Solvärme med säsongslager i Lyckebo

Transkript

1 Solvärme med säsongslager i Lyckebo Examensarbete av Cay Åsberg 2011, civilingenjörsprogrammet i energisystem vid Uppsala universitet Dagens förutsättningar för solvärme med säsongslagring i Storvreta Möjligheter till minskade energiförluster i bergrummet och andra förbättringsmöjligheter Ge en samlad och korrekt bild av historiken för att korrigera rykten och inaktuella rapporter Erfarenheter att lära av och att sprida till intresserade 1 Solvärme med säsonglagring examensarbete Cay Åsberg 2011 samt AK 2013

2 Solvärmeanläggningen i Lyckebo, Storvreta m 3 vattenfyllt bergrum Här stod m 2 solfångare Anläggningen byggdes för att försörja ca 550 lägenheter med värme, till 15% från ett solfält och till 85% från en elpanna, totalt ca MWh per år. 2 Solvärme med säsonglagring examensarbete Cay Åsberg 2011 samt AK 2013

3 Ursprungskonceptet, Lyckebonätet Vattnet i bergrummet skulle lagra energi från sommar till vinter samt utjämna effekttoppar, fullladdat ryms ca MWh. Lyckebonätet var ett lågtemperaturnät, till skillnad från det befintliga Citynätet som försörjdes med en oljepanna vid Ärentunaskolan. Högtemperatursolfångare 2,5 MW, ca MWh/år Elpanna 6 MW ca MWh/år Bergrummet är öppet dvs grundvatten strömmar sakta igenom sprickor in till och ut ur bergrummet. 3 Solvärme med säsonglagring examensarbete Cay Åsberg 2011 samt AK 2013

4 Ursprungskonceptet, solfältet. 4 Solvärme med säsonglagring examensarbete Cay Åsberg 2011 samt AK 2013

5 Bergrummet Bilden visar bergrummet under konstruktion. Det som gjorde Lyckebo-projektet unikt var bergrumslagret för säsongs-lagring av solvärme. Solfältets energibidrag (15 %) täckte inte de beräknade energiförlusterna (25 %) i bergrummet. Det var bergets stabilitet mot temperaturförändringar/sättningar samt förlusternas förändring över tid som man ville studera. 5 Solvärme med säsonglagring examensarbete Cay Åsberg 2011 samt AK 2013

6 Historik Följande tidslinje karaktäriserar Storvretas energiförsörjning Lyckebonätet 15 % solvärme 85 % elpanna (Citynätet 100% olja) Skadegörelse av solfältet Bioenergi 5 % olja som spets Oljeberoende Förluster utreds Nytt styrsystem Elberoende 60% elpanna 40% olja 6 Solvärme med säsonglagring examensarbete Cay Åsberg 2011 samt AK 2013

7 Drifterfarenheter från Lyckebo-projektet Bra: ny teknik kunde utvärderas, flera grundkomponenter fungerade Teleskoprören fungerade enligt grundidén de skiktade effektivt Solfångarnas verkningsgrad bibehölls tappade 3 % på 20 år 1994 låg förlusterna i bergrumslagret på 14 % Dåligt: design/systembrister, teknikbrister, kompetensbrister och skador gav ohållbart dålig ekonomi Bristande reglerteknik (tröghet i systemet orsakade torrkokning) Liten systemvolym (9 m 3 ) gjorde anläggningen känslig för snabba temperaturändringar Komplicerad drift (många olika driftfall) Teleskoprören dyra att reparera: lyftkran behövs, första lagningen gjordes redan 1989 Skadegörelse (investering 7 Mkr, underhåll 10 Mkr) Utvärdering 1996 konstaterade att ekonomin varit negativ varje år sedan starten 1983, med årliga förluster på mellan 0,8 och 3 Mkr Felaktig tennlödning i solfångarna upptäcktes 1997 och reparerades för 8 Mkr Otillräckligt med glykol vid återfyllningen orsakade sönderfrysning Sönderfrysning igen 1999 pga kulvertläcka Varför/grundorsak? Experimentanläggning? För många kockar? 7 Solvärme med säsonglagring examensarbete Cay Åsberg 2011 samt AK 2013

8 Sol-kooperativ fanns som förslag 2004 Förslag från Vattenfall m 2 solfångare ger årligen 2000 MWh Investeringar totalt: 13,5 Mkr, avkastning 6 % med bidrag, 4,5 % utan Antalet intresserade av sol-kooperativet var för lågt och planerna avskrevs för denna gång Pelletspannorna uppfördes. 8 Solvärme med säsonglagring examensarbete Cay Åsberg 2011 samt AK 2013

9 Träpellets ersatte el och olja i Lyckebo- och City-näten Två pelletspannor om vardera 2 MW är i drift sedan 2005 Lyckebonätet och Citynätet är nu ihopkopplade Bergrummet används som ackumulator på kort och lång sikt Att pelletspannorna kan köras mot bergrummet ger jämn drift vilket är fördelaktigt Bergrummet ger betydande effekttillskott under vintern: 2*2 MW pelletspannor + 2*4 MW från bergrummet + 4 MW olja 9 Solvärme med säsonglagring examensarbete Cay Åsberg 2011 samt AK 2013

10 Förbättringsmöjligheter för dagens drift Dagens drift kan förbättras Avhärdningsutrustning har inte används tillräckligt påverkar värmeväxlarnas funktion Driftstrategin har förbättringspotential Teleskoprörens funktion är inte fullständig behöver lyftas för reparation Förbättrad uppföljning av bergrummets förluster Stort beroende av bränslepriser 10 Solvärme med säsonglagring examensarbete Cay Åsberg 2011 samt AK 2013

11 Examensarbetet tog fram exempel på sol-kooperativ 2011 Solfångare kombinerat med pelletspannor Investering, två olika alternativ: Koncentrerande solfångare från Solarus 9000 m 2 solfångare ger årligen 2700 MWh Investering 15,5 Mkr Vakuumsolfångare från Sfinx Solar 9550 m 2 solfångare ger årligen 4200 MWh Investering 21 Mkr Obs: Stativ och styrsystem saknas i investeringen! Avkastningen för solkooperativet behöver utredas tydligare Om Vattenfall gör investeringen blir avkastningen 2-3 % 11 Solvärme med säsonglagring examensarbete Cay Åsberg 2011 samt AK 2013

12 Utmaningar och möjligheter Systemet kan trimmas in för att ytterligare sänka redan låga CO 2 -utsläpp Kylbehovet i fastigheter sammanfaller med solinstrålningen. Med solvärme kan man göra klimatsmart sol-kyla. Tekniken heter sorptiv kyla. 12 Solvärme med säsonglagring examensarbete Cay Åsberg 2011 samt AK 2013

13 Sammanfattning solvärme med säsongslager i Lyckebo Lyckebo-anläggningen var inte beräknad att ge vinst, men förlusterna blev oväntat höga Solfångare, bergrum och teleskopben fungerade tidvis som avsett Betydande problem med reglersystem och skador Förutsättningar för solvärme med säsongslagring i Storvreta kan finnas i kombination med befintliga pelletspannor och bergrum Åtgärder behövs dock för anläggningen först, ytterligare utredning har skett och fler pågår Tredjepartstillträde till nätet via egen solfångare utreds nu i samarbete med Uppsala universitet (Magnus Åberg och Joakim Widén m fl). 13 Solvärme med säsonglagring examensarbete Cay Åsberg 2011 samt AK 2013