Termiske egenskaber i jord og grundvand. Forskningschef Lotte Thøgersen og Ph.D studerende Tillie Madsen Forskergruppen Energi og Miljø

Transkript

1 Termiske egenskaber i jord og grundvand Forskningschef Lotte Thøgersen og Ph.D studerende Tillie Madsen Forskergruppen Energi og Miljø

2 Verdens energiudfordring Kilde: Vores Energi, Regeringen, november 2011

3 Mål for Danmarks energipolitik Regeringens energipolitiske milepæle frem mod 2050 Kilde: Vores Energi, Regeringen, november 2011

4 Fossilfri i 2050 hvordan?

5 Forskning og Udvikling på VIA University College - et samspil mellem uddannelse, FoU og erhverv

6 Forskergruppen for Energi og Miljø Etableret formelt i 2012, men med rødder i et mangeårigt arbejde med jordvarme og energilagring i jord Arbejder primært med FoU indenfor energi og vand

7 Jordvarme og energilagring i jord Jordvarme Horisontale anlæg Lodrette anlæg Energipæle Varmelagring i jord Borehulslager Solbrønd

8 Jordvarme, horisontale anlæg Et jordvarmeanlæg består af en varmepumpe og en jordslange, som udnytter solens varme i jorden. Slangesystemet graves ned i jorden, og jo længere slangen er, jo mere varme og energi kan der trækkes ud af jorden.

9 Jordvarme, lodrette anlæg Et lodret jordvarmeanlæg består af en varmepumpe og jordslanger, der optager jordens varme Slangesystemet placeres i borehuller, og jo længere boringen er, jo mere varme og energi kan der trækkes ud af jorden. Eksempel : Fra etablering af Jordvarmeboringer ved Glud

10 Antal boringer Jordvarme, lodrette anlæg 140 Antal jordvarmeboringer Antal

11 Varmelagring, borehulslager Brædstrup Varme fra solpaneler ledes til forbrugere Overskud fra solpaneler ledes til borehulslageret Varmen fra borehuls lageret bruges om vinteren

12 Varmelagring, borehulslager Brædstrup

13 Varmelagring, borehulslager Brædstrup

14 Solbrønden i Hornsyld Overskudvarme fra solpaneler gemmes i jorden om sommeren Hentes op om vinteren og ledes gennem en varmepumpe

15 Energi Pæle En energipæl er en funderingspæl med indstøbte varmeslanger, der kan udveksle varme og kulde med jorden til hhv. køle og varmebehov i bygninger Udvidelse af Rosborg Gymnasium 264 energipæle

16 Energipark VIA University College Tankanlæg til varmelagring i jord Building Tomorrow World Flex Home Eco-Lab

17 Energiparken Jordvarmeboringer Varmelagring i borehuller Varmelagring I nedgravede vandtanke Solpaneler og solceller Bygning til test af energiparametre (Eco-lab)

18 Tilbud til skoler og gymnasier aspx

19 DISPOSITION Jorden som varmekilde Geotermisk energi Jordvarme Temperaturen i den danske undergrund Jordvarmeanlæg lukket og åbent system Jordens termiske egenskaber Hvordan man kan måle jordens termiske egenskaber Modellering af varme i jorden

20 JORDEN SOM VARMEKILDE Varme kan hentes fra jorden Geotermisk energi m s dybde Høj temperatur Jordvarme m s dybde Lav temperatur

21 JORDENS TEMPERATUR I 1-3 KM S DYBDE Temperaturen stiger ca. 30 C/km ned gennem den danske undergrund

22 GEOTERMISK ENERGI Udnyttelsen af vand i undergrunden, som er blevet opvarmet af varmen fra Jordens indre. Eksempel: Thisted (1984) 1250 m s dybde 44 C/12 C retur Producerer 7 MW

23 JORDENS TEMPERATUR I 50 M S DYBDE Jordens temperatur målt over perioden maj 2002-januar 2003 (Holland) I de øverste ca. 15 m ses sæsonbestemt temperaturændringer i jorden Primært påvirket af: Solindstrålingen Luft temperaturen Bense & Kooi (2004)

24 JORDVARME LUKKET SYSTEM

25 JORDVARME ÅBENT SYSTEM Varm Kold Kan bruges til køling om sommeren & at lagre varme til vinter

26 JORDVARME HVORDAN HENTES VARMEN FRA JORDEN

27 JORDENS TERMISKE EGENSKABER Jordens evne til at lede varme afhænger af ledningsevnen (λ) for hver fase og deres proportioner λmineraler 10λvand 200λluft 3 faser Varmeledningsevne (λ) [W/m/K] Luft 0,024 Vand (10 C) 0,6 Mineraler 1,5-8,0 kvarts 7,7 feldspat 1,5-2,5 glimmer 2,0-2,3 Banks (2008)

28 JORDENS TERMISKE EGENSKABER Jordens varmeledningsevne afhænger af 3 faktorer: Velsorteret, forskellig kornstørrelse Andel af hulrum og deres rumlig fordeling (porøsitet) Andel af vandfyldte hulrum (vandmætningsgraden) Mineralske sammensætning af tørstoffet Dårlig sorteret

29 JORDENS TERMISKE EGENSKABER Litologi Varmeledningsevne (λ) [W/m/K] Ler/silt, tør 0,4-1,0 Ler/silt, vandmættet 0,9-2,3 Sand, tør 0,3-0,8 Sand, vandmættet 1,5-4,0 Grus, tør 0,4-0,5 Grus, vandmættet 1,6-2,0 Moræneaflejringer 1,95 (gns.) Glimmersand/finsand 1,89 (gns.) Kvartssand 2,75 (gns.) Fedt ler 0,98 (gns.) Sanner (2011), Ditlefsen & Sørensen (2014)

30 MÅLING AF JORDENS VARMELEDNINGSEVNE

31 MÅLING AF JORDENS VARMELEDNINGSEVNE

32 MODELLERING AF VARME I JORDEN HORNSYLD-PROJEKTET 8 varmesonder: 19 m lange 10 graders vinkel

33 MODELLERING AF VARME I JORDEN HORNSYLD-PROJEKTET

34 MODELLERING AF VARME I JORDEN HORNSYLD-PROJEKTET

35 MODELLERING AF VARME I JORDEN HORNSYLD-PROJEKTET

36 MODELLERING AF VARME I JORDEN HORNSYLD-PROJEKTET

37 TAK FOR JERES OPMÆRKSOMHED