-Vi lever i en tid hvor store menneskeskapte klimaendringer foregår, og det er vi alle som har ansvaret for det. Men det er kun noen få som tar ansvaret og er villig til å sette eksempel for andre. Et slikt eksempel ligger i Bergen, hvor Bergen kommune tenker innovativt om energibruk. Varden skole skal oppgraderes og få et nytt tilbygg. Skolen er fra 60-tallet og har hatt høy energibruk, men vil nå bli en skole med lavenergistandard for det eksisterende bygget og passivhusstandard for tilbygget.

Dette forteller Usman Ijaz Dar ved NTNU som står bak energiløsningen. Han har doktorgrad innen energiforsyning og klimatisering i bygninger fra NTNU i april 2014, og har siden da jobbet i Sweco i Bergen.

Han forteller videre at skolen dessuten skal få en hypermoderne energiløsning med landets første hybride solcelleanlegg som spiller på lag med brukeren, varmepumpe og ikke minst geobrønner.

-Energiløsningen er nøye gjennomtenkt, og er basert på kunnskap tilgjengelig i forskningsmiljøer, sier Usman.

Han forklarer at hybride solceller er kort sagt en kombinasjonsteknologi av vanlige solcelle- og solfangerpaneler.  Kommersielle solceller kan kun konvertere rundt 15-20 prosent av innstrålt solenergi til elektrisitet. Resten av den innstrålte solenergien varmer kun opp solcellepanelene og utnyttes dermed ikke.

-I tillegg er denne oppvarmingen av solcellepanelene en ulempe for produksjonen av elektrisitet, virkningsgraden til solceller faller ca. 0,5 prosent for hver økende grad temperatur. Hybride solceller har derfor en vannkrets bak solcellepanelene, som kontinuerlig kjøler panelene og samtidig utnytter varmen til å dekke deler av byggets varmebehov, sier Usman.

Han mener at denne teknologien er vinn-vinn både for elektrisitets- og varmeproduksjonen. Hybride solceller kan på denne måten levere en samlet virkningsgrad på opp mot 80 prosent.

Usman utdyper at energiløsningen er basert på en kombinasjon av væske-vann varmepumpe og hybride solceller. Varmepumpen og de hybride solcellene spiller sammen ved å ta korttids- og langtidslagring i bruk. Usman poengter at energiløsningen er utformet med sterk fokus på bygningens varmebehov.

Han trekker fram de tre viktigste fakta om bygningens varmebehov, nemlig at skolen (som lavenergi/passivbygg) har veldig lavt oppvarmingsbehov, men fortsatt en god del varmtvannsbehov.

Videre at både varmtvannsforbruk og solenergi er preget av variasjoner og trenger dermed korttids- og langtidslagring.

Dessuten at lavt varmebehov og dermed lav belastning på energibrønner gjør det mulig å lade opp energibrønner med overskuddsvarmen fra de hybride solcellene på kort tid.

-Varmepumpen dekker store deler av varmebehovet på kalde dager med lite sol, og henter mye av energien fra geobrønnene. På klare dager om vinteren med lite sollys produserer hybrid-solcellene kun elektrisitet, men resten av året produserer panelene både elektrisitet og varme, sir han.

-Siden løsningen sørger for at temperaturen på solcellepanelene holdes lavere enn konvensjonelle løsninger, produserer de hybride solcellene mer elektrisitet enn de ellers ville gjort. Samtidig hentes solvarmen ut, og lagres først i et korttidslager. Korttidslageret sikrer fortrinnsvis forvarming av varmtvann og øking av væsketemperaturen fra geobrønnene til varmepumpen, forklarer Usman.

Dette gjør at varmepumpens effektfaktor forbedres. Korttidslageret sikrer at all varmen som blir hentet ned fra panelene på taket kan utnyttes direkte i størst mulig grad. I skoleferien og andre perioder med lavt varmebehov vil korttidslageret bli fullladet. Løsningen når dette inntreffer vil være å benytte overskuddsvarmen til å lade opp geobrønnene slik at de er klar til bruk for neste sesong.

Samtidig poengterer Usman at endelig ytelse av hele løsningen avhenger av balansen mellom korttidslager, langtidslagring, hybridsolcelleareal og bygningsforbruket.

I følge Usman er det tre viktige punkter for utforming av et hybrid solcelleanlegg. Det første punktet er temperatur på selve hybrid-solcellene, som har direkte påvirkning på utnyttelsesgrad for forvarming av varmtvann kontra virkningsgrad for hybridsolceller.  Det andre viktige punktet er å finne balansen mellom bruk av solvarme til forvarming av varmtvann kontra ettervarming av væske til varmepumpen, mens det tredje punktet er å finne balansen mellom regeneringsbehov til energibrønner og størrelsen på anlegget.

-For Varden skole viser beregninger elektrisitetsproduksjon på ca. 18 000 kWh og varmeproduksjon på ca. 30 000 kWh, hvor en god del av den varme ligger på temperatur mellom 35 og 50°C.  Resultater fra simuleringer viser at løsningen både fører til økt fornybar dekningsgrad, redusert tilført elektrisk energi til varmepumpen og forbedret årlig effektfaktor for varmepumpen. Dette medfører at kun varmeløsningen reduserer 14 000 kWh levert elektrisk energi til bygget, sier han. 

Løsningen er den første av sitt slag i Norge, og har fått 552 000 kroner i støtte til ny teknologi fra Enova.

Usman poengterer til slutt at løsningen er skreddersydd til bygningens behov, og at han jobber aktivt med flere fremtidsrettede løsninger til nye bygg.

Klikk på bildene for større format:







Usman Ijaz Dar ved NTNU.