Värme i termiska energilager håller fotbollsplanen varm även vintertid

Energieffektivitet, energiförsörjning och klimatpåverkan är ödesfrågor där vetenskapen möter vardagen – både i det korta och långa perspektivet. Jakten på hållbara energilösningar är intensiv och företag, forskare och innovatörer angriper problemställningen på många olika sätt. Något som bland annat avspeglas i ett antal artiklar på Miljönytta.

I Sverige står bostäder och service för mer än en tredjedel av energianvändningen. I bostäderna går huvuddelen åt till uppvärmning, matlagning, belysning och hushållsapparater. I kontorslokaler, hotell och industrilokaler utgör ventilations- och kylsystemen en betydande del av energianvändningen.

Under sommaren har vi ett överskott på värme och i många större fastigheter använder man energi för att sänka rumstemperaturen till angenäm nivå. Under vintern råder motsatt förhållande. Att spara sommarens energiöverskott till den kalla årstiden förefaller vara ett intelligent utnyttjande av de termodynamiska spelreglerna (se faktarutan nedan).

Energilagring i termiska energilager (Thermal Energy Storage; TES) är en teknik med cirka 30 år på nacken. Det finns två huvudtyper av system som bygger på olika principer. Ett kallas Aquifer Thermal Energy System (ATES) och bygger på energilagring i akviferer, dvs i vatten. Du kan läsa mer i detta på Miljönytta i artikeln ”Lagring av värme och kyla under markytan”. Den andra principen bygger på energilagring i borrhål och kallas Borehole Thermal Energy Storage (BTES).

Det svenska bolaget SEEC har utvecklat en patenterad teknik som gör energilager i borrhål mer effektiv med lägre energiförluster. Det som gör SEEC unikt är hur energilagret dimensioneras, konfigureras, och regleras, samt hur energin tas ut ur lagret och hur det återladdas.

Så här fungerar ett energilager
 med borrhål

Numera är det lönsamt att investera i värmepumpar som hämtar energi från luft, mark, vattendrag eller berg. Eftersom värmepumpen är en central del i funktionen hos ett energilager har detta medfört att även energilager blivit kommersiellt lönsamma.

Ett energilager enligt BTES-principen kan beskrivas som ett antal borrhål, som enligt SEEC:s metod är borrade i ringar utanför varandra. Antalet borrhål och hur djupt man borrar beror på hur mycket energi som ska lagras.

När en fastighet kyls uppstår spillvärme som ofta leds bort via fläktar, något som är slöseri med energi. Ett bättre alternativ är att leda spillvärmen till ett energilager där den värmer upp marken runt borrhålen. Om kylbehovet är stort räcker ofta energin från spillvärmen för vinterns uppvärmning av byggnaden. Om spillvärmen inte räcker för vinterns behov kan energilagret kompletteras med exempelvis markförlagda kollektorer. Kollektorn består av slangar som är fyllda med vätska och som grävs ned under markytan. Solenergin värmer upp kollektorerna och värmen leds ner i energilagret.

Under vintern leds värmen från lagret via värmepumpar till fastighetens uppvärmningssystem. Om energilagret dimensionerats på ett korrekt sätt behöver ingen annan energi tillföras för att värma upp fastigheten. I ett varmt klimat kan energilagret användas på omvänt sätt för att spara vinterns överskott av kyla för kylning av fastigheten under sommaren.

Grundprinciper för effektiv energilagring

”Termiska energilager är i sig en fantastisk lösning” säger Andreas Andersson, som är VD vid SEEC. ”De enskilda komponenterna baserar sig på väl beprövad teknik, och lagringen möjliggör mycket stora ekonomiska och miljömässiga vinster. I befintliga installationer har den energin man betalar för minskat med 70 – 90 procent”, fortsätter han.

En av grundprinciperna i termiska energilager är att åstadkomma energibalans i lagret, dvs att man tillför lika mycket energi som man tar ut. Temperaturen i lagret kan exempelvis i snitt vara 7 °C, men över året gå från 4 °C till 10 °C för att sedan gå ner mot 4 °C igen. Temperaturvariationen orsakas av att energi tillförs eller laddas ur lagret. Genom att successivt tillföra lite mer energi än det man tar ut, kan man gradvis öka effektiviteten i energisystemet.

”SEEC har fokuserat på att minimera energiförlusterna, vilket ger en rad fördelar. Bland annat kan vi enklare bygga upp en temperaturkudde i lagret och på så sätt öka verkningsgraden i hela systemet. Det ger stora positiva utslag på driftsekonomin för våra kunder”, avslutar Andreas Andersson.

Intelligent mätning och styrning

SEECs energilager använder sig av flera olika metoder för övervakning och styrning. Bland annat mäts temperaturen i borrhålen, tillförseln och uttaget av energi registreras och lagrets totala energiinnehåll följs kontinuerligt. Övervakningen och styrningen av energilagret samspelar med värmepumparna och annan teknisk utrustning. Styrsystemen är baserade på öppen teknologi och kan styras på distans över Internet.

Fotboll på vintern

I Katrineholm värms en fotbollsplan med överskottsvärme från kylkompressorer från en konstfrusen bandyplan. Energin från kompressorerna lagras i ett energilager från SEEC. Från lagret leds värmen via en värmepump till värmeslingor under fotbollsplanen. Planen blir på detta sätt spelbar året runt. På sommaren fungerar fotbollsplanen som en solkollektor. Värmeslingorna blir då så varma att de kan värma energilagret och värmepumparnas verkningsgrad och driftekonomin förbättras ytterligare.

Artikeln publicerad i april 2011