Kan et beredskapssenter på Geilo holdes varmt hele året med solenergi lagret i grunnen? : en mulighetsstudie

Abstract

Det forventes at klimaendringene vil føre til mer ekstremværhendelser i fremtiden. Kraftforsyningen er dimensjonert for å takle klimapåkjenninger likevel observeres det en sammenheng mellom tilfeller av ekstremværshendelser og strømbrudd. Av den grunn bør også andre oppvarmingsløsninger vurderes for fremtiden. I denne masteroppgaven skal en derfor se på muligheten for at beredskapssenteret i Hol kan bli selvforsynt på varme. Dette ved å benytte et solfangeranlegg i kombinasjon med et BTES system for sesonglagring av solvarme. Varmeenergi fra sola som absorberes av solfangerne i løpet av sommerhalvåret skal sesonglagres i brønnparken til vinterstid da varmebehovet til beredskapssenteret er høyt.

Prosjektet er i innledende fase og det er jobbet ut ifra informasjon gitt fra Hol kommune angående utformingen av beredskapssenteret. Hol kommune har oppgitt arealet knyttet til garasjeanlegget, som planlegges etablert under bakkeplan. Det er i denne oppgaven også sett på et forslag om plassering av garasjeanlegget på bakkeplan for å øke energifangsten ytterligere. I denne oppgaven skal derfor to energianlegg vurderes for beredskapssenteret.

På hovedfløyen av bygget er det funnet ut at en hensiktsmessig utforming av taket er sagtanntak, mens det på legefløyen er tiltenkt saltak. Orienteringen til bygget har ikke vært fastsatt, men er i oppgaven satt til å være parallelt med veien tilknyttet bygget. Asimutvinkelen knyttet til solfangerne på hovedfløyen er -20 ̊ og for de to sidene av saltaket er -110 ̊ og 70 ̊. Innstråling er funnet gjennom PVsyst med meteorologiske data fra PVGIS V5 til å være henholdsvis 704 kWh/m², 676 kWh/m² og 632 kWh/m² for de ovennevnte orienteringene, i antatt driftsperiode fra april til september.

Brønnparken er dimensjonert for å lagre varmeenergien høstet fra solfangeranlegget. Volumet til brønnparken for de to energianleggene er beregnet til å være 45 700 m³ og 62 800 m³. Varmeenergi som kan leveres til bygget er beregnet til 237 MWh og 333 MWh. Arealet som skal varmes opp er 1889 m² og de to energianleggene kan levere126kWh/m² og177kWh/m² til oppvarming.

Det er gjort overslag knyttet beregninger av røranlegget for de to energianleggene slik at den elektriske pumpeeffekten er kun et estimat. Sirkulasjonspumpene til energianleggene krever henholdsvis 4,14 kW og 4,78 kW i maksimalt driftspunkt for å sirkulere systemvæsken i solfangeranlegget. I denne oppgaven blir det sett på en systemløsning for gjøre solvarmeanlegget selvstendig. Det foreslås derfor å prosjektere et solcelleanlegg på saltaket for å forsyne sirkulasjonspumpene med elektrisk effekt. Ved maksimal innstråling på hovedfløyen, ble effekten produsert av solcelleanlegget funnet til å være 21 kW og energianleggene kan dermed opereres selvstendig.

Energiprisen (LCoE) for energianlegg med garasjeanlegget under og på bakkeplan beregnes til å være henholdsvis 1, 8 kr/kWh og 1, 85 kr/kWh med en økonomisk levetid på 25 år. Dersom det tas utgangspunkt i en økonomisk levetid på 50 år vil energiprisen for begge energianleggene ligge på 1, 56 kr/kWh. Energianleggene får en negativ nåverdi med en økonomisk levetid på 25 år, men dersom brukstiden til solfangeranlegget og brønnparken legges til grunn i nåverdiberegningene blir nåverdien positiv. Dermed kan energianleggene ansees som lønsomme prosjekter på lang sikt.

It is expected that the change in climate will lead to more extreme weather in the future. The power supply is designed to handle stress from the climate, but it’s still observed a connection between extreme weather events and power failure. For this reason, other solutions for heating is considered essential for the future. In this master’s thesis, the possibility for the emergency preparedness center in Hol to be self-sucient when heating is considered. This is done using a solar collector system in combination with a borehole thermal energy storage, BTES, system for seasonal storage of solar heat. The energy from the sun absorbed during the summer will be stored in the BTES until the winter when the emergency preparedness center’s heating demand is high. The project is in an early phase, and the work has been done on the background of the given information from Hol municipality regarding the design of the building. Information regarding area for a garage facility has been provided and is planned to be an underground facility. In this thesis, it will also be considered a suggestion for placing the garage facility on a ground level to increase the captured energy. It will therefore be assessed two energy facilities for the emergency preparedness center.