Kan bygninger holdes varme av solvarme hele året? REGIONAL KONFERANSE OM ENERGISMARTE BYGG i Telemark, Buskerud og Vestfold Bølgen kulturhus, Larvik, 11. januar 2018 Petter Hieronymus Heyerdahl, NMBU Arrangør: Sesonglagring av solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 1
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% Sesonglagring av solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 2
Hvordan kan vi redusere tilført energi til bygget? Sesonglagring av solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 3
Veien vi velger: Gå nedover TEK-trappen: TEK = Byggeteknisk forskrift Byggeteknisk forskrift Utslipp Pris 07 Sesonglagring av solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 4
Solen er generøs, men tar vi imot tilbudet? Huset bruker 15.000 kwh i året Til høsten er all takvarmen borte. Vi må varme huset med annen energi tilført utenfra Sesonglagring av solenergikilde:www.sveberg-panorama.no Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 5
Kan vi flytte solvarme fra sommer til vinter? SESONGLAGRING AV VARME. Sesonglagring av solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 6
Solvarmen lagres i energibrønner ved eller under huset. Når solen skinner mottar panelene høy effekt. Det trengs stor strømning av vann for å lede varmen ned i grunnen. Varmt vann er lett og skal presses ned i brønnene (25-70 m dype). Kaldt vann er tungt og skal løftes opp av brønnene. Alt dette krever relativt høy pumpeeffekt. (Maksimalt 300 400W for en enebolig) Dette er greit, for når solen skinner kan vi ha god tilgang på elektrisk effekt fra solceller som også er på taket. Sesonglagring av solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 7
Opptak av varme om vinteren Fangerne er tømt for vann, fryser ikke i stykker. Lett, varmt vann fra parken vil opp Tungt, nedkjølt vann fra varmeanlegget vil ned. Oppvarmingen går med svært lite tilskudd av pumpeeffekt kanskje helt av seg selv? Dette passer bra, for når det trengs varme kan prisen på strøm være høy. Sesonglagring av solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 8
Eksempel på stort anlegg i drift. Drake Landing Solar Community, Alberta, Canada 52 boliger á 150m 2 800 solfangere á 2.9m 2 Totalt areal solfangere: 2300m 2 100% av romvarmebehovet dekket siste år. Kilde: http://www.dlsc.ca/ Sesonglagring av solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 9
Borehole Thermal Energy Storage (BTES) Brønnplan i Alberta 144 brønner 3 per bolig. 37m dype brønner. 80 C i senter sensommers. Diameter park: 35m Volum park: 25.000m 3 Parken isolert på toppen. Sesonglagring av solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 10
Tilstand DLSC eksempel: Sesonglagring av solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 11
Nøkkeltall fra Drake Landing, Canada (DLSC). I drift siden 2007. 45m 2 solfangere per bolig Totalt høstet solenergi: 1,1 GWh Solfangernes ytelse: 500 kwh/(m 2 år) Total solenergi levert til brønnparken 574.000 kwh (2013-2014) Total energi gjenvunnet fra parken 381.000 kwh Gjenvinningsgrad: (Energi opp)/(energi ned) = 381MWh/574MWh = 66% Kilde: Energy Report Summary for June 2014. Periode: 1/7-13 til 30/6-14. http://www.dlsc.ca/reports/jul2015/dlsc_june2014reportsummary_v1.0.pdf Sesonglagring av solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 12
Demonstrator ved NMBU Vi vil med demonstratoren på NMBU se om: - Kan prinsippet 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? Viktig: Energi fanges, lagres og brukes lokalt. Sesonglagring av solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 13
Demonstrator ved NMBU Skisse av varmelager 50m 2 3m Nivå grunnvann Løsmasser 16m Aktivt lagervolum ca. 1500m 3 Varmekapasitet ca. 1000 kwh/k Fast berg 42m Sesonglagring av solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 14
Demonstrator med solfangere ved NMBU Plass til solcellemoduler for drift av pumpene for lading av brønnene 64m 2 solfangere Sesonglagring av solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 15
15.000 kwh 40.000 kwh Energibalanse, småhus Huset trenger 15.000kWh varme i året. Varmen tilføres, strøm, ved, pellets, varmepumpe, solfanger, PV. 40.000 kwh Neste sommer er all varmen tapt. Men, på dette taket strømmer det inn 80.000kWh solenergi i året. Solfangerne høster 40.000kWh 15.000 kwh 15.000 kwh Halvparten tapes. Resten til sesonglager. Bakken er lageret. Mye tapes. (Jo større lager, dess mindre relative tap) 15.000kWh varmer huset i den kalde årstid. 25.000 kwh Huset selvforsynes med varme til evig tid. Sesonglagring av solenergi Kilde:www.sveberg-panorama.no Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 16
Noen nøkler for suksess: Lav temperatur i varmelageret gir høyere virkningsgrad for solfangerne. Lav lagertemperatur gir mindre tap - høyere gjenvinning. Lav temperatur i nærvarmenettet gir mindre tap. Lavtemperaturdistribusjon gir mindre tap. Store lager gir høyere gjenvinning. Sesonglagring av solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 17
2GWh Kan unge bygninger hjelpe gamle så begge går i null på energi? 60 boliger Stor gammel bygning trekker 1GWh per år 1GWh = 15MWh/bolig 1GWh fra boligene 100m 2 tak fanger 50MWh per bolig 3GWh fangst 3GWh 200.000m 3 1GWh tap Sesonglagring av solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 18
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 Sesonglagring av solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 19
Rikelig tilgang på rimelig varme gir forenklet bygging og lavere kostnad: Eksempler: Naturlig ventilasjon med vanlige ventiler (styrt lekkasje) Eller ventiler med varmegjenvinnere i hvert rom. Trekker 3W, gjenvinner 90% Sesonglagring av solenergi Kilde: Lavenergisystemer.no og Clas Ohlson Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 20
500.000 kwh Arealparadokset: Lave bygg er en fordel 1000m 2 Til rådighet under taket: 250kWh/m 2 250.000 kwh varme per år. Varmelager Eksempelbygning: Maxbo på Ås Sesonglagring av solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 21
Finnes det en bjellesau? Ja, det finnes en kommune som satser på slike løsninger. Kommunen skal bygge en ny idrettshall der sesonglagring av solenergi benyttes. Kommunen vil prøve alternativer til konvensjonell ventilasjon. Løsningene skal kombineres med bruk av massivtre. Kommunen satser på ungdom og har ansatt en master i eiendom og to i miljøfysikk og fornybar energi. Alle utdannet ved NMBU. For mer informasjon kontakt: Kommunalsjef Teknisk, Geir Kjellsen, Horten kommune. Sesonglagring av solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 22
Ja, dette ser lovende ut. Demonstratoren på NMBU er utviklet i samarbeid med Anergy AS og støttet av Innovasjon Norge. Sponsorer: Moelven, Hunton, Isola, Nexans, Lavenergisystemer, GPA. Takk for oppmerksomheten Sesonglagring av solenergi Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 23