Grontmij Grundvandskøling

Transkript

1 Copyright Grontmij A/S CVR Grontmij Grundvandskøling Fordele, udfordringer og økonomi 1 Pia Rasmussen Energiingeniør og projektleder Københavns Lufthavn Ajour / CoolEnergy 27. november 2014 Gødstrup Hospital visualisering: CuraVita

2 Agenda 2 Grundvandskøling Principperne Fordele og udfordringer Design af anlæg Over jorden Under jorden Myndighedsbehandling Driftserfaringer Økonomi

3 ATES / Grundvandskøling - princip 3 ATES Aquifer Thermal Energy Storage Grundvandet bruges som sæsonlager Om sommeren lagres varmen fra kølebehovet lokalt i grundvandet Om vinteren fjernes varmen igen enten ved frikøling eller ved hjælp af varmepumpe, som dækker et varmebehov Energieffektiv køling med COP op til 60.

4 ATES / Grundvandskøling - princip 4 Grundvandet pumpes op via en dipol bestående af to boringspar. Om sommeren pumpes koldt grundvand fra den ene boring. Grundvandet opvarmes i varmeveksleren (og køler derved) og pumpes retur i den anden boring.

5 ATES / Grundvandskøling - princip 5 Om vinteren vendes processen, hvor den lagrede varme fra grundvandet afsættes i en tørkøler eller varmepumpe, så der opnås termisk ligevægt i grundvandet. Afhængigt af udetemperaturforhold kan grundvandet underkøles, så kapaciteten den følgende sommer bliver større

6 Fordele og udfordringer 6 Effektiv køling selv ved høje udetemperaturer (COP på 50-60) Stor reduktion af energiudgifter Efterhånden velafprøvet teknologi Teknologien i sig selv er enkel Større investering, som kræver flere driftstimer for at blive rentabel Et komfortkølebehov er som regel ikke nok. (Kun ca. 13 % af årets timer har en udetemperatur over 16 C) Køling ved relativt høje temperaturer grundvandet er ca. 9 C, hertil kommer temperaturdifferencer over vekslerne. Længere projektperiode pga. myndighedsbehandling og prøveboringer

7 ATES / Grundvandskøling temperaturforhold og anlægsdesign Copyright 2014 Grontmij A/S CVR Grundvand kan hentes op ved ca. 9 C og optage varme fra en kølekreds med C Om vinteren skal grundvandet køles med kølekredsen med en temperatur på max. 8 C Kapacitet pr. dipol mellem 400 og 1000 kw køling (afhængig af tilladelser og grundvandsforhold) Der skal være termisk balance over året. Varmen i grundvandet skal derfor bortkøles via frikøling eller varmepumpe. Enkelt anlægsopbygning: Grundvandsboring (dipoler), veksler, tørkøler/varmepumpe. Evt. supplering med mekanisk køleanlæg til backup og spidslast

8 ATES / Grundvandskøling - anlægsdesign 8

9 Under jordoverfladen 9 De hydrologiske og geologiske forudsætninger er afgørende for, hvor meget vand, der rent praktisk kan hentes fra boringen En for-analyse baseret på erfaringer og data fra lokale boringer giver en indikation af undergrundens egnethed. Sand, grus og kalk er vandførende lag Prøveboringen fastslår kapaciteten. Prøveboringen skal give 2 5 liter/sek. Det endelige vandflow og antallet af boringer afhænger af energibehovet.

10 Myndighedsbehandling 10 Bekendtgørelse 1206 af 24. november 2006 regulerer varmeindvinding og grundvandskøling Vandforsyningsloven paragraf 20 og 21 Miljøbeskyttelsesloven paragraf 19 Computer simulering af grundvandspåvirkning Krav om termisk neutralitet Det kan være mere omstændeligt at få tilladelser til større projekter VVM redegørelser Risikovurdering i forhold til omgivende drikkevandsboringer og afværgeboringer (forurening) Men det kan bestemt lade sig gøre

11 Driftserfaringer Københavns Lufthavn 4 dipoler med samlet effekt på 4 MW. Kølemotorvej - En stor vandkreds med følgende: Grundvandsanlæg Lokale forbrugere (komfortkøling og lokale serverrum) Eksisterende tørkølere til vinterdrift og sænkning af grundvandstemperaturen. Eksisterende køleanlæg til backup 720 kw varmepumpe til opvarmning af GO lavpristerminalen 11

12 Driftserfaringer Københavns Lufthavn 12 Temperaturen i vandkølekredsen er C om sommeren Om vinteren er temperaturen C for at grundvandet kan opnå tilstrækkelig lav temperatur. (Endnu koldere ved underkøling) Driftstilstande: Over 15 C: Grundvandskøling 6 15 C: Grundvandskøling koblet fra Op til 6 C: Tørkølere i drift og nedkøling af grundvand

13 Driftserfaringer Københavns Lufthavn 13 Indregulering af vandkølekredsen var en større opgave Lokale køleflader dimensioneret til 6-12 C 40% mindre ydelse ved C Lune vintre udfordrer varmebalancen Myndighedsbehandlingen kan være en tung opgave Påregn min. 1 år fra beslutning til projektet er gennemført Estimeret opnået elbesparelse på ca kwh/år svarende til omkring 85%

14 Økonomi 14 Samlet investering i anlæg med en dipol, tørkøler og køleanlæg/ varmepumpe ca mio., heraf ca. 4 mio. under jorden. Tilbagebetalingstiden afhænger af køle- og varmebehovet. Summeret kølebehov fordelt på udetemperaturer ved komfortkøling med spidslast på 1500 kw kølebehov

15 Økonomi 15 Samlet investering i anlæg med en dipol, tørkøler og køleanlæg/ varmepumpe ca mio., heraf ca. 4 mio. under jorden. Tilbagebetalingstiden afhænger af køle- og varmebehovet. Summeret kølebehov fordelt på udetemperaturer ved komfortkøling med spidslast på 1500 kw kølebehov og grundlast kølebehov på 200 kw

16 kwh/år Copyright 2014 Grontmij A/S CVR Økonomi scenarie 1 16 Scenarie 1: Kontor med serverrum Energiforbrug [kwh] Spidslast, køl = 1500 kw Grundlast, køl = 200 kw Elpris = 1,6 kr./kwh Varmepris = 0,6 kr./kwh Årligt kølebehov = 2 mio. kwh Årligt varmebehov = 3 mio. kwh Standard køl Køl med frikøling Grundvandskøl Gr.vandskøl og VP Elforbrug Varmeforbrug

17 kr./år Copyright 2014 Grontmij A/S CVR Økonomi scenarie 1 Scenarie 1: Kontor med serverrum Standard køl Besparelse [kr.] - 92 tons CO2 Elforbrug Køl med frikøling tons CO2 Grundvandskøl Gr.vandskøl og VP Varmeforbrug tons CO2 Spidslast, køl = 1500 kw Grundlast, køl = 200 kw Elpris = 1,6 kr./kwh Varmepris = 0,6 kr./kwh Årligt kølebehov = 2 mio. kwh Årligt varmebehov = 3 mio. kwh Simpel tilbagebetalingstid Ny investering Merinvestering G.K. G.K. + VP 12,0 7,3 9,6 4,7 Medregnet tilskud til energibesparelser 17

18 kwh/år Copyright 2014 Grontmij A/S CVR Økonomi scenarie 2 18 Scenarie 2: Proces med lille årsvariation Energiforbrug [kwh] Spidslast, køl = 800 kw Grundlast, køl = 500 kw Elpris = 1,0 kr./kwh Varmepris = 0,6 kr./kwh Årligt kølebehov = 4,5 mio. kwh Årligt varmebehov = 3 mio. kwh Standard køl Køl med frikøling Grundvandskøl Gr.vandskøl og VP Elforbrug Varmeforbrug

19 kr./år Copyright 2014 Grontmij A/S CVR Økonomi scenarie 2 19 Scenarie 2: Proces med lille årsvariation Standard køl Besparelse [kr.] tons CO2 Elforbrug Køl med frikøling tons CO2 Grundvandskøl Gr.vandskøl og VP Varmeforbrug tons CO2 Spidslast, køl = 800 kw Grundlast, køl = 500 kw Elpris = 1,0 kr./kwh Varmepris = 0,6 kr./kwh Årligt kølebehov = 4,5 mio. kwh Årligt varmebehov = 3 mio. kwh Simpel tilbagebetalingstid Ny investering Merinvestering G.K. G.K. + VP 8,3 4,4 7,6 3,0 Medregnet tilskud til energibesparelser

20 Tak for opmærksomheden 20 Pia Rasmussen Grontmij Tlf: