Energiflytdiagram – KIWI Dalgård, Trondheim – Jørn Stene

Kort tilbakebetalingstid på varmepumpe-anlegg for salg av overskuddsvarme

Krever gode totalløsninger for å fungere optimalt

0

Deling og salg av overskuddsvarme har stort miljømessig og økonomisk potensial. Jørn Stene, førsteamanuensis ved Institutt for energi- og prosessteknikk på NTNU og spesialist i varmepumper og kjøleanlegg i COWI AS, presenterte to spennende prosjekter på Varmepumpekonferansen 2019.

– Tradisjonelle nærvarmeanlegg bruker en felles varmesentral som leverer varme til flere bygg. Prosjektene jeg presenterte har overskuddsvarme i deler av året som brukes i nærliggende bygg. I Otto Nielsens vei 12E er det mye prosesskjøling som gir overskuddsvarme som brukes både internt i bygget, men også eksternt. I utgangspunktet dimensjoneres varmepumper i nærvarmeanlegg etter varmebehovet i byggene. I dette prosjektet sendes overskuddsvarmen direkte til nabobygg, sier Stene.

Saken fortsetter under bildet:

290 kW varmepumpe – Otto Nielsens vei 12E, Trondheim – Foto: Jørn Stene

Stene er også deltaker i ZEN-programmet (https://fmezen.no/) som ledes av NTNU og SINTEF. Forskningssenteret er oppfølgeren til FME ZEB, som har spilt en sentral rolle i utviklingen av totalt ni pilotprosjekter over hele landet (https://www.zeb.no/).

Lagrer overskuddsvarme i brønnpark
Han peker på flere typer bygninger med muligheter for deling av overskuddsvarme.

– Deling av overskuddsvarme egner seg spesielt for datasentre, sykehus, dagligvarebutikker og andre bygninger med prosesskjøling og store kjøleanlegg. Om du ser på dagligvarebutikker har ikke slike bygg varmebehov om sommeren, og kan heller lagre overskuddsvarmen i «geotermiske batterier». KIWI Dalgård i Trondheim (2018) er et slikt bygg hvor overskuddsvarmen lagres i en brønnpark som tas ut med varmepumper om vinteren og leveres til tre leilighetsbygg, sier han.

Stene forteller at også datasentre har et stort potensial som leverandører av overskuddsvarme.

– Vi er involvert i et datasenter med et forbruk på mange megawatt. Om man bygger en slik kjølemaskinen riktig, kan den levere høy temperatur ut til nærvarme- eller fjernvarmeanlegg. Om du ser på utvinning av kryptovaluta blir overskuddsvarmen ofte ikke gjenvunnet, men om man setter inn en høytemperatur varmepumpe på slike datasentre kan den levere overskuddsvarme opp til 90 grader, sier han.

Han forteller at investeringer i slike anlegg er både miljøvennlige og lønnsomme.

– Slike løsninger krever i en del tilfeller relativt små investeringer med kort tilbakebetalingstid, og kan være svært lønnsomme. Man legger en rørledning, installerer varmepumpe eller varmeveksler og kan på den måten selge overskuddsvarme til nabobygg. I konsesjonsområder for fjernvarme må man ifølge loven dokumentere at løsningen er mer miljøvennlig enn fjernvarme. Siden dette er miljøvennlig overskuddsvarme kommer man ikke i konflikt med konsesjonsreglene, sier Stene.

Må koordinere prosjektene bedre
Flere av prosjektene har vært vellykkede, men det kan også oppstå utfordringer forbundet med prosjektering på tvers av bygg.

– Problemet i Kiwi-prosjektet var den komplekse strukturen mellom butikken og boligblokkene. Det var ikke avklart hva man skulle betale og hvilke avtaler man hadde på varmeleveranse. Om det er andre eierforhold får man utfordringer med å selge varme på en fornuftig måte, og det kan bli et administrativt problem, sier Stene og tilføyer:

– I nye bygg bruker man varmesystemer med lavt temperaturnivå, men når man skal levere overskuddsvarme til et bygg med gamle radiatorer som krever høyt temperaturnivå er det ingen vits å utforme et lavtemperatursystem.

– I Kiwi-prosjektet ville butikken levere lavtemperatur til gulvvarme, mens entreprenøren på boligblokkene ville ha et høytemperatursystem. Dette skjedde høyst sannsynlig på grunn av dårlig koordinering mellom prosjektene. NorgesGruppen, eier av Kiwi, ønsker derfor å være mer aktiv i å finne gode totalløsninger i fremtidige prosjekter, forteller Stene.

Avvik mellom prosjektert og reelle verdier
Stene har vært veileder for mange prosjekt- og Masteroppgaver på NTNU og har sett store avvik i prosjektene som har omfattet feltmålinger av varmepumpeanlegg.

– Særlig det første året ser man avvik mellom beregnet og målte verdier. Det er alltid slik at varmebehovet er høyere enn det som blir beregnet. Dette er fordi man bruker standardverdier på innetemperatur, velger høy effektivitet på ventilasjonsanlegg, og forutsetter en bygningskropp som er eksakt i henhold til spesifikasjoner, sier han.

Stene forteller at bygningskroppen alltid vil ha kvalitet i forhold til utførelsen.

– Vi ser at prosjektene har større varmetap enn beregnet, høyere innetemperatur, og lavere varmegjenvinningsgrad enn det som er oppgitt. Man forventer optimale driftsforhold og bruker de mest optimale rammebetingelsene, siden det er standarden. Siden man aldri vil oppnå optimale forhold vil man i mange tilfeller få store avvik.

– Når vi kjører lønnsomhetsanalyser bruker vi simulerte verdier, men ser at den reelle årlige varmeleveransen er mindre. Vi ser også at det ikke stemmer at man har svært lave varmebehov i passivhus. I realiteten brukes det alltid mer varme enn prosjektert, sier han.

Saken fortsetter under bildet:

Jørn Stene, førsteamanuensis ved Institutt for energi- og prosessteknikk på NTNU og spesialist i varmepumper og kjøleanlegg i COWI AS.

Inngår i konseptet om nullutslippsbydeler
Nå ønsker Stene å ta erfaringene videre i ZEN-programmet for å utvikle mer bærekraftige bydeler.

– Overføring av overskuddsvarme inngår i konseptet om å redusere energiforbruket i samfunnet. Sammen med varmepumper, solfangere, biovarme, og annen spillvarme kan vi utvikle bydeler med minimale utslipp, avslutter Stene