BORRHÅL OCH VÄRMEPUMPSSYSTEM MED PV&PVT TEKNIK OCH EKONOMI. Nelson Sommerfeldt, Doktorand Geoenergidagen, 4 oktober 2018

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "BORRHÅL OCH VÄRMEPUMPSSYSTEM MED PV&PVT TEKNIK OCH EKONOMI. Nelson Sommerfeldt, Doktorand Geoenergidagen, 4 oktober 2018"

Emma Lundström
för 5 år sedan
Visningar:

1 BORRHÅL OCH VÄRMEPUMPSSYSTEM MED PV&PVT TEKNIK OCH EKONOMI Nelson Sommerfeldt, Doktorand Geoenergidagen, 4 oktober 2018

2 Tack till våra sponsorer och industripartners BRF Moranviken 2

3 Bakgrund Solenergi Solvärmemarknaden har givit vägen till solceller (PV) Svensk solcellsmarknad växer med ca. 40% per år Solceller är viktig del av nollenergibyggnader 3

Techno-economic review of solar heat pump systems for residential heating

4 Bakgrund Solvärmepump Lång forskningshistoria med solfångare och värmepumpar Ny trend med PV och VP Växande intresse i system med PV-termiskhybrid 4 Poppi et al. Techno-economic review of solar heat pump systems for residential heating applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2018, 81: doi: /j.jrser

5 Vad är solvärmepump? 1. Börja med värmepumpsystem 2. Lägg till några solpaneler 3. Ansluta dem 5

6 Vad är solvärmepump? 1. Börja med värmepumpsystem 2. Lägg till några solpaneler 3. Ansluta dem 6

7 Vad är solvärmepump? 1. Börja med värmepumpsystem 2. Lägg till några solpaneler 3. Ansluta dem 7

Den valda systemkonfigurationen Oglaserad, oisolerad PVT

Flexibel kontroll Direkt tillgång till borrhål Låg-kostnad PVT

Review of Solar PV/Thermal Plus Ground Source Heat Pump

8 Den valda systemkonfigurationen Oglaserad, oisolerad PVT fångare Serie konfiguration Motivation 8 Enkel integration Flexibel kontroll Direkt tillgång till borrhål Låg-kostnad PVT Sommerfeldt, N., Madani, H. Review of Solar PV/Thermal Plus Ground Source Heat Pump Systems for European Multi-Family Houses. 11th ISES Eurosun Conference, Palma de Mallorca, Spain, October 2016

9 TRNSYS modell Komplett systemmodell Tre minuter tidssteg 20 år simulering 9

Målbyggnad Typiskt 1980 90 s hus 30 lgh / 2000 m2 uppvärmd yta Uppvärmning:125 kwh/m2-yr VV: 38 kwh/m2-yr

10 Målbyggnad Typiskt s hus 30 lgh / 2000 m2 uppvärmd yta Uppvärmning:125 kwh/m2-yr VV: 38 kwh/m2-yr Frekvensstyrd värmepump kwth 3600 m total borrhållslängd 12 bh x 300 m x 20 m avstånd 144 PVT fångare kwp / 236 m2

11 Solvärmepumps energiflöde Värme produktion/efterfrågan El produktion/efterfrågan MWh th MWh el Uppvärmning + VV PVT Termisk Ekomp PVT El 11

12 PVT energileverans MWh th Värme (90 MWh/år) MWh el El (37 MWh/år) jan feb mar apr maj jun jul aug sep okt nov dec Till VP Till BH Till VP Till Lgh Till Elnät 12

13 Borrhålsenergi och -temperatur Förångares inloppstemp Energibalans i borrhålen Temperatur ( C) Timme under året MWh th utan PVT PVT till VP PVT till BH Uttag Tillförsel Netto 13

14 Test fall Borrhål Bas K1 K2 K3 Antal Avstånd (m) Total Längd (m) PVT 6/6 5/6 4/6 3/6 2/6 Antal Yta (m 2 ) PV Kap. (kw p )

15 Vad händer med färre borrhål? % SPF År 20/ / / / PVT 10+PVT 8+PVT 6+PVT Punkterna markerar åren när borrhålsväggen når 0 C 15

16 Vad händer med mindre avstånd? 3.6 SPF % År 20/ / /3600 5/ PVT 15+PVT 10+PVT 5+PVT Punkterna markerar åren när borrhålsväggen når 0 C 16

17 Färre borrhål och mindre avstånd 3.6 SPF År 23% 60% 20/ / /2400 5/1800 Bas+PVT K1+PVT K2+PVT K3+PVT Punkterna markerar åren när borrhålsväggen når 0 C 17

18 Köldbärartemp ut från BH 10/2400 (K2) Köldbärartemp ( C) År med PVT utom PVT Streckade linje är medelvärden, fasta linjer är min/max, alla värden är månadsmedel 18

19 Borrhålväggstemperatur 10/2400 (K2) Borrhålväggstemp ( C) År med PVT utom PVT 19

20 Minskad PVT yta 15/3000 (K1) SPF År 20/ /3000 K1+144 K1+120 K1+96 K1+72 K1+48 Punkterna markerar åren när borrhålsväggen når 0 C 20

21 Minskad PVT yta 10/2400 (K2) SPF År 20/ /2400 K2+144 K2+120 K2+96 K2+72 K2+48 Punkterna markerar åren när borrhålsväggen når 0 C 21

22 Minskat krav på markyta 2400 m m 2 87% 22

23 Minskat krav på markyta 2400 m m 2 75% 23

24 Total livscykelskostnader (20 år) MSEK Fjärrvärme = 3.83 MSEK Sol Restvärde BH Restvärde TLCC El Solpaneler Borrhål 20x x x x x2400 Värmepump +144 PV +144 PVT +48 PVT +144 PVT Alla kostnader inkl. moms och solenergibidrag 24

25 Fixa underdimensionerade borrhålsfält SPF År 20/ BH 8+4 BH 8+6 BH 20/ PVT 96 PVT 144 PVT Punkterna markerar åren när borrhålsväggen når 0 C 25

26 Jämförelse investering o besparing ksek Restvärde (30 år) Besparing (30 år) Netto (30 år) Investering 0 4 BH 96 PVT 6 BH 144 PVT Alla kostnader inkl. moms och solenergibidrag 26

27 Slutsatser (1/2) PVT-hybrider i serie inte höjer SPF markant men tillåter minskningen av borrhålslängd och/eller -avstånd med minimal risk Bergvärme med typiskt borrhålfält och solceller är det mest energi- och kostnadseffektiva alternativet när det finns tillräckligt med utrymme PVT-hybrider kan vara ett kostnadseffektivt alternativ till borrning i renoveringsobjekt men kräver större investering 27

28 Slutsatser (2/2) PVT har potential att expandera bergvärmemarknaden för flerfamiljshus, vilken tidigare var otillgänglig pga otillräckligt markutrymme Eventuell modifiering av borrhålsfälten pga PVT integration bör simuleras i ett systemmodelleringsverktyg före konstruktion 28

29 Framtidsarbete Vidare borrhålsanalys (e.g. borrhålstermiskkapacitet) Vidare värmeväxlare-, pumpar-, ventil-, och vätskeanalys Minska PVT fångare- och anläggningskostnader Testsystem och modellvalidering 29

30 Vidare information Effsys Expand Slutrapport KTH Projectwebsidan 30

31 Tack för mig

Relevanta dokument

Preliminär elmarknadsstatistik per månad för Sverige 2014

Preliminär elmarknadsstatistik per månad för Sverige 2014 jan feb mar apr maj jun GWh GWh GWh GWh GWh GWh 6 859,6 6 342,1 6 814,5 5 965,4 5 706,5 5 382,4 1 213,7 872,3 1 200,3 902,0 681,7 611,8 6 374,9 5 876,2 6 247,9 4 875,8 3 487,7 3 395,2 529,2 496,2 557,8