendørs. Ved bruk av varmeelement vil det føre til noe lavere årsvirkningsgrad for et biofyringsoljeanlegg i forhold til et fossil oljefyringsanlegg. For øvrig vil et oljefyringsanlegg kunne benyttes til både fossil fyringsolje og til biofyringsolje. Anlegget kan enkelt konverteres fra biofyringsolje til fossil olje, da det kun er å skifte brensel på tanken og evt. skifte dyser i brennere (enkel jobb for fyringsteknikere som har service på oljefyringsanlegg). For konvertering tilbake til biofyringsolje må det i tillegg gjennomføres en rens av brenselstanken først. Det er få leverandører på markedet, men de som finnes er pålitelige og garanterer levering. For øvrig en veldig enkel driftssituasjon, tilsvarende som for tradisjonelle oljekjeler. Leveranse av brensel fører til at tunge og store kjøretøy må ha tilgang til påfyllingstank. Brensel kan leveres utenfor brukstid. Solfangere. Boligblokker er et eksempel på bygg med forholdsvis jevnt varmtvannsforbruk hele året. Tilgangen på solvarme varierer svært mye over døgnet. For å kunne lagre varme er det nødvendig med et relativt stort varmelager. Vil ha problemer med lønnsomhet for å dekke hele oppvarmingsbehovet. Gir en kostbar investering i forhold til de øvrige alternativene, men gir en lav energikostnad dersom løsningen dimensjoneres til rette størrelse. Gir tydelige positive signaler om at dette er et miljøbygg da solfangere plasseres synlig på tak eller fasader. 2
Alternativer til spisslast og reserve: Kjel for flytende biobrensel (bioolje). Som spisslast har denne kjelen de samme fordeler og ulemper og kostnader, som nevnt for grunnlast. Biofyringsolje har en holdbarhet på 2 år på tank før den kan begynne å harskne, og den er derfor egnet til å benyttes som spisslast. Tilsvarende som for fossil olje så må det beskrives hvilken kvalitet som er ønskelig på biofyringsolje. Leverandør er forpliktet til å levere biofyringsolje etter en gitt spesifikasjon. Kjel for gass (fossilt brensel). Enkel driftssituasjon, tilsvarende som for tradisjonell oljekjel, krever prosjektering i hht eksplosjonsfare og plassering av brenselstanker. Fossilt brensel, men mer miljøvennlig enn andre fossile brensler. Ved bruk av propangass stilles det i tillegg krav til plassering av tank og utstyr med tanke på fare for eksplosjon og lekkasjer. Brenselstanken kan stå utendørs over bakkenivå eller være nedgravd. Over bakkenivå krever god plass fordi tanken skal være inngjerdet og ha en god avstand til omkringliggende bebyggelse. Det er vanlig at leverandør står som eier av propangasstanken, og er dermed også ansvarlig for oppfølging av sikkerhet og lovpålagte kontroller av propangasstanken. Kondenserende gasskjeler benyttes i utgangspunktet til vanlige sentralvarmeanlegg, men på grunn av den ekstremt lave returtemperaturen kjelen arbeider med, vil den egne seg spesielt godt i forbindelse med varmepumpe, som varmekilde nr. 2, for bruk i overgangsperioder, for gulvvarme og for øvrig under forhold der en har lav returtemperatur. El-kjel. Enkel driftssituasjon. Gir høye driftskostnader da det er behov for denne spisslasten i perioder hvor prisen på elektrisitet er høyest. Ulempen med bruk av elkjel som reservelast er at det kan bli behov for denne reservelasten i en periode hvor prisen på elektrisitet er høy og tilgjengelighet til effekten i hovednettet til Hafslund Nett kan være lav pga. stor belastning (kalde perioder). Elkjelen må stå som fastkraft, i motsetning til utkoblingsbar kraft som er et billigere alternativ ved bruk av elkjeler, men som ikke kan benyttes til reservelast. Dermed må elkjelen ha et fastkraft-abonnement. Abonnementet vil gi en årlig kostnad selv om elkjelen ikke er i bruk. Bruk av elektrisitet til oppvarming er ikke å anse som et miljøvennlig valg. Investeringskostnaden er lavere enn dersom man hadde installert en ekstra biofyringsoljekjel til reservelast. Service på elkjeler er mindre omfattende enn service på biofyringsoljekjeler og varmepumper. Bruk av elkjel er et driftssikkert alternativ. Her må det undersøkes om det er nok effekt tilgjengelig til fyrrom (ref. RIE), slik at det er mulig å installere en elkjel som reservelast. 3
SAMMENLIGNING ALTERNATIVER Grunnlast Kostnader er hentet fra tilbud fra leverandører og kan ettersendes ved behov. Energikilde grunnlast 60 % effekt Varmepumpe 60 % av effektbehovet Biopellets 60-100 % av effektbehovet Bioolje 60-100 % av effektbehovet Solfangere 30 % av energibehovet Fordeler Ulemper Investerings nivå 80 kw Lav energipris, drift- og vedlikeholdkostnader. Lang levetid. Kan også benyttes til frikjøling Lav energipris. Fornybart brensel. Driftssikkert, fornybart brensel. Kan benyttes uten bruk av spisslast. Signaleffekt om miljøbygg, godt egnet til oppvarming av tappevann ved stort tappevannsbehov, automatisk drift og lave driftskostnader Høy investering. Trenger spisslast. Forholdene må ligge til rette for utnyttelse av bergvarme. Ikke behov for å lagre brensel Høy investering. Krever mer oppfølging under drift. Brenselstransport via store, tunge kjøretøy. Krever lagringsplass til pellets. Pellets bør lagres i en brannsikker beholder. Normalt høyere driftskostnader enn for f.eks varmepumper Høye energipriser. Brenseltransport via store, tunge kjøretøy. Få leverandører av brensel. Krever innendørs plassering av brenselstank. Kan avgi noe lukt om oljen blir harsk Kan ikke benyttes til hele grunnlast-behovet. Ideelt i kombinasjon med varmepumpe. Trenger back-up i perioder hvor solinnstråling er for lav. Høy investering 800-900.000,-(inkl energibrønner) + kostnader til spisslast 450-550.000 + kostnader til spisslast 250-350.000,- (inkl nedgraving av biooljetank) Ca 200.000,- (72 m² solfanger inkl montering) + kostnader til grunnlast og spisslast Historisk energikostnad for levert energi 2013 20-25 øre/kwh 2013) 35-36 øre/kwh 2013) 67 øre/kwh 2013, bioolje følger prisen på fossil olje, men ligger litt under denne, ref. ECO1) 40 øre / kwh (pris fra leverandør). Selve energikilden er gratis solvarme. Prisen er basert på standard avskrivning over 15 år. 4
SAMMENLIGNING ALTERNATIVER Spiss/Reservelast Kostnader er hentet fra tilbud fra leverandører og kan ettersendes ved behov. Energikilde spisslast/reserv elast 100 % av effektbehov. Bioolje 100 % Gass (propan) 100 % El-kjel 100% Fordeler Ulemper Investeringsn ivå (80 kw) Driftssikkert, fornybart brensel. Driftssikkert, lang levetid Driftssikkert Lav investering. Høye energipriser. Brenseltransport via store, tunge kjøretøy. Få leverandører av brensel. Krever innendørs plassering av brenselstank. Kan avgi noe lukt om oljen blir harsk Fossilt brensel, krever pipe og sikker utendørs plassering av tank, stilles også krav til plassering av fyrrom og areal for påfylling av brensel, brenseltransport via store, tunge kjøretøy Høy energipris ved bruk som spisslast, ikke fornybar energi Historisk energikostnad for levert energi 2013 300-400.000,- 67 øre/kwh 2013, bioolje følger prisen på fossil olje, men ligger litt under denne, ref. ECO1) 200-300.000,- ( inkl nedgraving av gasstank) 50-55 øre/kwh 2013) 60-100.000,- 60-90 øre/kwh 2013 ) + effektkostnader Elkjel på 80 kw kan tilsvare kostnader på 95 kr/kw/måned. Det tilsvarer f.eks en ekstra effektkostnad på kr. 7600 i vintermånedene 5
ANBEFALT LØSNING FOR ENERGIFORSYNING En detaljert lønnsomhetsberegning over byggets levetid kan foretas for kombinasjon av flere alternativer til energiforsyning. På bakgrunn av ovenstående informasjon anbefales det bruk av varmepumpe med energibrønner i fjell (bergvarmepumpe) til oppvarming ved Gystadmyr psykiatrileiligheter. Grunnlast: varmepumpe som henter varmen fra grunn (fjell) Topplast/reserve: bioolje Begrunnelse for anbefalingen: Løsningen er både driftssikker og gir lave energi- og driftskostnader. Den økte summen til investeringen i forhold til de andre alternativene vil oppveies i kommunens økonomi i løpet av installasjonens levetid pga. lavere driftskostnader til energibruk. En varmepumpe kan også reverseres og benyttes som kjølemaskin, evt. kan borehull benyttes til kjøling ved kun å benytte sirkulasjonspumpen til drift av systemet, dette vil være positivt for levetiden av brønnparken. Energiforsyningen består av miljøvennlige energikilder og er et signal om at kommunen tar ansvar for miljøet, både nå og fremover i tid. Dersom varmepumpe ikke er mulig pga. uegnet grunnforhold eller grunnforhold som fører til dårlig lønnsomhet for løsningen, anbefales det følgende: Grunnlast: Varmesentral inkludert silo plassert utendørs, fyring med pellets og/eller flis. Topplast/reserve: bioolje Begrunnelse for anbefalingen: Løsningen er både driftssikker og gir lave energi- og driftskostnader. Installasjonen er enkel dersom det velges en løsning med prefabrikert fyrhus inkl. silo. Energiforsyningen består av miljøvennlige energikilder og er et signal om at kommunen tar ansvar for miljøet, både nå og fremover i tid. Bruk av varmepumpe vil gi et lønnsomt, driftssikkert og miljøvennlig resultat sett i byggets levetid. Vår anbefaling til energikilde som spiss/reservelast er i følgende rekkefølge med hensyn til både økonomi og miljøvennlighet: 1. Biofyringsolje 2. Gass (propan) 3. Elektrisitet (Elkjel) Driftssikkerhet vedr. biofyringsoljeanlegg avhenger av at byggeier sørger for å følge med på nivået i brenselstanken, slik at leverandør har noen dager på levering (tilsvarende som for levering av fossil fyringsolje). Byggeier må også beskrive for leverandør en slik kvalitet på biofyringsoljen at det ikke fører til driftsstans pga. f.eks feil viskositet eller urenheter i produktet (tilsvarende som for beskrivelse av kvalitet på fyringsolje). Dersom ovenstående følges skal det ikke være problemer med levering av biofyringsolje til ønsket tid. Sikkerhet ved bruk av gasskjel vil være enkelt å oppfylle hvis tanken er nedgravd i grunn. Leverandør av gassen står ofte som eier av brenselstankene og sørger for oppfyllelse av sikkerhetskrav og periodiske kontroller. 6
Energimerke Følgende energimerke kan Gystadmyr psykiatrileiligheter få ved de ulike valgene: Grunnlast Spiss/reservelast Energimerke Varmepumpe (væske-vann) bioolje Pelletskjel bioolje Varmepumpe (væske-vann) gass Varmepumpe (væske-vann) el Energimerkene over er veiledende og er kun en pekepinn på hvilken energimerke bygget kan få ved de ulike varmeløsningene. Skalaen går fra A til G, og er laget slik at en bygning som er bygget etter minimumskravene i tekniske byggeforskrifter fra 2010, og ikke benytter solenergi eller varmepumpe til oppvarming, normalt vil oppnå karakteren C. For å få en B må bygningen ha en høyere energistandard, noe som betyr installasjon av varmepumpe eller solenergi til oppvarming og/eller bedre isolasjon og vinduer enn kravene i byggeforskriftene. For å få energikarakter A må normalt alle disse tiltakene være gjennomført. Fargeangivelsen på karakterene viser til hvor stor andel av energikildene som benyttes til oppvarming som består av olje, gass eller elektrisitet. Jo lavere andel av disse energikildene jo bedre farge, hvor mørk grønn er best og rød dårligst. (ref. NVE sin offisielle side for energimerkeordningen www.energimerking.no). 7