Baggrund og formål med solvarme Solvarmens funktion Projektbeskrivelse

Transkript

1 Baggrund og formål med solvarme Frederiks Varmeværk A.M.B.A. ønsker at etablere et solvarmeanlæg som supplement til det eksisterende kraftvarmeværk. Etableringen af et solvarmeanlæg i forbindelse med kraftvarme, har flere formål: at fortrænge fossilt brændsel og dermed CO² at fastlåse værkets energipris på 20% af det årlige forbrug at sikre en stabil varmepris fra værket Solvarmens funktion Solfangeren fungerer ved at solens stråler, såvel direkte som diffuse, rammer solfangeren og vandrer lige igennem det antirefleksbehandlede glas, på solfangerens forside. Når strålerne er kommet ind i solfangerkassen møder de absorberen, der er hjertet i solfangeren. Absorberens selektive overflade sørger for at stort set alle solstrålerne nu bliver omdannet til varme. Kraftig isolering bag absorberen samt på siderne, sørger for at begrænse varmetabet den vej. På forsiden op i mod glasset udgøres isoleringen af en meget tynd ETFE film der er spændt op under glasset og derved giver en termorude effekt. Projektbeskrivelse Et solvarmeanlæg er opbygget af 3 enheder: Solfangerfelt Vekslerstation Det eksisterende værk Solfangerfeltet optager varme fra solen, via de opstillede absorbere. Den cirkulerede vandmængde ledes til vekslerstationen, som i hovedtræk består af en pladeveksler med en pumpe på hver side. Pumpen på solfangersiden sikrer det korrekte flow over solfangerne for optimal ydelse. Pumpen på værkssiden sørger for at sende den producerede varmen fra solfangerfeltet ind på værket. Pladeveksleren adskiller vandet fra solfangerfeltet, der er glykolfyldt, med vandet fra værket. Vandet fra vekslerstationen vil variere i flow og temperatur. Derfor skal der på det eksisterende værk laves 3 tilslutninger: 1. Vandet fra veksleren ledes direkte til fjernvarmenettet 2. Vandet ledes til værkets akkumuleringstank 3. Vandet ledes til værkets gaskedel (hvis temperaturen er for lav til akkumuleringstanken og nettet) Værket nuværende akkumuleringstank på 490 m³ bruges i dag til udligning af varmeproduktionen fra værkets motorer i forhold til forbrugsmønstret hos værkets forbrugere. Den nuværende tank er for lille til oplagring af varmen fra solfangerne. For at sikre en optimal drift på solvarmeanlægget skal der opføres en ny akkumuleringstank, der placeres ved solfangerne. Den nye tank kan ikke placeres på værkets nuværende grund, da der ikke er plads. Størrelsen på den nye akkumuleringstank afhænger af solfangeranlæggets størrelse. Den nye akkumuleringstank skal have samme højde, som den eksisterende for at tage hensyn til trykforholdene. Den eksisterende akkumuleringstank er 12 meter høj Side 1 af 6

2 Gevindsten for værket ved etablering af m² solfangere Hvis forudsætningen for gevindsten er at varmesalget i Frederiks ikke ændre sig og gasprisen fortsat vil være som nu er den årlige besparelse for værket ca kr. pr. år. Gasbesparelsen udgør ca m³ naturgas årligt, svarende til ca. 703 ton CO². Varmen fra solen vil erstatte ca driftstimer om året på værkets motorer. Populært sagt vil værket ved en investering i et solvarmeanlæg på m² købe ca. 20% af gasforbruget til værkets varmeproduktion i solvarmeanlæggets levetid, som må anslås til at være minimum 25 år. Med den nuværende gaspris kan anlægget etableres med en tilbagebetalingstid på ca. 10 år. Tilbagebetalingstiden afkortes hvis gasprisen stiger. Placering Værket ønsker at placere solfangeranlægget på jordstykket for enden af Vestergade som skitseret på bilag 1. Arealet af jordstykket er ca m². På bilag 1, hvor solfangerne er indtegnet, er der vist et oplæg med m² solfangere, som vil være det maksimale der kan installeres på den ønskede placering. Værket har selv haft kontakt med landmanden om køb af jorden. Denne placering er ideel af 2 årsager: 1. Arealet ligger tæt på værket 2. Arealet giver mulighed for installation af op til m² solfangere Afstanden er meget vigtig, da længden af transmissionsledningen fra værket til feltet har betydning for pris på etablering, energiforbrug til pumper og varmetab. Vi har kigget på nogle alternative placeringer i den nordlige del af byen. Disse placeringer er umiddelbart ikke interessante da transmissionsledningen er længere og mere vanskelig at etablere. Samtidig vil det betyde et øget varmetab fra solfangerfeltet til værket. Anlæg på jordarealet På jordarealet skal der, udover solfangerne, etableres en akkumuleringstank og en bygning til vekslerstationen, som vist på bilag 1. Akkumuleringstanken skal have et volumen der sikrer at den varme der er produceret om dagen kan lagres. Om natten, når solfangerne ikke producerer varme, forsynes byen fra akkumuleringstanken. I vintertiden, hvor tanken ikke udnyttes til oplagring af solvarme kan tanken bruges som ekstra kapacitet for værkets nuværende varmeproduktion bestående af gaskedler og motorer. Akkumuleringstanken er skitseret på bilag 3. Bygningen til vekslerstationen, som er vist på bilag 2, har et areal på ca. 3 x 12 meter. Anlægget etableres således der bliver offentlig adgang. På bilag 1 er der skitseret forslag til adgang fra Vestergade og cykelstien mod syd Side 2 af 6

3 Beplantning på jordarealet Der er vigtigt at den beplantning der vælges ikke skygger på solfangerne. På den nordlige side af jordarealet kan der med fordel etableres et plantebælte med en højde, der afskærmer solfangerne fra vejen til ejendommen. På de øvrige sider bør beplantningen ikke blive højere end 180 cm af hensyn til udnyttelsen af arealet. På sydsiden mod cykelstien kan beplantning begrænses eller evt. udlades, således anlægget kan besigtiges herfra. Omfanget af beplantningen er vist på bilag 1. Solfanger Solfangerne er opbygget som vist på medsendte datablad fra ARCON Solar(bilag 4). Absorberenheden placeres på betonbjælker. Totalhøjden på absorberenheden og betonbjælken er ca. 1,75 meter. Afstanden mellem solfangerne bestemmes af hvilken hældning absorberenheden monteres med. Normalt er afstanden 5 til 5,5 meter fra forkant solfanger til forkant solfanger. Det betyder at afstanden mellem betonelementerne er 2,5 til 3 meter. Solfangerne placeres på arealet som vist på bilag 1. Solfangerne placeres i rækker af ca. 13. De enkelte solfangere i rækkerne er serieforbundet. Til- og afgangsrørene fra hver enkelt solfanger er placeret i toppen af solfangeren. Det bevirket at lækagen fra solfangeren maksimalt kan være 9,3 liter som oplyst på databladet bilag 4. Akkumuleringstanken På jordarealet skal der etableres en akkumuleringstank, der skal kunne indeholde m³ vand for at kunne lagre dagens varmeproduktion. Akkumuleringstankens højde skal være som den eksisterende, der er 12 meter høj. Niveauet falder en anelse fra værket mod jordarealet, så den nye akkumuleringstank skal have en højde på ca. 13 meter over terræn. Akkumuleringstankens diameter bliver ca. 12 meter og den isoleres med 300 mm isolering og beklædes med stålplader. Stålpladerne kan leveres i mange forskellige farver, hvor grøn eller grålig nok vil falde mest i med omgivelserne. Akkumuleringstanken er vist på bilag 3. Bygning og glykoltank Bygningen kan udformes som vist på bilag 2 og 6, hvor den er udformet som en 40 container beklædt med træ. Containeren beklædes med en 16 mm vandfast krydsfinerplade, hvorpå der monteres vandrette lister af høvlet træ. Bygningen males sort og monteres med hvide vinduer og døre som vist på de medsendte billeder. Taget beklædes med en 16 mm vandfast krydsfinerplade og 2 lag tagpap. Den viste glykoltank på skitsen er til oplagring af glykol. Denne glykoltank, der kan indeholde liter er næsten tom under normal drift. Glykoltanken placeres i et betonkar til opsamling af eventuel spild. Betongruben behøver i princippet ikke være ret stor da indholdet i tanken under drift er meget begrænset, da væsken befinder sig i solfangerne og rørene i jorden. Tanken er kun fyldt i tidsrum der går fra at væsken bliver leveret til den ledes til systemet. Dette vil typisk foregå umiddelbart efter leveringen. Glykolvæsken leveres med tankbil og pumpes i tanken. Tanken skal ikke efterfyldes, da der under drift ikke er noget forbrug af glykolvæske Side 3 af 6

4 Der etableres tag over glykoltanken, for ikke at fylde betongruben med regnvand. Den samlede mængde glykol på anlægget under drift er ca Liter. Info til forbrugere Det er endnu ikke besluttet om der skal etableres et info-hus eller en pavillon med informationer om driften af anlægget. Et alternativ kan være at opstille informationen på nogle standere langs med cykelstien mod syd eller ophænge informationen på vekslerbygningen. Der etableres offentlig adgang til bygningen fra cykelstien mod syd og fra Vestergade. Byggefelt Det nødvendige byggefelt er vist på skitsen over jordarealet. Der skal bygges en akkumuleringstank med en diameter på 12 meter, en bygning på ca. 3 x 12 meter, samt være plads til en glykoltank på 12 m³. Glykoltanken optager et areal på ca. 3 x 8 meter. Hegn Værket har på nuværende tidspunkt ikke planer om at holde får på jordarealet. Derfor er det ikke nødvendigt med hegn om jordarealet udover det naturlige hegn der er beskrevet under beplantning på jordarealet og vist på bilag 1. Vejadgang Der skal etableres vejadgang fra Vestergade til vekslerstationen. Vejadgangen er skitseret på bilag 1. Frostsikring af solfangere Solvarmesystemet er adskilt med en varmeveksler, således at den del der ligger uden for bygningerne og dermed er udsat for temperaturer under frysepunktet, kan frostsikres. Frostsikringen sker på to måder: Grundsikringen sker ved at solvarmeanlæggets solkreds påfyldes en blanding af ca. 70 % vand og 30 % monopropylenglykol. Det giver en frostsikring ned til ca. -15 gr. Den anden del af frostsikringen ligger i styringsautomatikken til solvarmeanlægget. Når temperaturen i solfangerne falder til ca. -8 gr. starter cirkulationspumpen på solvarmekredsen og vand/glykol blandingen cirkuleres rundt. Herved vil den varme der er lagret i rørene i jorden, bidrage til at hæve temperaturen i solfangerne og undgå frostskader. Samtidig måles der på temperaturen ved varmeveksleren og når der registreres temperaturer på ca. +2 gr. så starter også cirkulationspumpen på anlæggets varmekreds. Herved kan man spæde en mindre varmemængde til solvarmekredsen og helt undgå frostskader Side 4 af 6

5 Solkredsen: Solkredsen er en lukket kreds, som cirkulerer væsken ved et tryk på maks. 4 bar. Overstiger anlægstrykket 6 bar vil det udløse en fjederbelastet sikkerhedsventil som har fast og tæt forbindelse til en speciel opsamlingstank for glykolvæsken. Opsamlingstanken er en ståltank som kan indeholde den samlede mængde væske, som på noget tidspunkt vil kunne blive blæst af i sikkerhedsventilen. Opsamlingstanken placeres udendørs i et lukket kar af beton, således at eventuelle lækager bliver fanget. Rør i jorden: Det meste af væsken befinder sig i fjernvarmerør i jorden. Disse rør består af et stålrør, der er isoleret med pulyurethanskum og afsluttet med en kappe af PE-HD. For at sikre mod udslip af væske ved eventuelle lækager på rørene, er der i fjernvarmerørenes isolering indbygget en alarmtråd, der reagerer på fugt i rørisoleringen. Denne fugt kan komme udefra ved en skade på det udvendige kapperør og vil så blive fanget af alarmtråden inden det fører til tæringer i selv stålrøret. Den kan også undtagelsesvis komme fra et brud på stålrørene og her fanger alarmtråden så fejlen inden væsken når ud til jorden, da det stadig er holdt inde af den udvendige PE-HD kappe. Stålrørene svejses sammen. Samlingerne på kappen laves ved hjælp af en svejsemuffe, hvilket giver en meget stærk samling. Svejsningen af kappen foretages med en speciel svejsemaskine, der lagrer data fra svejsningen, som efterfølgende leveres som dokumentation. Datablad på rør, muffer og alarmsystem kan ses på bilag 7. Rørføringen er indtegnet på bilag 1. Driftssikkerhed: I styringsautomatikken er der indbygget tryksensorer, der giver en alarm til driftslederen i tilfælde af faldende tryk. Samtidig vil automatikken stoppe pumpen, så der ikke pumpes væske ud ved et evt. brud. Det vil sige at hvis der skulle komme en skade på en solfanger eller et rør over jord, som betyder væskeudslip, så vil man straks vide det og kunne reagere på det. Solfangerne er monteret i serie med rørføring ovenud. De er sektioneret i rækker af op til 15 solfangere (140 l væske i alt). Hver række er forsynet med afspærringsventiler i begge ender, så det er muligt at lukke en enkelt række af ved en eventuel reparation af en solfanger. Hvis utætheden er på et rør under jorden kan denne fejl lokaliseres ved hjælp af alarmtrådene i rørene, som beskrevet i bilag 7. Alarmetrådene vil både reagere på væske der trænger ind i isoleringen fra stålrøret og væske der trænger ind gennem kappen fra jorden. Hvis væsken kommer fra stålrøret vil den blive holdt inde i isoleringen, da denne er omsluttet af en PE-HD kappe, hvor samlingerne er lavet med svejsemuffer. Det betyder at der ikke trænger glykolvæske ud i jorden ved et brud på rørene i jorden. Monopropylenglykol Tekniske data på den anvendte glykol kan findes i vedlagte sikkerhedsdatablad Side 5 af 6

6 Vedlagte bilag Bilag 1: Situationsplan 1: Bilag 2: Snit af vekslerbygning og glykoltank 1: 100 (1:50, 1:20) Bilag 3: Snit af akkumuleringstanken Bilag 4: Datablad på solfanger Bilag 5: Sikkerhedsdatablad på monopropylenglykol Bilag 6: Foto af lignende anlæg i Tistrup, Varde Kommune Bilag 7: Datablade fra LOGSTOR Billederne i bilag 6 er fra et lignende anlæg etableret i Tistrup i Anlægget i Frederiks vil komme til at ligne dette anlæg. Forskellen vil være at Tistrup har m² solfangere, hvor Frederiks ønsker at etablere m² solfangere. Vekslerstationen vil udefra være identisk med billederne i bilag 6. I Tistrup var der ikke krav om betonkar under glykoltanken, hvilket ses på billederne Side 6 af 6