Tunga stommar kan användas för att minska energianvändningen och effekttoppar, möjliggör fördröjning av effektuttag samt dess koppling till smarta

Transkript

1 Tunga stommar kan användas för att minska energianvändningen och effekttoppar, möjliggör fördröjning av effektuttag samt dess koppling till smarta nät SPEF-Dagen Anders Rönneblad, Cementa Utveckling

2 Traditionell passiv värmelagring Traditionellt diskuteras energibesparingarna mellan 0-12 % (köpt energi). För vanliga bostäder brukar vi prata om 4 % energibesparing i snitt. Kan t.o.m. vara negativa i sommarhus som bara används under helgerna. Sidan

3 Tunga stommar möjliggör fördröjning av effektuttag Sidan

4 Smarta nät Köpt energi vs primärenergi och effekttoppar Bygg och fastighetsbranschen har fram till idag ensidigt haft fokus på att minska sin användning av köpt energi. Det är inte särskilt konstigt eftersom det saknas incitament att se vidare än så. Sidan

5 Smarta nät Köpt energi vs primärenergi och effekttoppar Eftersom begreppet Köpt energi inte speglar utsläppen av växthusgaser diskuteras nu begreppet Primärenergi alltmer. Även marginalanvändning av fossila bränslen i energiproduktionen har stor betydelse, därför måste vi även radera effekttopparna i våra nät. Detta ingår som en av grundbultarna inom det som kallas för Smarta nät (Smart Grids). Sidan

6 Smarta nät Köpt energi vs primärenergi och effekttoppar Begreppet köpt energi kommer att leva kvar även i framtiden, som en skamgräns för byggnader, dock kommer Primärenergi och Begränsat effektuttag att bli minst lika betydelsefulla även inom fastighetsbranschen. Sidan

7 Göteborg Energi Dygnsvariationer i fjärrvärmenät Andel av årsmedeleffekt 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 Absolut dygnsvariation per månad, Fstad medel Januari Februari Mars April Maj Juni Juli Augusti September Oktober November December 0, Klockslag Sidan

8 Smarta nät - Göteborg Energi Värmeproduktion Värmeproduktionens timmedeleffekt i Göteborgs fjärrvärmesystem ,00 Värmeproduktion (MW) 900,00 700,00 500,00 300,00 100,00 Olja, naturgas Bio Spillvärme -100,00 Januari - december 2007 Sidan

9 Smarta nät - Citat från slutsatser av Göteborg Energi Att använda byggnaden som energilager verkar mycket lovande. Fossilbaserad värmeproduktion ersätts av spillvärme. Mätningar visar höga tidskonstanter. I beräkningarna använda tidskonstanter är troligen inte överskattade. Hela dygnsvariationen kan dämpas ut med energilagret om tillräckligt många är med. Kom med i vårt lager! Sidan Lägre CO2-utsläpp, mer konkurrenskraftig fjärrvärme

10 47 miljoner till smart nät i Hyllie Utdrag ur Energimyndighetsens pressrelease: Energimyndigheten har beviljat Malmö stad 47 miljoner kronor i stöd till ett smarta nät-projekt i stadsdelen Hyllie. I projektet ska intelligenta lösningar för styrning och lagring av energi testas och utvärderas. Detta betyder i praktiken hus som är välisolerade, lufttäta med hög värmelagringskapacitet samt hus som har en styrprincip som är optimerad utifrån den värmedynamiska grundlagen. Konceptet för Hyllie bygger på effektiva lösningar av energisystemen för el, värme, kyla och transporter. Det ska finnas en hög grad av samverkan mellan olika slag av infrastrukturer, däribland avfall, vatten och avlopp. Energi som används i Hyllie ska vara baserad på förnybara energikällor eller vara återvunnen, till exempel i form av biogas för transporter. Det ska finnas lokal energiproduktion i flera byggnader samtidigt som hela energikonceptet i Hyllie så långt som möjligt ska utnyttja befintlig infrastruktur och central produktion i Malmö stadsregion. 7. Energilagring med rätt byggteknik Genom att bygga hus med väggar som bevarar värmen längre blir energilagring en kostnadsbesparingsmöjlighet för invånarna i Hyllie. Källa: Malmö Stad och E.ON. Bakgrunden till detta är att minska användningen av fossila bränslen vid energiproduktion genom att utjämna effektuttaget. 2. Smarta hem ger nya möjligheter Nya lösningar för styrning och optimering av energianvändning skapar förutsättningar för invånare att ta en mer aktiv roll i Hyllies energisystem. Källa: Malmö Stad och E.ON. Sidan

11 Energisystemet i Hyllie Prosumers Förnybar energiproduktion Energilagring med rätt byggteknik Bättre kontroll Smarta hem Energiåtervinning Transporter Effektivare energidistribution 1 1

12 Förnybar produktion När behöver vi el och värme? När det blåser och solen skiner? 1 2

13 Kraftvärme 1 3

14 Behöver alla fastigheter använda fjärrvärme samtidigt? Kanske man ska få en lite billigare värme om man kan låta bli att använda så mycket fjärrvärme när alla andra också vill ha värme? 1 4

15 Forskningsprojekt

16 47 miljoner till smart nät i Hyllie Byggherrarna i Hyllie har erbjudits en unik möjlighet att prova nya affärsmodeller beträffande debitering av fjärrvärme timme för timme. Det är vår övertygelse att detta kommer att få stort genomslag och ligga till grund för hur energinät och byggnader kommer att samspela i framtiden. Tunga stommar är, genom sina unika egenskaper (värmelagrande och med naturlig lufttäthet), det enda byggmaterialet som har alla de pusselbitar som behövs för att klara dessa nya förutsättningar. Dessutom med ett överlägset inneklimat. Sidan

17 Tunga stommar möjliggör fördröjning av effektuttag Sidan

18 Värmetröghet i tunga stommar De allra byggnader i Sverige är värmetröga till sin natur. Detta innebär att stommen har en självreglerande förmågaatt hålla rätt temperatur, MEN UTNYTTJAR MAN DET?

19 Eco-driving Att styra byggnaden dynamisktkan jämförasmed Eco-drivingi bilsammanhang; att inte slösa bort bränsle i onödan genom att gasa och broms mer än nödvändigt. En sparsam körteknik kan ge % lägre bränsleförbrukningän det körsätt som de flesta använder. Sidan

20 Eco-driving Slöseriet skulle bli ännu större om man alltid tryckte ned gaspedalen proportionellt mot vägbanans lutning, oavsett hur lång en uppförs-eller nedförsbacke är. Det vill säga att man struntari vad hastighetsmätarenvisar. Dessvärre är det precis såman oftast kör en byggnad idag, med ett traditionellt styrsystem. Sidan

21 Traditionella styr- och reglersystem (1/3) De flesta styr-och regleringssystem som används i dagär i mångt och mycket uppbyggda på att ögonblickligen kompenseraför minsta lilla avvikelse. VARFÖR ÄR DET SÅ? Ingenjörer har en benägenhet att utveckla systemför händelsersom ännu inte har inträffat. Sidan

22 Traditionella styr- och reglersystem (2/3) Transmissions-och ventilationsförlusternaär direkt proportionella mot utetemperaturen Detta har styrt ingenjörer i VVSbranschen att utveckla reglersystem som bygger på detta. Resultatet är system söker en konstant innetemperaturbaserad på utetemperaturen. Byggnadens värmetröghet gör dock att installationssystemetofta ligger ur fas. Sidan

23 Traditionella styr- och reglersystem (3/3) Många befintliga styr-och reglersystem är dessutom onödigt komplicerade.. vilket kan leda till att de motverkar de värmedynamiska förloppenoch att vi därmed går miste om möjligheterna till ett bra inneklimat. Sidan

24 Variationer av innetemperaturen Undersökningar i traditionella hus visar stora temperaturvariationer, både över dygnetoch mellan olika delari fastigheten, även i hus med hög inomhuskomfort. Intentionenom att kyl-och värmesystemet ska ge en konstant inomhustemperatur misslyckasi praktiken. Det är alltså en mytatt värmesystem måste konstrueras för att hålla en konstant inomhustemperatur och därmed undvika komfortproblemoch genom detta resonemang diskvalificeraegenskapen värmetröghet av komfortskäl. Sidan

25 Ny styr- och reglerstrategi En ny strategiär att vänta och se vad som händer och korrigera därefter. Värmetrögheten gör det möjligt för oss att utveckla dylika system för bästa kundnytta. Att mäta är att veta kan tyckas självklart, men, men. Sidan

26 Ny styr- och reglerstrategi Låt innetemperaturen vara med och styra. Låt styrsystemet beräkna värmebalansen dynamiskt. Tillåt små variationerav innetemperaturen. Det viktiga är att innetemperaturvariationerna sker under kontrollerade förhållanden. Med små tillåtna temperaturvariationer, såsom en halv grad, kommer man mycket långt. Sidan

27 Det finns ett ökande utbud av installationssystem som har nytta av den värmelagrande egenskapen Prognosstyrning Examensarbete: Utnyttjande av byggnaders värmetröghet -Utvärdering av kommersiella systemlösningar Styrning på enbart innetemperatur Dynamisk styrning och Prognosstyrning Behovsstyrd fjärrvärmecentral Energileverantör - Fjärrvärmenät Sidan

28 Implementeringsexempel: Kabona/Ecopilot Bygger på dynamisk styrning och väderprognos. Styrningen med hjälp av en kombination av ute- och innetemperaturen. Företaget har sedan starten 2001 cirka 1400 installationeri drift i Sverige och ytterligare cirka 300 i Europa Enligt Kabona är medelbesparingen på anläggningar med ecopilot sedan våren 2008, 25% för värme, 15% för el och 30%för kyla (samtliga värden är normalårskorrigerade) Utöver energibesparingarna sägs systemet även ge ett jämnare inneklimat Sidan

29 Implementeringsexempel: EnReduce Företaget EnReduceanvänder Isfälts teorier fullt ut och har gått ett steg vidare genom att bara styra på innetemperature Cirka lägenheter har i dag systemet installerat Enligt EnReduce minskar energianvändningen mellan 15 och 25% I de fall man har gjort andra åtgärderi installationssystemet ärbesparingen mellan 30 och 40 %. Utöver energibesparingarna sägs systemet även ge ett jämnare inneklimat Sidan

30 Åtgärdsförslag för miljonprogrammet Originalfiguren är hämtat från Renoveringshandbokenför hus byggda vilket är ett exempel på prioriterade åtgärdsförslag Rödmarkerad text och pil* har författarna av denna artikel lagt dit för att belysa den outnyttjade potential som en förändring i styrstrategi har möjlighet att ge Sidan

31 Relaterande artiklar Sidan

32 FoU projekt: LTH / SP / LTU / Cementa Mats Öberg, LTH / NCC Projektnamn: Energibesparing genom utnyttjande av tunga byggnaders termiska beteende baserat på nya material, konstruktioner och värmelagringssystem Finansiering: Energimyndigheten Innehåll Byggfysik Beräkningsmetoder Modellering Jmf lätta och tunga stommar Byggnadsmaterial Installationsteknik Byggnad som system Jonathan Karlsson, LTH Eva-Lotta Kurkinen, SP Lars Wadsö, LTH Anders Rönneblad, Cementa Ulf Ohlsson, LTU Ronny Andersson, Cementa Victoria Bonath, LTU Sidan

33 Om du har frågor eller synpunkter på detta är du välkommen att kontakta mig! Mailto: Sidan