Solvärme i borrhål lönsamt – ibland

Ny avhandling: Att lagra solvärme i ett borrhål över vintern är en tveksam affär, det visar Elisabeth Kjellssons avhandling som nyligen lades fram vid Lunds Tekniska högskola. Men i vissa fall kan det löna sig.

bergvarmeborr2il_webb.jpg

Elisabeth Kjellson, LTH, har i sin avhandling simulerat hybridsystem med solfångare och bergvärme för att analysera systemens för- respektive nackdelar. Foto: Ingar Lindholm

Hybridsystem med solvärme och bergvärme kan många gånger vara en bra kombination. De kan öka möjligheten att ha tätare mellan värmepumparna i tätbebyggda radhusområden. Men det lönar sig inte att lagra solvärmen i borrhålet till vintern, undantaget om borrhålet är underdimensionerat. Det skriver Elisabeth Kjellsson, LTH, i sin doktorsavhandling om sol- och bergvärme.

Det finns cirka 300 000 bergvärmeanläggningar  i Sverige. Därav är det uppskattningsvis färre än 1000 som även omfattar solvärme. Den uppgiften är mycket osäker i brist på tillförlitlig statistik men intresset för solvärme i villor har stigit kraftigt de senaste tio åren. Kunskaperna om kombinationen sol- och bergvärme är dock ofullständiga. Med omfattande datorsimuleringar av olika systemkombinationer visar Elisabeth Kjellson på Lunds Tekniska högskola i sin doktorsavhandling var fallgroparna för den typen av hybridsystem kan finnas. Hennes analyser omfattar i princip enfamiljshus med enstaka borrhål, alltså inga stora anläggningar med många borrhål. Hon har själv haft solfångare med bergvärmepump men den var inte till någon större nytta för studierna: - Nej, vi fick artesiskt vatten vid borrningen (som tränger upp på jordytan) så vi kunde inte lagra värmen och då heller inte göra några mätningar, berättar Elisabeth Kjellson som nu har flyttat till ett gammalt korsvirkeshus där en pelletspanna än så länge står för uppvärmningen. Men solfångare och bergvärme ska det förhoppningsvis bli framöver.

Snåla inte med borrdjupet En av slutsatserna i avhandlingen är att inte snåla när det gäller borrdjupet: - Om man har ett borrhål som inte är tillräckligt djupt och den naturliga återladdningen inte blir tillräcklig på sommaren då kan man spara väldigt mycket el som är tillskottsenergin i systemet genom att använda solvärmen för återladdning. Även den lilla mängd solvärme som man kan få på vintern kan ge ett bra tillskott.

Är underdimensionerade borrhål vanligt? -Ja, det kan förekomma av olika anledningar. Saker och ting kan förändras efter borrningen. Man byter kanske ut den gamla värmepumpen mot en ny och som då förmodligen är effektivare än den gamla. Då suger den ut värmen mer effektivt ur hålet och på så vis blir systemet faktiskt underdimensionerat. Om grannarna borrar i närheten kan det också bli underdimensionerat om man tar ut så mycket värme ur marken att det inte hinner återladdas naturligt.

Kan bli energiförlust Hennes studier bekräftar det som många experter redan känner till: Det är i allmänhet inte lönsamt att lagra solvärmen från sommaren i ett enstaka borrhål för uttag under vintern, under förutsättning att borrhålet är tillräckligt djupt för att passa i systemet. Lagring innebär att det skapas övertemperatur i berggrunden som förhoppningsvis ska kunna utnyttjas vintertid. - Mina resultat visar att värmen sprids ut och temperaturen hålls inte kvar så länge i berggrunden. Dessutom drar det energi att pumpa ner värmen i berggrunden. I värsta fall kan man göra av med mer energi än man vinner, säger hon och fortsätter när det gäller pumpar:

- Många gånger har man lite slentrianmässigt anskaffat en kanske billig cirkulationspump och låtit den gå väldigt  långa drifttider, speciellt när man återladdar. Det drar mycket el. Man bör använda pumpar med hög verkningsgrad. Det är faktiskt lönsamt att satsa på energieffektiva pumpar.

Lönsamt bland radhus Ett exempel då återladdning med solvärme i borrhålet kan vara klokt är i områden där det är tätt mellan borrhålen, exempelvis i radhusområden med små tomter där grannarna har liknande system. Då hinner inte marken återladdas naturligt och kan behöva hjälp av solvärmen som alltså blir en förutsättning för att kunna ha relativt tätt mellan borrhålen.

Elisabeth Kjellsson understryker hur viktigt det är att inte snåla med borrdjupet när anläggningen skapas: - Man ska dimensionera ordentligt från början när det gäller borrdjupet men man kan förbättra prestanda i en anläggning med solvärme. Dessutom sparar man ju alltid el med solvärme för tappvarmvatten, även i ett värmepumpssystem.

Vad hoppas du att din avhandling ska leda till? - Kanske till ökad förståelsen för den här typen av system och att man förhoppningsvis dimensionerar korrekt.

Hon deltar nu i ett EU-projekt med syfte att främja användningen av solenergi i Europa där Frankrike, Tyskland, Spanien och Portugal är pådrivande: - Vi ska underlätta för solenergi genom lokala initiativ, alltså på kommunnivå. Det kan handla om förbättringar när det gäller beslutsgångar, administration, planförutsättningar, bidrag med mera. Jag jobbar ihop med Malmö stad när det gäller de här frågorna.

 Lars Eriksson

Energi & Miljö 1/2010  

Kommentarer

Hej Lasse!
Det måste slås fast att Elisabeth Kjellsson har gjort ett mycket förtjänstfullt och bra arbete, där många bra synpunkter har kommit fram. Så har hon också haft en av bergvärmens teoretiska fäder i både Sverige och världen "responsmätningens fader" Göran Hellström som handledare.
Vad som saknas är att behovet av samreglering mellan solfångare och värmepump. Inte ens en mening om detta finns i Elsabeth Kjellssons avhandling vilket är en brist, som kanske andra mer reglerunniga så småningom kunde rätta till.
En annan sak lite utanför ämnet är att man ofta har dragit fram för klena elkablar i gatorna så att man inte får fram tillräckligt med effekt till sina värmepumpar/elspisar m.m. Tänk på vad som händer om allt samtidigt slås på en kall vinterdag. En lösning kunde vara att använda värmepumpar med frekvensstyrning/mjukstart som smyger igång sin värmeproduktion så att man slipper spänningsspikar. Tyvärr har inte någon vettig diskussion om möjligeterna att utnyttjade frekvensstyrda värmepumparnas flexibilitet att kunna bidra och jämna ut bristande temperaturer.
Men man kan inte begära allt av en avhandling. Elisabeth Kjellsson är väl värd en personlig professur tycker jag i alternativ energiteknik, där värmepumpar behövs som motorer, för att skapa temperaturvillkor, som gör en värmeanläggning mer styrbar. Det finns ju Abelcos PLC-system, som utgår från hemsidor skrivna i java, där man kan mata in sina parametrar, för att sedan skapa olika styrvillkor i Open Pascal, Tyvärr är det för dagen bara tekniska fysiker på datalinjen som generellt skulle klara att jobba med sådant. VVS-ingenjörer kan alltför sällan vare sig riktigt reglerteknik och att programmera. Här behövs mer relevanta kurser för hur man med värmepumparnas hjälp skapar styrbara alternativa energisystem.

Med vänliga hälsningar!
Gunnar (W Bergman)
teknisk och energiteknisk frilansjournalist
BT-MEDIA

Förstår inte allt i texten. Om jag byter till en nyare och effektivare värmepump så suger den inte mer effekt ur hålet, utan den har tvärtom högre verkningsgrad och tar därmed MINDRE effekt utr hålet för att värma samma hus...Solvärme går cirka 20 meter ned i marken, och att det som i texetn säga att det både lönar sig och inte lönar sig att ladda hålem blir lite förvirrande. Slutsatsen av laddniong av hålen är att det är svårt att värma upp grundvattnet som rör sig hela tiden, och därmed inte lönsamt.

Detta är ett återupprepat tema, känt sedan länge, och i stort, slöseri med tid. Det har länge, sedan 70-talet, när kompetens fanns i Sverige,
(STAL Norrköping) med framgång återförts värme ner i befintliga borrhål när så varit befogat.
Det är flera faktorer som påverkar detta. Kjellsson´s rapport tillför inget nytt, utan saknar istället fler tidigare kända faktorer.
Man måste helt enkelt räkna på det (sic!)