Postnummer Ort Länskod Kommunkod Land Västerås Sverige

Transkript

1 ANSÖKAN OM FORSKNINGSSTÖD Datum Dnr 1 (6) Projektnr Sökande Företag/organisation Organisationsnummer Mälardalens Högskola Institution/avdelning Postgiro/Bankgiro/Bankkonto Akademin för hållbar samhälls- och teknikutveckling Postadress Box 883 Postnummer Ort Länskod Kommunkod Land Västerås Sverige Projektledare (förnamn, efternamn) Björn Karlsson Telefon E-postadress Bjorn.karlsson@mdh.se Fax Webbplats Eventuell medsökande (ange organisation) Richard Thygesen MDH, David Larsson, Direct Energy samt Bo Willegård och Patrick Månsson Mälarvillan Projektet x Ansökan avser nytt projekt Fortsättning på tidigare projekt, ange projektnummer: Projekttitel (på svenska) Utformning av en villa med värmepump och hög andel el från solceller. Projekttitel (på engelska) Design of a single family house with heat pump and PV-system with high solar fraction Sammanfattning (på svenska). Sammanfattningen skall omfatta max 250 ord och skall skrivas både på svenska och på engelska. Sammanfattningen skall skrivas så att den i ämnet oinvigde med lätthet förstår projektets innehåll och syfte. Det finns behov att utveckla energisystem för byggnader med hög andel solenergi. Kombinationer av solfångare och värmepumpar är dock svåra att motivera ekonomiskt eftersom solfångaren ersätter el till värmepumpen. Ett energisystem för ett enfamiljhus uppbyggt omkring ett PV system som matar en värmepump får högre andel solenergi utan överproduktion sommartid än ett solvärmesystem. Simuleringar av energi-tillförseln från ett PVsystem i ett enfamiljhus med värmepump har genomförts baserade på månadsvis nettodebitering av PVproduktionen. PV-effekten är anpassad så att balans mellan tillskott och last erhålls under sommaren, elexport undviks. Resultaten visar att ett standardhus med en bergvärmepump och solceller får en soltäckningsgrad på 40%. Ett hus med passivhusstandard får över 60% soltäckningsgrad. Täckningsgraden ökar med PV-modulernas lutningsvinkel. PV-systemet är av storleken 3-5 kwp eller m 2.Om månadsvis nettodebitering inte införs i Sverige måste värmepumpen kombineras med 1-dygns ackumulator. Systemet regleras så att elexport undviks. När solcellernas produktion överstiger husets last bereds varmt vatten för ackumulatorn via värmepumpen. Ett komplett system med värmepump, ackumulator och solceller skall byggas upp i ett nytt en-familjshus och funktionen skall mätas. Projektet skall genomförs som en del i ett doktorandprojekt. Projektet genomförs i samarbete med företagen Direct Energy och Mälarvillan. Det kompletterar ett pågående Effsys-projekt. STEM038 ver.n-1.1, Sekretariatet EFFSYS+ Institutionen för Energiteknik Avdelningen Tillämpad termodynamik och kylteknik Kungliga Tekniska Högskolan Stockholm Besöksadress Brinellvägen 68 Telefax E-post Effsysplus@energy.kth.se

2 2 (6) Sammanfattning på engelska enligt ovan (max 250 ord). A combination of PV-systems and heat pumps is interesting, since they give a higher solar fraction than solar thermal systems. The contribution from the solar thermal system in a Swedish single family house is limited to 50% of the domestic hot water load. Combinations of heat pumps and solar collectors are difficult to justify since the saved electricity by the solar collector is divided by the COP of the heat pump. Simulations show that a system with heat pump and PV-modules gets a significantly higher solar fraction without exporting electricity to the electric grid. The simulations are based on the assumptions that the PV-system has a monthly net metering and that overproduction and export to the grid is avoided. The system is designed so the PV-modules balance the energy demand during the summer. A standard single family house can get a solar fraction of around 40%. A building with passive house standard can get over 60% solar fraction. If monthly net metering will not be introduced in Sweden the system has to be connected to a storage volume for daily accumulation, so the PV-modules are used for delivering heat via the heat pump to the storage during the sunny hours with no load. A system will be installed in a domestic house for demonstration and evaluation. The proposal is a PhD project. The project is carried out in cooperation with the companies Direct Energy and Mälarvillan. It is directly connected to an ongoing Effsys project. Enskilt projekt Datum för projektstart Forskningsprogram, ange vilket: EFFSYS Totalt sökt belopp kr Tidpunkt då projektet beräknas vara genomfört

3 3 (6) Motivering; Energi-/miljö-/näringslivsrelevans, max 250 ord. Ange koppling till resultat från tidigare genomfört program eller projekt. EU;s direktiv att öka andelen nollenergi byggnader innebär att det är angeläget att utforma energisystem med en stor del egenproducerad energi. Detta kan endast göras genom att installera solvärme och solelsystem i byggnaden. Svagheten med solenergisystem i svenskt klimat är de får relativt låg täckningsgrad. Ett tidigare Effsys-projekt har vidare visat på att installation av solvärmesystem i hus där varmvattnet bereds med värmepump inte kan motiveras ekonomiskt. Det finns ett tydligt miljömässigt och kommersiellt behov att utforma ett energisystem för byggnader med hög andel solenergi och värmepump. Ett sådant system kommer att gynna såväl solenergiföretag som hustillverkare och värmepumpföretag. En inledande analys visar att kombinationen av solceller och värmepump får hög täckningsgrad. För att systemet skall bli ekonomiskt konkurrenskraftigt krävs att den solel som levereras kan användas direkt i byggnaden utan att matas ut på nätet. Detta kan åstadkommas om värmepumpen kopplas ihop med en ackumulator för minst dygnsackumulering. Alternativt kan samma effekt uppnås om månadsvis nettodebitering av PV-genererad el införs. Det är svårt att utforma energisystemen för extremt energieffektiva hus. Kombinationen av solceller och värmepump blir då ett intressant alternativ. Med vertikala PV-moduler kan ett nollenergihus med relativt liten missmatch utformas, d.v.s. behov av att flytta energi från sommar till vinter. Det är angeläget att systemkonceptet provas i ett realistisk system i ett nytt hus. Bakgrund; vad har gjorts tidigare?, vad är nytt i detta projekt?, forskargruppens verksamhet?, samarbeten? etc, max 1 A4-sida Generellt gäller att solfångare inte skall kombineras med värmepumpar som bereder varmt vatten. Detta har understrukits i ett tidigare effsys-projekt vid Lunds Tekniska Högskola. Återladdning av borrhål med solvärme kan inte rekommenderas. Däremot är kombinationen av luft-luft värmepump och solvärme ett kostnadseffektivt alternativ för direktelvärmda hus. Ett STEM projekt med den inriktningen pågår vid Lunds Tekniska Högskola. Björn Karlsson har varit projektledare eller medverkat vid dessa projekt vid LTE. Han är sedan 1 juni 2010 professor vid Mälardalens Högskola med inriktning mot solenergi, smarta elnät och energieffektiva byggnader. Detta projekt ingår som en viktig del för att bygga upp denna verksamhet vid MdH och utgör en utvidgning av ett pågående Effsys projekt vid MDH. Vidare har projektet en direkt koppling till smarta elnät genom det grundläggande kravet att solcellerna skall spara köpt el och inte exportera el ut på nätet. Mälardalens Högskola har redan tidigare kompetens inom kyl och värmepumpområdet och ger kurser både om kyla och solenergi. Björn Karlsson medverkar som svensk representant inom IEA task-40-nollenergihus. Det energisystem som utvecklas inom detta projekt skall presenteras där. Det viktigaste nytänkandet i detta projekt är strategin att solcellerna skall ge maximalt bidrag till värmepumpen och husets övriga behov utan att överskott matas ut på nätet! Strategin baseras på det faktum att en sparad kwh har betydlig högre pris/värde än en levererad kwh. Mål; Ange enkla, tydliga och mätbara mål i exempelvis kwh, max 250 ord. Projektet har som mål att uppföra och utvärdera ett demonstrationssystem i ett nytt enfamiljshus. Målsättningen är vidare att systemet skall ingå som ett alternativ vid val av energisystem i nybyggda energieffektiva hus.

4 4 (6) Genomförande, max 250 ord. Projektet består av följande delprojekt: Planering för uppförande och försäljning av ett hus. Ett hus med aktuellt energisystem skall säljas på kommersiella villkor. Uppförande av ett nytt hus med PV-moduler och värmepump. Ett komplett system skall designas och installeras i det nybyggda huset. Utvärdering av demonstrationssystemet Energianvändning i demonstrationshuset skall mätas och utvärderas under ett år. Rapportering och av erhållna resultat

5 5 (6) Kostnader Projektets totala kostnad Projektets totala kostnader per år % av heltid KALENDERÅR Lönekostnader Laboratoriekostnad Datorkostnad Utrustning Material Resor Övriga kostnader Ev förvaltningskostnader SUMMA Finansiering inkl. samfinansiärer Andel i kronor och procent av projektets totala kostnader/år FINANSIÄR År 2011 År 2012 År 2013 År 2014 År Total (%) Energimyndigheten Mälarvillan Direct Energy MälarEnergi ABB Sala-Heby Energi Industristöd via MdH SUMMA Detta projekt är i sin helhet i vissa delar lika med ansökan till annan myndighet, ange vilken: Sökt stöd för dyr utrustning (Vetenskapsrådet, Wallenbergsstiftelsen e.d.) Gäller endast högskola. Namn på doktorand Richard Thygesen Namn på doktorand Namn på doktorand Namn på doktorand Övriga samarbetspartners (ange organisation och namn) Direct Energy AB, Vällingby Mälarvillan AB, Västerås Resultatredovisning (ange här om resultatet kommer att redovisas på något ytterligare sätt än det obligatoriska, se information). Om utvärderingen visar ett positivt resultat skall systemet användas i Mälarvillans lågenergihus. Resultatet skall redovisas i en doktorsavhandling. De ingående delarna i avhandlingen skall publiceras i internationella tidskrifter och presenteras vid konferenser. Eftersom projektet har stort allmänintresse är det angeläget att resultaten presenteras i de vanliga svenska energitidskrifterna. Resultaten skall presenteras inom IEA task-40, d.v.s. om nollenergibyggnader.

6 6 (6) Bilagor Intyg med underskrifter från samfinansiärer Gantt-schema Gantt-Schema Delprojekt Uppförande av demonstrationssystem i xxxxx x nybyggt hus Mätningar på demonstrationssystem xxxx Utvärdering av demonstrationssystem xx Övriga bilagor Datum Datum Västerås Västerås Behörig firmatecknares (prefekt motsv.) underskrift Projektledarens underskrift Namnförtydligande, titel och telefon Thomas Wahl, Akademichef Namnförtydligande och titel Björn Karlsson, Professor

7

8 Hej! Härmed intygas att vi kommer att finansiera eget arbete omfattande totalt 150 kkr under projekttiden för projektet Utformning av en villa med värmepump och hög andel el från solceller. Vår VD Lars Hedström är föräldraledig men kommer att skicka in ett underskrivet intyg på måndag. /David David Larsson Projektledare Lyckselevägen Vällingby Direkt: Växel: Soldyrkare? Nu kan du få solel i ditt elavtal! Kolla in