Terralun - energilagring i grunnen - brønner Månedens tema, Grønn Byggallianse Nær nullenergibygg 13.3.2013 Randi Kalskin Ramstad, Asplan Viak og NTNU Institutt for geologi og bergteknikk Per Daniel Pedersen, Asplan Viak
Disposisjon Grunnleggende om grunnvarme Hva er grunnvarme og hva er ressursgrunnlaget? De to vanligste typene grunnvarmeanlegg Energilagring Balanse og lademuligheter Dimensjonering i egnet programvare» Geologi løsmassetykkelse og varmeledningsevne» Temperatur i grunnen» Effekt- og energiuttak i sammenheng» Grensesnittet mellom energibrønnene og varmepumpa Terralun på Ljan skole Fra idé til etablering og drift erfaringer og veien videre
Grunnvarme er energi lagret i grunnen Foto: T. Grenne Stråling fra sola Geotermisk energi Kombinert kjøling og oppvarming
Rapport kan leses her
Lukket system borehull med kollektorslange Vanligst Kan etableres i hele Norge Driftssikkert Evigvarende borehull Nærhet til bruker 4 m fra fyrrom Boredybder 100-250 m Borediameter 11,5 eller 13,9 cm Borekostnader: Fjell: ca 200 kr/m + mva Løsmasse: ca 5-700 kr/m ekstra + mva 200 m borehull ca 65-70 000 kr inkl grøft til vegg Væske-vann varmepumpe Oppvarming og kjøling Grunnvannsnivå NGU Aktiv boredybde Alle størrelser Dimensjonering: Se effekt- og energibehov i sammenheng
Åpen løsning - grunnvann NGU Kan produsere mye og rimelig varme og kjøling ved gunstige forhold Uttak av grunnvann best egnet i sand- og grusavsetninger For middels til store anlegg Avhengig av geologi Krever god vannkvalitet, grunnvannstemperatur høyere enn 3-4 C og detaljerte forundersøkelser
Energilager sesonglagring av varme og kjøling Balansert: Varme inn = varme ut
Fra vanlig ubalanse
Til energibalanse Varme Kjøling /lading
Alternativer for lading av energibrønner Uteluft Sol Elvevann Sjøvann Spillvarme Foto: M. Kallhovd Foto: Solvarme.no Kjøling Fra Til Foto: P.D. Pedersen Permafrost Kilde: Göran Hellström
Dimensjonering i egnet programvare Geologi løsmassetykkelse og varmeledningsevne» Fra kart eller boringer (brønner eller geotekniske boringer)» Fra termisk responstest eller laboratoriemålt varmeledningsevne T inn F Temperatur i grunnen - kan bruke årsmiddeltemperatur T ut Se effekt- og energiuttak i sammenheng» Høyt effektuttak kort brukstid» Lavt effektuttak lang brukstid Grensesnittet mellom energibrønnene og varmepumpa» Hvilken temperatur er det ønskelig at varmepumpa skal ha inn på fordamperen?» Virkningsgrad COP og SPF?
Ljan skole i Oslo Bakkesolfanger 24 brønner á 200 m
Ljan skole - bakkesolfanger
Vår 2009: Undervisningsbygg i Oslo inviterte til:
Foreslått løsning - hovedelementer Solfanger i kombinasjon med et borehullsbasert energilager Gratis solenergi om sommeren Solenergi lagres i grunnen til bruk om vinteren. En varmepumpe henter varme fra grunnen og foredler den til riktig temperaturnivå. Avansert styring sørger for maksimalt utbytte fra systemet Spisslast kan være el., biofyringsolje, etc
Måling av solbidrag
Erfaring fra drift. Solbidrag sommeren 2012 Energiforbruk olje Overskudd fra Energiforbruk olje Overskudd fra ergiforbruk 2010 inkl. energidekningsgrad skoleplass, Energiforbruk Ljan - 2010 inkl. energidekningsgrad skoleplass, Ljan - olje 2010 kwh/mnd] [kwh/mnd] Måned 10%. olje Til 2010 lading [kwh/mnd] Målt solbidrag [kwh/mnd] [kwh/mnd] 10%. Til lading [kwh/mnd] 75 628 Jan 71 846 75 628 71 846 57 501 Feb 54 626 57 501 54 626 37 935 Mar 36 038 37 935 36 0389 216 12 179 Apr 11 570 1219 179467 11 570-19 467 3 584 Mai 3 405 334 584180 3 405 28 039 34 180 383 Jun 364 46 383228 364 30 126 46 228 - Jul - 39-761 - 32 649 39 761 169 Aug 160 32 169319 160 29 464 32 319 11 361 Sep 10 793 11 361 9 915 10 793 22 147 9 915 29 895 Okt 28 401 29 895 28 4015 099 62 931 Nov 59 784 62 931 59 784 89 222 Des 84 761 89 222 84 761 380 788 SUM361 749 380181 78871 361 749 156 740 181 871 Målt [k
300 Logging av levert effekt 0,00 250-2,00-4,00 200-6,00 kw 150-8,00 Temp 100-10,00-12,00 50-14,00 0 14.1. 15.1. 16.1. 17.1. 18.1. 19.1. 20.1. -16,00 Levert effekt pr time i uke 3 2013. Ca 250 kw dagtid når ventilasjon har drift, og Ca. 70 90 kw utenom driftstid på skolen når ventilasjon står.
Levert energi fra varmepumpe og oljekjel 9.1-18.2.13
11/3-2013 kl 0900, - 10 ute, full effekt.
11/3-2013 kl 0900, - 10 ute, full effekt. Legg merke til sol 399 W/m2, og allerede +0,4 i overflate på asfalt. Oljekjel ikke innkoblet denne morgen
Økonomi Investering ca. 8,5 mill kr Derav pilot ca. 2,2 mill kr Ombygging eksisterende anlegg ca 2,5 Rest investering 3,8 mill kr Besparelse ca. 150 000 kr pr år Pay back: mer enn 20 år Kostbart å bygge om gamle anlegg
Erfaring fra oppstart desember 2011 til i dag Utfordring å bygge om gamle 80/60 til VP drift Også spisslastkjel på Bioolje en del oppstartsproblemer VP satt i drift i desember 2011 ekstra oppfølging gjennom julehelg Lading av ca. 157 000 kwh fra den 1400 m 2 store bakkesolfangeren på skoleplassen (beregnet 180 000 kwh - dårlig sommer!?) Vanskelig å få oversikt over loggingen. Feilplasserte loggere, loggefeil mm. Viktig å med oppfølging.
Oppsummering Grunnvarme er fornybar energi lagret solvarme i grunnen Potensialet for grunnvarme er stort. Energilagring husk balansen, ladealternativer og god dimensjonering Terralun Spennende og tverrfaglig prosjekt og konsept. Testkjøring og oppstart av anlegget på Ljan skole gikk bra. Oppfølging og vitenskapelig dokumentasjon av ytelser er viktig. Kvalitetssikring og tilgjengeliggjøring. Brønner (200 m) på trange tomter fungerer ikke over tid uten lading. Logging er krevende og må følges opp. Om 5-10 år finnes det mange Terralun -anlegg!