Store langtids- og sæsonvarmelagre Typer, erfaringer og muligheder

Transkript

1 Store langtids- og sæsonvarmelagre Typer, erfaringer og muligheder Niels From, PlanEnergi Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 1

2 Rådgivende ingeniørfirma > 30 år med VE 30 medarbejdere Kontorer i Skørping Aarhus København PlanEnergi Fjernvarme Solvarme Sæsonlagre Varmepumper m.m. Energiplanlægning Biogas Vindmølle VVM Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 2

3 Hvorfor lagre varme? For at reducere de samlede omkostninger til opvarmning Lagre billig varme til senere brug, hvor den kan erstatte dyrere varme For at reducere andelen af fossile brændsler til opvarmning F.eks. ved at lagre solvarme fra dag til nat, eller fra sommer til vinter (sæsonlagring) Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 3

4 Varmeproduktion / [MWh/måned] Fjernvarmebehov vs. solvarmeproduktion Naturgas Sol J F M A M J J A S O N D Brædstrup Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 4

5 Hvad koster det at lagre varme? Q ud = Q ind Q tab Q ind = C lager N cykler = ρ V lager c p ΔT N cykler Specifik investering: SI = Investering / V lager Samlede omkostninger: SO = Q ind * varmeproduktionspris (VPP) + investering + renter + D&V Varmepris ab lager: VAL = SO / Q ud Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 5

6 Eksempel med korttidslager Forudsætninger Vandlager (ρ = 980 kg/m 3 og c p = 4,19 kj/kgk) ΔT = 50 K Ingen varmetab (Q tab = 0) N cykler = 50 / år * 20 år = VPP = 200 kr./mwh SI = kr./m 3 (svejst ståltank) Ingen renter Ingen D&V Q ind = ρ V lager c p ΔT N cykler = 57 MWh/m 3 * V lager VAL = SO / Q ud = (Q ind * 200 kr./mwh + V lager * kr./m 3 ) / Q ind = 200 kr./mwh + 18 kr./mwh Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 6

7 Eksempel med sæsonlager Forudsætninger Vandlager (ρ = 980 kg/m 3 og c p = 4,19 kj/kgk) ΔT = 50 K Ingen varmetab (Q tab = 0) N cykler = 1 / år * 20 år = 20 VPP = 200 kr./mwh SI = 250 kr./m 3 (damvarmelager) Ingen renter Ingen D&V Q ind = ρ V lager c p ΔT N cykler = 1,14 MWh/m 3 * V lager VAL = SO / Q ud = (Q ind * 200 kr./mwh + V lager * 250 kr./m 3 ) / Q ind = 200 kr./mwh kr./mwh Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 7

8 Varmelagertyper (Kilde: SOLITES) Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 8

9 Pilot-borehulslager i Brædstrup Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 9

10 BTES med 48 borehuller Jordvolumen ca m 3 Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 10

11 Borehullerne etableres Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 11

12 BTES samlebrønd og isolering Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 12

13 Færdigt borehulslager Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 13

14 BTES Målinger og simuleringer Figure 8: Comparison of measured and simulated values for 2014 and Brown = measured flow [m 3 /h], blue = measured and orange = simulated outlet temperatures [ C], lower pink = measured and green = simulated storage temperatures [ C], and grey = measured and upper pink = simulated accumulated charging and discharging [MWh]. The first month is used for preheating the model, and istherefore not a part of the comparison. Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 14

15 Damvarmelagre Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 15

16 Koncept for damvarmelagre Jordbalance, dvs. at den opgravede jord genindbygges i en vold omkring hullet. Flydende låg med isolering. Lageret anvendes på samme måde som en traditionel, vandfyldt ståltank. Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 16

17 Damvarmelagre i DK (og i Verden!) Sted Vandvolumen Idriftsat Ottrupgaard 1,500 m Marstal, SUNSTORE 2 10,000 m Marstal, SUNSTORE 4 75,000 m Dronninglund, SUNSTORE 3 60,000 m Vojens 203,000 m Gram 122,000 m Toftlund 70,000 m Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 17

18 Dronninglund Principdiagram Absorption heat pump Boiler MW ECO 1 ECO MW Boiler 2 Collectors Pit heat storage Transmission line 80 C 40 C Lunderbjerg Søndervangsvej Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 18

19 Dynamisk simuleringsmodel i TRNSYS GUI af de hydrauliske forbindelser i modellen Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 19

20 Beregnede lagertemperaturer (år 2) Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 20

21 Etablering af PTES i Dronninglund Udgravning afsluttet. Ind- og udløb etableret Etablering af linere i bund og sider Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 21

22 Etablering af PTES i Dronninglund Lager næsten fyldt med vand Låget næsten færdigt Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 22

23 Færdigt lager i Dronninglund Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 23

24 Målte lagertemperaturer i Dronninglund Kilde: SOLITES Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 24

25 Målte energiflow i Dronninglund Kilde: SOLITES Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 25

26 Hybridlager Anlægsvært søges! Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 26

27 Hybridlager (Kilde: ZAE Bayern) Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 27

28 Nedgravet betontank 1 Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 28

29 Nedgravet betontank 2 Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 29

30 Nedgravet betontank 3 Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 30

31 Nedgravet betontank 4 Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 31

32 Borehulslager omkring betontanken Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 32

33 Hydrauliske forbindelser i TRNSYS-model Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 33

34 Beregnede lagertemperaturer Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 34

35 Varmepris / [kr./mwh] Varmepriser Uden støtte - 25 år % 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% Solvarme-dækningsgrad mere solvarme m3 lager borehulslager varmepumpe damvarmelager Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 35

36 CHESTER Horizon 2020-projekt Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 36

37 CHESTER Compressed Heat Energy Storage for Energy from Renewable sources Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 37

38 CHESTER Op- og afladning Cycle trip efficiency (P2P) op til 100% (eller mere) Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 38

39 TES brochure Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 39

40 Tak for opmærksomheden M T Store langtids- og sæsonvarmelagre Aarhus, den 30. november 2017 Niels From 40