OPPDRAGSLEDER. Ove Thanke OPPRETTET AV. Mikael af Ekenstam

memo01.docx 2012-03-28-14 NOTAT OPPDRAG Nye Frogner Sykehjem RIV OPPDRAGSNUMMER 832924/832925 OPPDRAGSLEDER Ove Thanke OPPRETTET AV Mikael af Ekenstam DATO 09.12.2013 S-33 Strateginotat energi Frognerhagen er et prosjekt med høye mål for trivsel og miljø. For å sikre at den delen som er knyttet til byggets ønskede miljø- og energiprofil blir ivaretatt, er det gjennomført en foranalyse av de mulighetene som er aktuelle som energiforsyning. Videre har det vært en ønske å utforme bygget slik at det oppnår status som passivhus i henhold til NS 3701:2012 - Kriterier for passivhus og lavenergibygninger Yrkesbygninger. Det er utført en dynamisk simulering av bygget, hvor evalueringen viser at dette er mulig å oppnå. Bygget består av to bygninger som oppføres i henholdsvis tre og fire etasjer, knyttet sammen med et sentralt fellesområde/torg. Bygningenes samlede bruttoareal er ca 9000 m2. I det etterfølgende er vedlagt foranalysen. Det vises for øvrig til «S-35 Strateginotat passivhus». Begge gir berettigelse for poeng i BREEAM i dette prosjektet: Ene1 Energieffektivitet (7 poeng) Ene5 Energiforsyning med lavt klimagassutslipp (1 poeng) Ene23 Bygningskonstruksjonens energiytelse (1 poeng) Pol4 NOX-utslipp fra varmekilde (1 poeng*) *Utslippstall fra fjernvarmeleverandør foreligger pr.dato ikke, og må innhentes før eventuelt poeng kan oppnås. 1 (10) S w e co Fornebuveien 11 Pb 400 NO-1327 Lysaker, Norge Telefonnummer +47 67 128000 Faks +47 67 125840 www.sweco.no S we c o No r g e A S Org.nr: 967032271 Hovedkontor: Lysaker O v e T ha n ke Oppdragsleder RIV Tekniske installasjoner Mobil +47 90201639 ove.thanke@sweco.no P:\162\832924 Nye Frogner Sykehjem RIV\08 Rapporter\Notater\ferdige notater\s-33 Strateginotat energi.docx

Frognerhagen Energiforsyning Sammendrag Sweco er bedt om å gjøre en vurdering av egnet lav/nullkarbonteknologi for energiforsyning av Frognerhagen, nytt sykehjem i Lier kommune. Vurderingen tar utgangspunkt i BREEAM-emne Ene 5. Følgende energiløsninger er vurdert med tanke på blant annet utslipp av klimagasser og lønnsomhet: 0. Fjernvarme med 60% dekningsgrad og elkjel som 40% spisslast (referanseutslipp). 1. Fjernvarme med 100% dekningsgrad. 2. Varmepumpe luft/vann med 60% dekningsgrad oppvarming, fjernvarme 40%. 3. Varmepumpe luft/vann med 80% dekningsgrad oppvarming, fjernvarme 20%. 4. Varmepumpe væske/vann med 80% dekningsgrad oppvarming, fjernvarme 20%. Frikjøling med varmepumpe 70% dekningsgrad kjøling, kjølebatteri i ventilasjonsanlegg resterende kjøling. 5. Solvarmekollektorer på tak 30% dekningsgrad oppvarming, fjernvarme resterende oppvarming. 6. Biokjel basert på pellets, 100% dekningsgrad oppvarming. 7. Varmepumpe luft/vann med 60% dekningsgrad oppvarming, fjernvarme 40%. Solceller som kompenser for kjøpt strøm til varmepumpedrift. Alternativ 4 er funnet å være den løsning som best ivaretar viktige hensyn i prosjektet, blant annet god lønnsomhet, mulighet for å oppnå ekstra poeng i BREEAM NOR og lav støynivå. Bakgrunn og regelverk Sweco er bedt om å gjøre en vurdering av egnet lav/nullkarbonteknologi for energiforsyning av bygget. Vurderingen tar utgangspunkt i BREEAM-emne Ene 5. Utgangspunkt for vurderingen er energiberegninger av bygget, årssimuleringer i Simien 5.018, med de ulike typer energiforsyning. Beregninger er gjort med beregning av bygget etter passivhusstandard som referanse for energibehovet. Beregningene er utført iht NS 3031 og NS 3701. Det betyr blant annet at: Energimål er dokumentert som levert (kjøpt) energi, dvs at virkningsgrad for varmekilder er hensyntatt. Faste verdier for effekt og varmetilskudd fra belysning, teknisk utstyr og personer iht NS 3701 / NS 3031. Faste driftstider for ventilasjon, internlaster og oppvarmingsanlegget. Driftsdager normert etter bygningskategori. Faste settpunkttemperaturer for oppvarmingsanlegget. Systemvirkningsgrad for varmeløsningene iht. NS3031. 2 (10)

Det er tatt utgangspunkt i arkitekttegninger i dwg-format og en IFC-fil datert 07.11.2013. Det er antatt bruk av høyisolerte konstruksjonsløsninger og energieffektive tekniske systemer som fører til et bygg som tilfredsstiller passivhusstandarden NS 3701, dette for å etablere en referanse som er underlag for sammenligningen av de ulike energiforsyningsløsningene. Energibehov knyttet til kjøling i ventilasjonsanlegg er antatt å komme fra strøm, unntatt for væske/vann-varmepumpen som dekker mesteparten av kjølebehovet ved frikjøling mot berggrunn. Følgende lav/nullkarbonløsninger er vurdert: 0. Fjernvarme med 60% dekningsgrad og elkjel som 40% spisslast (referanseutslipp). 1. Fjernvarme med 100% dekningsgrad. 2. Varmepumpe luft/vann med 60% dekningsgrad oppvarming, fjernvarme 40%. 3. Varmepumpe luft/vann med 80% dekningsgrad oppvarming, fjernvarme 20%. 4. Varmepumpe væske/vann med 80% dekningsgrad oppvarming, fjernvarme 20%. Frikjøling med varmepumpe 70% dekningsgrad kjøling, kjølebatteri 30%. 5. Solvarmekollektorer på tak 30% dekningsgrad oppvarming, fjernvarme resterende oppvarming. 6. Biokjel basert på pellets, 100% dekningsgrad oppvarming. 7. Varmepumpe luft/vann med 60% dekningsgrad oppvarming, fjernvarme 40%. Solceller som kompenser for kjøpt strøm til varmepumpedrift. Følgende elementer ved de ulike energiforsyninger er vurdert, iht BREEAM Ene 5: Energi produsert fra lav/nullkarbon-energikilden, og tilhørende utslipp av CO2- ekvivalenter Arealbruk Støy relatert til energiforsyningen Mulighet for å eksportere varme/strøm fra systemet Lønnsomhetsberegninger for de potensielle løsningene Eventuelle tilgjengelige tilskuddsordninger Vurdering av alle teknologier som er hensiktsmessige i forhold til utbyggingens lokalisering og energibehov Begrunnelse for å ekskludere teknologier Det er brukt utslippsfaktorer i henhold til BREEAM NOR. For fjernvarme er det gjort forsøk på å innhentet faktiske tall fra eksisterende fjernvarmeanlegg ved Lier sykehus, gjennom kontakt med Erik Nilssen ved Bioenergi AS og Kåre Gjerde ved Fortum. Det er ikke mottatt dokumentasjon som oppfyller kravene i BREEAM NOR. Fjernvarmeanlegget er basert på flisfyring, med olje og el som spisslast. 3 (10)

Energi produsert fra lav/nullkarbonenergikilde Bygget er beregnet til å ha et netto energibehov på ca 569 000 kwh/år til varme og ca 79 000 kwh/år til kjøling. Det er gjort beregninger som viser på et maksimalt effektbehov på ca 240 kw for oppvarming og 80 kw for tappevannsoppvarming, med utgangspunkt i et akkumulatorvolum på ca 2 000 liter. I vedlegg 1 er det kort beskrevet hvordan de ulike energiløsningene er dimensjonert, for å dekke energi- og effektbehov. De ulike energiforsyningsalternativene har ulike virkningsgrader, som fører til at levert (kjøpt) energi varierer betydelig, se tabell 1 under: Tabell 1: Behov for kjøpt energi til varme og kjøling, CO2-utslipp og utslippsreduksjon i forhold til referanseløsning. Alt Energiløsning Kjøpt energi til varme og kjøling Årlige utslipp (kg/m2 CO2-ekv.) Utslippsreduksjon (CO2-ekv.) 0 Fjernvarme 60% +elkjel 687806 kwh 39,72 0 % 1 Fjernvarme 100% 709002 kwh 38,70 2,6 % 2 VP luft-vann 60% +fjernvarme 40% 494778 kwh 33,87 14,7 % 3 VP luft-vann 80% +fjernvarme 20% 470090 kwh 33,32 16,1 % 4 VP væske-vann 80% +fjernvarme 20% 459563 kwh 32,99 17,0 % 5 Fjernvarme 70% +solvarme 30% 524720 kwh 33,99 14,4 % 6 Biokjel 100% 770572 kwh 22,17 44,2 % VP luft-vann 60% +fjernvarme 40%. Solceller for å 7 kompensere el til varmepumpedrift. 349659 kwh 29,31 26,2 % Estimert utslippsreduksjon for de ulike alternativene, i forhold til referanseløsningen, vises i figuren nedenfor. I BREEAM NOR gis det ekstra poeng under emne Ene 5 ved henholdsvis 15 % og 35 % reduksjon i CO 2 -utslipp. Figur 1: Reduksjon av CO2-utslipp, i forhold til referanseløsningen. 4 (10)

Arealbruk for de ulike alternativene De ulike alternativene har også stor variasjon i arealbehovet. En ren fjernvarmeløsning vil være det minst arealkrevende alternativet, mens alternativet med solvarme og solstrøm krever til dels store utvendige arealer til solvarmekollektorer og solceller. Biokjel vil ha behov for et nokså stort volum for lagring av pellets (silo), samt tilkomst til denne med lastebil, i tillegg til en pipe. Tabell 2: Arealbehov for de ulike varmeløsningene. Alternativ Varmeløsning Arealbehov 0 Fjernvarme 60% +elkjel Behov for ca. 50m2 i teknisk rom til fjernvarmeveksler(e) og elkjel. 1 Fjernvarme 100% Behov for ca. 40m2 i teknisk rom til fjernvarmeveksler(e). 2 3 4 5 VP luft-vann 60% +fjernvarme 40% VP luft-vann 80% +fjernvarme 20% VP væske-vann 80% +fjernvarme 20% Fjernvarme 70% +solvarme 30% 6 Biokjel 100% 7 VP luft-vann 60% +fjernvarme 40%. Solceller for å kompensere el til varmepumpedrift. Behov for ca. 80m2 i teknisk rom til fjernvarmeveksler(e), varmepumpe og akkumulatortanker, samt utvendig plass for varmepumpens utedel. Behov for ca. 80m2 i teknisk rom til fjernvarmeveksler(e), varmepumpe og akkumulatortanker, samt utvendig plass for varmepumpens utedel. Behov for ca. 80m2 i teknisk rom til fjernvarmeveksler(e), varmepumpe og akkumulatortanker, samt plass for varmepumpens borehull under bygg/tomt (ca 8 borehull á 180 meter). Behov for ca. 40m2 i teknisk rom til fjernvarme-veksler(e), samt ca. 40m2 til akkumulatortanker for solvarme, samt ca. 570 m2 utvendig sør/vestvendt areal for solkollektorer. Behov for ca. 60m2 i teknisk rom til fjernvarme-veksler(e) og pelletskjel. Samt ca. 25m2 til pelletslagring. Behov for ca. 80m2 i teknisk rom til fjernvarmeveksler(e), varmepumpe og akkumulatortanker, samt utvendig plass for varmepumpens utedel. Dessuten ca. ca. 970 m2 utvendig sør/vestvendt areal for solceller. Lokale rammebetingelser for prosjektet som har betydning for valg av energiforsyning: Bygget ligger i område med konsesjon / tilknytningsplikt til fjernvarme. Per i dag er sykehuset i nærheten av tomten tilknyttet fjernvarme. Fjernvarmeleverandør oppgir at det finnes nok ledig kapasitet i eksisterende anlegg for å tilknytte sykehjemmet. Lier har et forholdsvis mildt klima vinterstid, som er bra for luft-vannvarmepumper. Planlagt bygg og uteområde gir dårlige forutsetninger for levering og lagring av pellets. 5 (10)

Støy relatert til energiforsyningen De ulike energiforsyningene genererer i varierende grad støy. Plassering av utedel av luft/vannvarmepumpe vil være utfordrende med tiltenkt utforming av bygget. Tabell 3: Støypåvirkning fra de ulike energiløsningene Alternativ Løsning Støy 0 Fjernvarme 60% +elkjel Lite eller ingen støy. 1 Fjernvarme 100% Lite eller ingen støy. 2 VP luft-vann 60% +fjernvarme Varmepumpens kompressor genererer noe støy. Plassering av 40% utedel må tilpasses øvrig utforming av bygget. 3 VP luft-vann 80% +fjernvarme Varmepumpens kompressor genererer noe støy. Plassering av 20% utedel må tilpasses øvrig utforming av bygget. 4 VP væske-vann 80% Varmepumpens kompressor genererer noe støy, men det kan +fjernvarme 20% håndteres med normale støydempende tiltak. 5 Fjernvarme 70% +solvarme 30% Lite eller ingen støy. 6 Biokjel 100% Lite eller ingen støy fra kjel, men noe støy i forbindelse med fylling av pelletssilo. VP luft-vann 60% +fjernvarme 7 40%. Solceller for å Varmepumpens kompressor genererer noe støy. Plassering av kompensere el til utedel må tilpasses øvrig utforming av bygget. varmepumpedrift. Mulighet for eksport av varme eller strøm fra systemet Bygget ligger i konsesjonsområde for fjernvarme. Det er derfor ikke mulig med eksport av varme fra bygget. Ved eventuelt valg av løsning med solceller kan det i prinsipp eksporteres noe elektrisk energi til strømnettet ved overskudd, men bygget vil sannsynligvis alltid ha større egenbehov enn den produserte mengden el fra solceller. Lønnsomhetsberegning for de potensielle løsningene Det er gjort lønnsomhetsberegninger for de ulike alternativene, i form av nåverdiberegninger. Investeringskostnadene er grove estimat basert på budsjetterte tall for tilsvarende anlegg i Enovas søknadsdatabase for støtte til lokale energisentraler, hentet fra rapporten Potensial for fornybar varme og kjøling i 2020 og 2030 (Enova, 2011). Kostnader for solenergialternativene er basert på erfaringstall fra prosjekter av nyere dato, blant annet Statsbyggs nye solcelleanlegg på Evenstad. 6 (10)

Årskostnad er sum av kapitalkostnader for installasjon, samt forvaltning-, drift- og vedlikeholdskostnader for de ulike løsningene. Kostnadene som estimeres å påløpe hvert år diskonteres tilbake til år 0. Basiskostnader for tilknytning av fjernvarme kommer i tillegg, men vil være omtrent lik for alle alternativene. De ulike varmeløsningene har ulik levetid. For å få sammenlignbare tall er derfor nåverdien basert på teknisk levetid for bygget (50 år), med hensyn tatt til nødvendige reinvesteringer i varmeanlegget. For væske/vann-varmepumpen er kostnadene for borehull fratrekket ved reinvesteringer i energisentralen. Det er benyttet energipris 75 øre/kwh for fjernvarme og el, samt 40 øre/kwh for pellets. Kalkulasjonsrente er satt til 3,5%. Siden det er kun kostnader knyttede til investering og drift av energisentralene vises nåverdiberegningen som negative tall. De mest lønnsomme alternativene vil være de med minst negative tall. Tabell 4: Netto nåverdi for de ulike alternativene, kostnader for tilknytning til fjernvarme er ikke inkluderte. Alternativ Løsning Netto nåverdi 0 Fjernvarme 60% +elkjel kr -11 955 067 1 Fjernvarme 100% kr -12 050 783 2 VP luft-vann 60% +fjernvarme 40% kr -10 674 103 3 VP luft-vann 80% +fjernvarme 20% kr -10 434 213 4 VP væske-vann 80% +fjernvarme 20% kr -10 877 480 5 Fjernvarme 70% +solvarme 30% kr -10 479 010 6 Biokjel 100% kr -10 860 030 VP luft-vann 60% +fjernvarme 40%. Solceller for å 7 kompensere el til varmepumpedrift. kr -11 147 694 Figur 2: Netto nåverdi for de ulike alternativene, kostnader for tilknytning til fjernvarme er ikke inkluderte. 7 (10)

Eventuelle tilgjengelige tilskuddsordninger Enova støtter bygging av lavenergi- og passivhus (dette støttetilbudet fjernes dog 15.11.2013 for nybygg). Enova har også en støtteordning for etablering av lokale energisentraler, men dette støttes ikke i områder med konsesjon for fjernvarme. Vurdering av løsningene Tabell 5: Fordeler og ulemper med de ulike alternativene. Alt. Løsning Fordeler og ulemper 0 Fjernvarme 60% +elkjel 1 Fjernvarme 100% 2 3 4 5 VP luft-vann 60% +fjernvarme 40% VP luft-vann 80% +fjernvarme 20% VP væske-vann 80% +fjernvarme 20% Fjernvarme 70% +solvarme 30% Forholdsvis lave investeringskostnader. Lite plasskrevende. Lite eller ingen støy. Lite behov for vedlikehold. Høye driftskostnader Vanskelig å oppnå BREEAM-poeng med eksisterende dokumentasjon. Lavest investeringskostnad. Krever meget lite plass. Lite eller ingen støy. Minimalt behov for vedlikehold. Høye driftskostnader Vanskelig å oppnå BREEAM-poeng med eksisterende dokumentasjon. Forholdsvis god lønnsomhet, med tanke på nåverdi. Eventuelt mulig å oppnå et ekstra poeng i BREEAM. Forholdsvis kort levetid Noe støy Utfordringer med å plassere utedel Best lønnsomhet, med tanke på nåverdi. Mulig å oppnå et ekstra poeng i BREEAM. Forholdsvis høye investeringskostnader. Forholdsvis kort levetid Noe støy Utfordringer med å plassere utedel Forholdsvis god lønnsomhet, med tanke på nåverdi. Mulig å oppnå et ekstra poeng i BREEAM. Lite eller ingen støy. Høy investeringskostnad. Forholdsvis høye driftskostnader. Forholdsvis god lønnsomhet, med tanke på nåverdi. 8 (10)

Alt. Løsning Fordeler og ulemper 6 Biokjel 100% 7 VP luft-vann 60% +fjernvarme 40%. Solceller for å kompensere el til varmepumpedrift. Eventuelt mulig å oppnå et ekstra poeng i BREEAM. Lite eller ingen støy. Forholdsvis høye investeringskostnader. Tar i bruk areal på tak eller vegg. Forholdsvis god lønnsomhet, med tanke på nåverdi. Mulig å oppnå to ekstra poeng i BREEAM. Lite eller ingen støy. Høye investeringskostnader. Plasskrevende. Behov for vedlikehold. Mulig å oppnå et ekstra poeng i BREEAM. Forholdsvis kort levetid for varmepumpen Dårlig lønnsomhet til solcellene trekker ned total lønnsomhet. Noe støy Utfordringer med å plassere utedel. Tar i bruk stor areal på tak eller vegg. Konklusjon Alternativ 6 (biokjel) gir lavest CO2-utslipp mens alternativ 3 (varmepumpe luft/vann 80%) gir høyest nåverdi i forhold til referanseløsningen. Alternativ er lite aktuelt grunnet dårlige forhold for lagring av pellets, mens alternativ 3 er lite aktuelt grunnet støy fra utedelen av varmepumpen. Det er sannsynlig at lønnsomheten til alternativ 4 (varmepumpe væske/vann 80%) vil kunne bli bedre enn i analysen, grunnet den lave virkningsgraden som angis i NS 3031 og som er brukt i analysen. Dette er også en løsning som prosjekteringsteamet er fortrolig med. Det anbefales derfor å gå videre med dette alternativet i prosjektet. Sweco Norge AS Mikael af Ekenstam Energi- og miljørådgiver 9 (10)

Vedlegg 1 Inndata i lønnsomhetsberegningen Alternativ Romoppv. Varmebatt. vent. Varmt tappevann Kjølebatt. vent. Spisslast Levetid varmesentral (år) Installasjonskostnad (NOK) FDVkostnad 1 Brenselkostnad 0 Fjernvarme 60% Fjernvarme Fjernvarme El El 30 150 000 3 000 515 855 (referanse) 60% 60% 1 Fjernvarme 100% Fjernvarme Fjernvarme El - 30 0 0 531 752 100% 100% 2 VP luft-vann 60% VP luft-vann VP luft-vann El Fjernvarme 15 700 000 2 35 000 371 084 60% 50% 3 VP luft-vann 80% VP luft-vann VP luft-vann El Fjernvarme 20 860 000 3 43 000 352 568 80% 50% 4 VP væske-vann VP væskevann VP væske- Frikjøling Fjernvarme 20 1 200 000 4 60 000 344 672 80% 80% vann 50% berggrunn 70% 5 Solvarme 30% Solvarme Solvarme El Fjernvarme 20 850 000 5 5 000 393 540 6 Biokjel 100% Biokjel Biokjel El Fjernvarme 30 1 160 000 6 93 000 319 334 7 VP luft-vann 60% (+solceller) VP luft-vann 60% VP luft-vann 50% El Fjernvarme 25 2 595 000 7 32 000 262 244 1 5% av investeringskostnaden. For elkjel og biokjel er det brukt henholdsvis 2% og 8%. 2 50 + 15 kw gir ca 20 % effektdekning og 60 % energidekning for henholdsvis oppvarming og tappevann. Investeringskostnad: 10,8 MNOK/MW for luft/vann- VP under 0,5 MW. 3 60 + 20 kw gir ca 25 % effektdekning og 80 % energidekning for henholdsvis oppvarming og tappevann. Investeringskostnad: 10,8 MNOK/MW for luft/vann- VP under 0,5 MW. 4 60 + 20 kw gir ca 25 % effektdekning og 80 % energidekning for henholdsvis oppvarming og tappevann. Nødvendig borrehullsdybde ca 1 440 m (8 x 180 m). Investeringskostnad: 15 MNOK/MW for væske/vann-vp under 0,5 MW. Kostnader ved borehull er fratrekket ved reinvesteringer i energisentral. 5 Ca 2000 kr/m2 for fasadeintegrerte solfangere. Kostnad for kledning er fratrekket. 6 150 + 50 kw gir ca 65 % effektdekning og 100 % energidekning for henholdsvis oppvarming og tappevann. Investeringskostnad: 5,8 MNOK/MW for pelletskjel under 0,5 MW. 7 I tillegg til luft/vann-varmepumpen kommer investeringskostnad for solceller: 14 NOK/W p. Kostnad for fasadekledning er fratrekket. 10 (10)