Bergvärme rme och bergkyla kan man lagra solvärme till sin villa?

Transkript

1 Bergvärme rme och bergkyla kan man lagra solvärme till sin villa? 18 mars 2004 Stockholm Prof. Bo Nordell Avd. för förnyelsebar energi Luleå tekniska universitet

2 ENERGIFORMER OCH LAGRINGSMETODER kinetisk svänghjul potentiell vattenkraft kemisk salter, paraffin, vatten tryck ackumulatorer elektrisk supraledare, batterier TERMISK termos, markvärmelager, varmvattenberedare Energilagringens syfte är rent ekonomiskt: Det måste vara mer lönsamt att spara energi från ett tillfälle till ett annat än att "producera" energin vid ett senare tillfälle.

3 Temperatur och lagringstid Temperaturnivåer Värmelagring låg <c:a 50 o C < hög Köldlagring låg < grundvattentemperatur < hög Lagringstid korttidslagring - timmar, dagar eller veckor långtidslagring - månader, säsonger

4 Korttidslagring Lagringen under timmar, dygn - många lagringscykler/år Små lagringsvolymer Tål höga anläggningskostnad och värmeförluster Vanligt inom industrin Varmvattenberedare ett bra exempel

5 Långtidslagring Lagringen under månader, säsonger få lagringscykler/år Kräver låga anläggningskostnad och värmeförluster Stora lagringsvolymer Undermarkslager För solvärme och spillvärme

6 Värmebehovets variation i typiskt småhus Effekt 3 År Effekt 3 Vecka Effekt 3 Dygn Effekt 3 Summa

7 Borrhål i berg för kyla och värme Bergvärme för typiskt småhus Borrdjup: ca m Borrhålsdiameter: ca 110 mm Värmefaktor: 3-4 Uttag: kwh varav ca ¼ är drivenergi till värmepump. Inv. kostnad ca: kr Avkastning: 10% Ca installationer i Sverige tank för varmvatten värmepump Borrhålsvärmeväxlare golvvärmesystem för lågtemperaturuppvärmning

8 Energibrunn T ut -T in = 2-3 o C T in T ut Värmeuttag; a/ 3 kw b/ 6 kw Vid värmeuttag v sjunker temperaturen i brunnen och dess närhet n tills dess att värmeflödet från n omgivande berg blir lika stort som värmeuttaget Om värmeuttaget v minskar så stiger temperaturen i brunnen. värmeflöde a b värmeflöde

9 Återladdning i ett borrhål Beräkningsförutsättningar - Årligt värmeuttag = kwh - Värmefaktor = 3 - Accepterad mintemp. = -5 o C - Accepterad maxtemp. = 30 o C - Enkelt 40 mm U-rör - Granit = 3,5 W/m,K - Marktemperatur = 8 o C - Återladdning; 25, 50, 75, och 100% 100% återladdning sparar 12% borrhål Erforderligt borrdjup (m) Återladdning (kwh)

10 Kombination bergvärme och sol Återladdning kan göras men knappast överladdning pga av värmeförluster Ekonomiskt svårt att motivera solfångare för återladdning av bergvärme Men... Solvärme i nybebyggelse är lönsamt för tappvarmvatten.. Solvärmeöverskott kan återladdas ger bättre förutsättningar för värmepump Det finns andra naturliga värmekällor Genom att använda borrhålet för kylning av en bostad sker viss återladdning samtidigt som kylningen blir mycket billig Luft vatten kan också användas för återladdning

11 Naturliga energikällor för f r värme v och kyla Vinterkyla Luft Ytvatten Snö och is Mark Grundvatten Sommarvärme Luft Ytvatten Sol Mark Grundvatten För ett storskaligt utnyttjande av förnyelsebar energi krävs att energin kan lagras tills den behövs (korttids( korttids- och långtidslagring)! Tekniken finns - stora energilager byggs oftast under mark

12 Borrhålslager, BTES Världens förstavärmelagerrmelager för hög temperatur byggdes i Luleå 1982

13 Storforsen, Norrbotten Värme och kyla för hotell Storforsen Återladdning av värme med älvvatten 33 borrhål á 160 m DUT3: -38,6 o C

14 Solvärme för f r uppvärmning under vintern Solvärme med säsongslagring s songslagring i borrhål l i berg för f r bostadsområde de i Danderyd

15 Solvärme för f r uppvärmning

16 Sammanfattning Naturvärme rme och Naturkyla är r förnyelsebar f energi! Naturvärme rme och Naturkyla ger lönsamma och miljöfr främjande lösningar l Oftast krävs någon n form av lagring - passiv eller aktiv Av världens v markvärmepumpar rmepumpar finns hälften h i USA och hälften i Europa, varav hälften h finns i Sverige. Tekniken är r tillförlitlig, förlåtande Enastående potential står r nu ca 10% av uppvärmning och kylning i Sverige och andelen ökar för f r varje år Naturvärme/ rme/naturkyla bör r alltid övervägas vid uppvärmning och kylning Det finns plats för f r många m nya idéer och användningsomr ndningsområdenden