Per Alex Sørensen, PlanEnergi Thomas Schmidt, Solites. Steinbeis Research Institute for Solar and Sustainable Thermal Energy Systems

Transkript

1 Driftserfaringer fra storskala varmelagre I Danmark Fra projekterne Måleprogram for store varmelagre I Danmark og Geologisk varmelagring I Danmark støttet af EUDP Dansk Fjernvarme Per Alex Sørensen, PlanEnergi Thomas Schmidt, Solites Steinbeis Research Institute for Solar and Sustainable Thermal Energy Systems Meitnerstr Stuttgart, Germany

2 2 De 4 hovedkoncepter for langtidsvarmelagre Steinbeis Research Institute for Solar and Sustainable Thermal Energy Systems Adana April Meitnerstr Stuttgart, Germany Per Alex Sørensen Large Scale Thermal Storages EnerSTOCK 2018

3 Introduktion Anlægsoversigt for måleprogram for store varmelagre (Støttet af EUDP) Anlæg Marstal Dronninglund Brædstrup Solfangere 33,300 m² 37,600 m² 18,600 m² Sæsonvarmelager 75,000 m³ PTES 60,000 m³ PTES 19,000 m³ BTES Akkumuleringstank 2,100 m³ tank - 5,500 m³ tank 2,000 m³ tank Kedel 4 MW biomasse 18 MW bio-oile 10 MW bio-oile 5 MW gas 10 MW el. 13 MW gas Kraftvarmeanlæg 750 kw el biomasse ORC 3.6 MW el gasmotor 8 MW el gasmotor Varmepumpe 1.5 MW th CO 2 3 MW th absorption 1.2 MW th ammonium Fjernvarmebehov 32,000 MWh/a 40,000 MWh/a 45,000 MWh/a PTES: Pit Thermal Energy Storage; BTES: Borehole Thermal Energy Storage

4 Marstal m³ Damvarmelager Varmecentral (biomasse kedel, ORC, varmepumpe etc.) m² Solvarme (1996/2003) m² Solvarme m³ Damvarmelager (2003) Foto: Marstal Fjernvarme

5 Marstal Energi flow diagram 2015 Sol fraktion: 41 % VE fraktion: 100 % Solvarmeydelse: 395 kwh/m²a Internal energy change Beregnede tal, kilde: PlanEnergi, DK

6 Marstal PTES energi flow i 2016 Lagereffektivitet: 67 % T-max: 82 C Antal lager cycler: 0.8 T-min: 20 C Varmekapacitet (62 K): MWh Monitoring results 2016, numbers in MWh/a PTES: Pit Thermal Energy Storage

7 Marstal PTES energibalance Heat [MWh] Charging S4 PTES Charging S4 PTES Heat [MWh]

8 Marstal PTES temperaturudvikling

9 Marstal PTES temperaturfølere i jord plan lodret snit

10 Marstal PTES temperaturudvikling i position B

11 Marstal PTES temperaturudvikling i position C

12 m³ Damvarmelager Solvarmecentral m² Solvarmeanlæg Dronninglund Foto: Dronninglund Fjernvarme

13 Dronninglund Energi flow diagram år 2016 Sol fraktion: 41 % VE fraktion*: 76 % Beregningsresultater: PlanEnergi, DK *: ændring fra bioolie til gas I efteråret 2016 ikke medtaget

14 Dronninglund PTES energi flow år Lagereffektivitet: 90 % T-max: 89 C Antal lagercycler: 6.0 T-min: 12 C Varmekapacitet(80 K): MWh PTES: Pit Thermal Energy Storage

15 Dronninglund PTES energi balance charging PTES discharging PTES energy content*) Heat [MWh] Heat [MWh] * ) : at the end of the month, reference temperature 10 C -2500

16 Dronninglund PTES temperatur udvikling

17 Vægtrør, Dronninglund og Marstal

18 Lågudformning, Dronninglund (og Marstal)

19 19 TRNSYS calculation compared to monitoring results Adana April Per Alex Sørensen Large Scale Thermal Storages EnerSTOCK 2018

20 Brædstrup BTES energiflow Lagereffektivitet: 61 % T-max: 50 C Antal lagercykler: 0.8 T-min: 11 C Varmekapacitet(64 K): 670 MWh (Estimation of BTES internal energy by simple BTES mean temperature) BTES: Borehole Thermal Energy Storage

21 21 TRNSYS beregning sammenlignet med måleresultater Adana April Per Alex Sørensen Large Scale Thermal Storages EnerSTOCK 2018

22 Hvad har vi lært? Måleresultater er overordnet i god overensstemmelse med de beregnede. Forskelle kan for det meste forklares ved ændringer i vejret, ladeforhold og ændringer i styringsstrategi. Store sæsonvarmelagre i de målte produktionsanlæg giver mulighed for Høj solvarme- og VE-andel Effektiv og fleksibel styring af vedvarende og konventionelle varmeproducerende enheder Effektiviteten af store varmelagre er stærkt afhængig af systemintegration og lagerudnyttelse. Vigtige faktorer er i den forbindelse er: Anvendelige temperaturdifferencer i lagrene Varmeomsætning (antal årlige lagercycler) Tilgængelighed og udnyttelse af varmepumper til afladning af lagrene Minimum temperatur til fjernvarmenet

23 Pris i forhold til størrelse for forskellige lagertyper Investment cost** per m³ water equivalent* [ /m³ WE ] Eggenstein Chemnitz Hanover Attenkirchen Braedstrup, DK Hamburg Munich Marstal-1, DK Rostock Friedrichshafen Neckarsulm 1 * ) water equivalent volume: Crailsheim V WE =V SM ρ SM c p,sm T SM ρw cp,w Tw SM: storage medium W: water ΔT: usable temperature difference ** ) monetary value 2017 Okotoks, CA Neckarsulm 2 Dronninglund, DK Marstal-2, DK Toftlund, DK Tank (TTES) Pit (PTES) Borehole (BTES) Aquifer (ATES) Others Gram, DK Vojens, DK Storage volume in water equivalent* [m³ WE ]

24 Tak for opmærksomheden Mere information: Dette arbejde har fået finansiel støtte fra EUDP. Foto: Marstal Fjernvarme