Redusert elektrisitetsforbruk ved hjelp av sesonglagring av solvarme og varme fra mikrobølgeassistert pyrolyse

Abstract

There's an obvious interest for reducing the energy usage in buildings, something which becomes apparent by looking at the measures that has been introduced to achieve this. In Norway buildings are responsible for about 40 % of the total energy consumption [3], and in an average single family home about 80 % of the electricity usage goes to heating [4]. To lower the total energy consumption, buildings seem to be a logical place to begin. In this paper, the possibility of replacing electric heating with heat from alternative sources is explored. This I done by choosing two technologies for heat production and analyzing these closer. Solar heat is chosen for heating of homes, and microwave assisted pyrolysis is chosen as a technology more suited for central heat production and use in businesses. For a solar heat plant to be able to provide heat year round, it needs to be integrated with a system that can delay usage of the produced heat from summer to winter. For this, seasonal heat storage with borehole thermal energy storage is chosen. To explore this, a theoretical example is used in which 50 single family homes is to be constructed either with modern insulation standards or with less insulation, but are maximized for solar heat collection and are connected to a communal heat storage. If the less insulated homes with solar heat collectors are built, the price will be about 22 million NOK more expensive than the alternative, but by reduced electricity use and sales of excess heat that sum in earned back in 10 years. This leaves 20 years left of the systems expected lifetime. The reduced emissions of climate gases makes this system more environmentally friendly than the modern houses heated by electricity. Microwave assisted pyrolysis is explored by a viability study where it's used as waste disposal system at the water cleaning plant VEAS. The system will be self sustaining, and the yearly production will be 6 GWh electricity and 6,4 GWh of high temperature heat. This amount of energy is enough to supply 1260 modern houses, or 96 100 square meters of communal- or office buildings with their yearly heat demand. Yearly income from sales can reach 11 million NOK. This amount can be increased by incorporating seasonal heat storage with the system. The recovery of certain substances from the waste is of interest to the company, but with this technology it's unknown whether this is possible.

Det er tydelig interesse for å redusere strømforbruket i bygninger, noe som kommer frem i virkemidlene som har blitt innført for å oppnå dette. Omkring 40 % av energiforbruket i Norge går til bygninger [3], og i en gjennomsnittlig enebolig går rundt 80 % av strømforbruket til oppvarming [4]. For å senke energibruken er bygg et logisk sted å starte. I denne oppgaven utforskes muligheten for å erstatte elektrisk eller annen oppvarming i bygg med varme fra alternative kilder. Dette gjøres ved å velge to teknologier for varmeproduksjon og analysere disse under aktuelle driftssituasjoner. Solvarme velges som varmekilde til boliger, og mikrobølgeassistert pyrolyse velges som en mer bedriftsorientert metode for varmeproduksjon. Til solvarmeanlegget trengs et system for å lagre produsert varme fra sommer til vinter, og til dette velges sesonglagring av varme med borehullsbrønner. For å utforske systemet benyttes et teoretisk eksempel for et boligområde med 50 hus. Sammenlikning gjøres av hus bygget etter nye forskrifter, og mindre isolerte hus som benytter solfanging. Det blir funnet at anlegget med solfangst blir 22 millioner kroner dyrere enn om boligene ble bygget etter nye forskrifter, men merkostnaden kan tjenes inn etter 10 år. Det er da 20 år igjen av den antatte levetiden til anlegget. Reduksjonen i klimagassutslipp gjennom lavere strømforbruk gjør at dette systemet er mer klimavennlig enn bygg som varmes opp med elektrisitet. Mikrobølgeassistert pyrolyse utforskes med en mulighetsanalyse for sluttbehandling av råtnerest på vannrenseanlegget VEAS.