Om bergvarme og varmepumpens rolle i det grønne skiftet

Nedenfor finner du lenker til presentasjonene og opptak av foredragene.

Vi takker IEA – Annex 52, ENOVA og Forskningsrådet som har finansiert arbeidet og våre samarbeidspartnere ved Asplan Viak, SINTEF, NTNU, COWI og NOVAP.

Hva er det grønne energi-skiftet?

Da vi har nådd netto null-samfunnet i 2050 har vi et energisystem i Norge uten bruk av fossile kilder. Samtidig har vi kraftkrevende industri for arbeidsplasser og verdiskaping, kraftoverskudd for eksport og gode liv uten energifattigdom.

For å nå målet må vi gå langs to samtidige utviklingsbaner: a) bygge ut mer fornybar kraft, og b) bruke den kraften vi har smartere og mer effektivt og på den måten frigjøre energi.

I Norge brukes mer enn halvparten av den elektriske energien til varme og kjøling av bygg. Eksempler viser at bergvarme kombinert med varmepumper kan mer enn halvere dette forbruket, og på lang sikt dersom man velger, teknisk sett, kan frigi energimengder opp mot 40 TWh/år.

Se introduksjonen:

1.1 millioner varmepumper er i drift i Norge som reduserer elektrisitetsbruken med over 10 TWh/år for oppvarming (i 2.1 millioner bygg).

Flesteparten av varmepumpene som selges i Norge er luft-til-luft-varmepumper, men luft-til-vann og væske-til-vann samt ventilasjonsluftsvarmepumper bidrar med store energibesparelser – særlig i store bygg. Hvilke system man velger avhenger av hvordan man designer nye bygg og hvorvidt man kan etter-montere vannbårne energiløsninger i eksisterende bygg.

Det Europeiske varmepumpemarkedet er i kraftig vekst, og ifølge IEAs globale 1.5°C veikart mot 2050 må 50% av oppvarmingsbehovet dekkes av varmepumper. For å nå dit trengs en 10-dobling av dagens antall installerte enheter.

Varmepumper og bergvarme er energi uten arealkonflikt samtidig dras effekttoppene ned på de kaldeste dagene. Slik spares natur for energiproduksjon, og man kan skalere ned den foreskrevne nettutbyggingen.

Det er gjennomførbart å frigi minst 20 TWh frem mot 2030, og mye mer i tiårene som kommer ved hjelp av geotermi, varmepumper, solceller på alle flater, og etterisolering.

Flere utbyggere og leietakere ønsker miljøvennlige og energieffektive bygg fordi flere ser verdien av energi-effektivisering. Eksemplenes makt viser hvilke betydning varmepumper og bergvarme kan ha for å redusere energiforbruk og effekttopper.

Men følger markedet og politikken opp?

• Norge har ingen nasjonal strategi for energieffektivisering
• Byggtekniskforskrift (TEK) gir ikke initiativ til å velge varmepumper
• Enova har kuttet støtteordninger til varmepumper i yrkesbygg og boliger
• Mange utbyggere ønsker kun billigste løsninger

Se presentasjonen:

For å lære mer om hvordan bergvarme og varmepumper bidrar i dag med energieffektivisering vil vi her gå gjennom 6 eksempler presentert i webinaret.

De tre første eksemplene ble presentert av Jørn Stene (COWI), etterfulgt av Vetle Kjær Risinggård (NORCE), Randi Kalskinn Ramstad (NTNU) og John Clauss (SINTEF). Det er spørsmålsrunde etter hvert foredrag.

1. KIWI Dalgård

Dette er et supermarked av passivhusstandard med energieffektive kjølemøbler med 556 m2 solcellepaneler og batterilager i tillegg til CO2- kuldeanlegg med varmegjenvinning samt en brønnpark med 8 borehull av 264 m dybde i kombinasjon med to 38 kW bergvarmepumper. Dette anlegget leverer også termisk energi til 3 leilighetsbygg.

I alt opp mot 250.000 kWh leveres per år, med en varmefaktor (COP) på ca 2,9. Termisk ladning av brønnpark med overskuddsvarme fungerer godt. Den relativt lave effektiviteten er forårsaket av for lav energiklasse for varmepumpen (B) og dårlig kapasitetsjustering (en av pumpene har nå fått turtallsjustering). Se skisse under av termisk flytdiagram.

I forbindelse med utvidelse av studentbyen på Moholt har man satt opp 5 boligblokker i massivtre i passivhusstandard med 632 leiligheter, bibliotek og barnehage.

En bergvarmepumpe dekker varmebehovet til varmtvann, oppvarming av ventilasjonsluft og snøsmelting. Romoppvarming dekkes med elektriske panelovner og gulvvarme. Brønnparken med 23 energibrønner á 250 m dybde lades med varme fra gråvann, ventilasjonsluft og termiske solfangere. Med varmegjenvinning fra ventilasjonsluft får en også samtidig dekkes kjøling av ventilasjonsluft sommerstid med kald frostvæske fra brønnparken.

Varmesentralen er prefabrikkert med tre 83 kW varmepumper (uten turtallsjustering), el.-kjel, pumper og ventiler som distribuerer energi til alle byggene. I tillegg har man solfangere og varmegjenvinning fra gråvann som lader en brønnpark på 23 energibrønner av 250 m dybde. En termisk energiproduksjon fra sentralen er på ca 1070 MWh per år hvor i all hovedsak all varmen kommer fra bergvarmepumpe med årsvarmefaktor ca. 3,2.

Dette er et bygg med butikker og kontorer på til sammen 18 000 m2 av passivhusstandard og Energikarakter A.

Bygget har solcellepaneler på fasade og tak i tillegg til termisk energisystem for oppvarming og kjøling med varmegjenvinning fra kuldeanlegg i matbutikken samt en varmepumpe og brønnpark med 15 brønner av 220 m dybde.

Varmepumpen er av høy kvalitet og brønnparken dekker hele kjølebehovet. Derimot er varmepumpen overdimensjonert hvilket gir lavere årsvarmefaktor enn forventet. Anlegget har spisslast og back-up fra fjernvarme i området.

Dette er et konferansehotell med på 23.650 m2 over 6 etasjer utstyrt med solceller, solfanger, varmepumper og geotermiske brønner for energilager og -høsting slik at man kan kjøle/varme rommene samt lage varmtvann. Hotellet er påkoblet fjernvarmesystemet for å ha energi til effekttoppene.

Systemet leverer en årlig produksjon på mer enn 1.000 MWh/år og tar årlig ut omtrent dobbelt så mye varme fra berggrunnen om vinteren som det lagres om sommeren.

I dette foredraget vises livssykluskostnadene for dette bygget og man ser en internrente på 5-6 % av investert kapital.

Se presentasjonen:

Fjell skole i drammen ble bygd i 2018-2019 og har et grunnareal på 10 000 m2. I dette konseptet brukes bergvarme i 200 borehull av 50 m lengde til sesonglagring av varme fra varmepumpe drevet av solceller og varme fra solfangere.

Dette er et lavtemperatursystem for direkte oppvarming, dvs. uten bruk av varmepumpe (kun sirkulasjonspumpe) under bruk. Merk varmepumpen brukes kun sommer for å lade brønnen.

Erfaring fra første året viser et svært lavt behov for elektrisitet fra nett om vinteren for å dekke varmebehovet. Anlegget er nesten off-grid, men trenger ytterligere tuning i fyringsmodus.

Forventet uttak er 350 MWh/år og sirkulasjonspumpa bruker 800 W for å levere 150 kW varme vinterstid.

Se presentasjonen:

Denne energisentralen er koblet til sykehuset i Sarpsborg bestående av 100 borehull av 250 m lengde og en gjennomsnittlig saltvannstrøm på 52 l/sekund koblet til to varmepumper med en nominell termisk kapasitet på 2.7 og 2.6 MW til hhv varme og kjøle.

Hensikten er å møte sykehusets varme og kjølebehov, også ved bruk av med borehullene.

I figuren vises energisignaturen som illustrerer det månedlige leverte kulde og kjølebehovet (prosesskjøling) med ulike utendørs temperaturer fra 2016 til 2020.

Systemet har gode ytelsesfaktorer, men operatøren til energisentralen har allikevel begynt å lade borehullene termisk for å bedre energibalansen i systemet.