Web-baseret værktøj til vurdering af jordens varmeledningsevne 5 Seniorrådgiver Claus Ditlefsen, GEUS

Transkript

1 Indholdsfortegnelse Side Overfladetemperatur og temperaturgradienter i jorden 1 Seniorforsker Ingelise Møller, GEUS Lektor Niels Balling, Institut for Geoscience, Aarhus Universitet Ph.d.-studerende Thue S. Bording, Institut for Geoscience, Aarhus Universitet Seniorforsker Giulio Vignoli, GEUS Seniorrådgiver Per Rasmussen, GEUS Web-baseret værktøj til vurdering af jordens varmeledningsevne 5 Seniorrådgiver Claus Ditlefsen, GEUS Borearbejde og forsegling af jordvarmeboringer 9 Lektor Henrik Bjørn, VIA University College, Horsens Thermal Response Test 11 MSc/Ph.D. studerende Maria Alberdi-Pagola, Centrum Pæle A/S Design af jordvarmeanlæg med og uden varmelagring 13 Seniorlektor, geolog Inga Sørensen, VIA University College Kommunens overvejelser ved at give tilladelse til et jordvarmeanlæg 15 Ingeniør Bettina Lund, Hedensted Kommune Jordvarmeanlæg og risiko for grundvandsressourcen 17 Stine Juel Rosendal, COWI A/S Følsomhedsstudie ved modellering af varmetransport 19 Seniorforsker Anker Lajer Højberg, GEUS Seniorrådgiver Per Rasmussen, GEUS Analyse af varmelagringens betydning for effektiviteten af jordvarmeboringer 23 Erhvervs-ph.d. studerende Tillie Marlene Madsen, Rambøll Lektor Steen Christensen, Institut for Geoscience, Aarhus Universitet Lektor Søren Erbs Poulsen, VIA University College, Horsens Seniorlektor Inga Sørensen, VIA University College, Horsens Case-studie fra Green Tech Centrets forsøgsanlæg for jordvarme 27 Seniorlektor Søren Erbs Poulsen, VIA University College, Horsens Notater 29

2

3 OVERFLADETEMPERATUR OG TEMPERATURGRADIENTER I JORDEN Seniorforsker Ingelise Møller, GEUS ilm@geus.dk Lektor Niels Balling, Institut for Geoscience, Aarhus Universitet ph.d.-studerende Thue S. Bording, Institut for Geoscience, Aarhus Universitet seniorforsker Giulio Vignoli, GEUS seniorrådgiver Per Rasmussen, GEUS Temperaturforhold ved og under jordoverfladen har betydning for dimensioneringen og udbyttet af jordvarmeanlæg med jordvarmeboringer. Temperaturen ved jordoverfladen er primært bestemt af den varme der tilføres fra Solen og varierer således i forhold til regionale og lokale klimatiske forhold. Under jordens overflade vil kun de øvre lag være påvirket af den varierende overfladetemperatur. Fra tæt på overfladen og med stigende dybde vil temperaturen generelt stige med en stigningsrate, en temperaturgradient, som er styret af jordlagenes termiske egenskaber. Udgangstemperaturen ved jordoverfladen vil være relateret til overfladetemperaturen. I det følgende præsenteres resultater fra det nyligt afsluttede EUDP støttede projekt Geoenergi om lukkede jordvarmeboringer (Ditlefsen et al. 2014). Resultater vedrørende temperaturforhold ved og under jordoverfladen, som opsummeres herunder, er detaljeret beskrevet i Møller et al. (2014). Temperaturvariationer over jordoverfladen er belyst ved hjælp af DMI s landsdækkende temperaturgrid for perioden Ud fra en analyse af graddage, som er et direkte mål for opvarmningsbehovet, kan man se at der er en forskel på ca. 15 % mellem de egne af landet med henholdsvis størst og mindst opvarmningsbehov. Temperaturfordelingen i jorden kan måles direkte i væskefyldte borehuller hvis temperatur normalt meget nøjagtigt repræsenterer temperaturen i de omgivende jordlag. Alle eksisterende tilgængelige temperaturmålinger fra forskellige kilder (GERDA-databasen, Institut for Geoscience ved Aarhus Universitet og GEUS) er undersøgt for evt. forstyrrelser (fx borearbejde eller vandbevægelse i borehullet) og 38 uforstyrrede temperaturlogs er udvalgt. Disse er suppleret med 20 nye temperaturlogs. Desuden er der fra temperaturlogs indberettet til GERDA-databasen medtaget ca. 130 bundtemperaturer, som skønnes at være uforstyrrede af borearbejdet. Alle analyserede temperaturdata er inddelt i dybdeintervaller på 25 m, og laterale temperaturvariationer er illustreret i en række kort fra forskellige dybdeniveauer. Målingerne viser at temperaturen i dybden 100 m varierer mellem ca. 8 C og C og i dybden 200 m mellem ca. 9 C og C. For dybder større end m er der en klar tendens til at de geologiske aflejringers forskellige termiske egenskaber afspejles i temperaturfeltet således at områder i det sydøstlige Sjælland, på Lolland, i dele af Østjylland og i de vestlige dele af Limfjordsområdet har de højeste temperaturer, mens de laveste temperaturer findes i de centrale dele af Jylland og på dele af Bornholm.

4 Klimatisk betingede temperaturvariationer ved jordoverfladen har en betydelig indflydelse på temperatur og temperaturgradienter i undergrunden. Langtidsklimatiske variationer, herunder temperaturstigningen ved afslutningen af den sidste istid, bevirker at de overfladenære temperaturgradienter og den overfladenære varmestrøm (typisk mw m -2 ) er reduceret til kun ca. halvdelen af de uforstyrrede ligevægtsværdier som måles i stor dybde. Stigningen i årsmiddeltemperatur i Danmark på ca. 1,6 C over de seneste 135 år (fra ca. 7,1 C til 8,7 C) bevirker en yderligere markant reduktion i temperaturgradienten i de øverste m, dybest i sandede aflejringer med høj varmeledningsevne og høj termisk diffusivitet. Der modelleres og observeres negative gradienter og gradienter tæt på nul til dybder på ca. 30 m i lithologier med lav ledningsevne (lerede lithologier) og i dybder på op til ca. 60 m i lithologier med høj ledningsevne (kvarts-sandede lithologier). Der er beregnet temperaturgradienter for alle uforstyrrede temperaturlog. Alle målte temperaturer inden for et dybdeinterval på 20 m centreret om en given dybde anvendes i et estimat af temperaturkurvens gradient (hældning). Der er herefter foretaget en analyse af sammenhængen mellem lithologi og temperaturgradienter for de dybdeintervaller hvor mindst 90 % af lithologierne tilhører samme aflejrings- eller sedimenttype inden for det 20 m interval hvori temperaturgradienten er beregnet. De Kvartære aflejringer og de Bornholmske aflejringer, som indgår i analysen, har de laveste gennemsnitlige temperaturgradienter med middelværdier på 0,9 1,5 C/100 m både for intervallet m og i dybder større end 100 m. Det skyldes formodentlig at disse aflejringer generelt har et stort indhold af kvarts, som giver anledningen til en høj varmeledningsevne og dermed lav temperaturgradient. Miocæne glimmeraflejringer har stort set lige så lave temperaturgradienter (middelværdier på 0,8 1,5 C/100 m i dybdeintervallet m og 1,5 1,8 C/100 m i dybder > 100 m) som de Kvartære aflejringer. De højeste gennemsnitlige temperaturgradienter (2,2 3,8 C/100 m i dybdeintervallet m og 3,5 4,4 C/100 m i dybder > 100 m) er truffet i fedt ler fra Oligocæn, Eocæn og Palæogen. Kalk og kridtaflejringer har gennemsnitlige temperaturgradienter med middelværdier på 2,3 2,5 C/100 m for intervallet m og i dybder større end 100 m. Hvis man kan antage at varmestrømmen tilnærmelsesvis er konstant over hele landet, vil der være en lineær sammenhæng mellem den inverse varmeledningsevne og temperaturgradienten for forskellige sedimenttyper hvor hældningskoefficienten er varmestrømmen. Varmeledningsevner for en række af de yngre danske sedimenttyper og ældre bornholmske aflejringer sammenholdes med tilsvarende sedimenttypers temperaturgradienter, og der opnås en rimelig lineær korrelation hvor varmestrømmen bestemmes til ca. 35 mw/m 2. Disse varmestrømsværdier er i god overensstemmelse med nøjagtige målinger fra en række korte boringer, og underbygger således værdien af den fremkomne korrelation mellem temperaturgradienter og varmeledningsevner, og dermed mellem temperaturgradienter og lithologi. Litteratur Ditlefsen, C., Balling, I.M, Højberg, A.L., Sørensen, L.T., Sørensen, I., Bjørn, H. & Balling, N., D 25 Opsummerende projektrapport & D23 Anbefalinger og guidelines. EUDP projekt om lukkede jordvarmeboringer.

5 Møller, I., Balling, N., Bording, T.S., Vignoli, G. and Rasmussen, P D9 Temperatur og temperaturgradienter ved og under jordoverfladen i relation til lithologi. EUDP projekt om lukkede jordvarmeboringer. temperatur_og_temperaturgradienter.pdf

6

7 WEB-BASERET VÆRKTØJ TIL VURDERING AF JORDENS VARMELEDNINGEVNE Seniorrådgiver Claus Ditlefsen GEUS Med et øget fokus på vedvarende energi og reduktion i udledning af CO 2 ses en stigende interesse for at implementere nye grønne teknologier bl.a. inden for varmeforsyningen. Lukkede jordvarmeboringer med tilhørende varmepumper er en løsning, der er meget udbredt i bl.a. Tyskland og Sverige og som efter hånden også finder stigende anvendelse i Danmark, (Mahler et al. 2013). Der har derfor vist sig et behov for at undersøge hvordan installation og drift af sådanne anlæg kan optimeres under danske forhold. I et 3 årigt EUDP projekt ( er der foretaget erfaringsopsamling og udarbejdelse af retningslinjer for best practice ved etablering af jordvarmeanlæg i Danmark. I undersøgelsen er bl.a. fokuseret på betydningen af lokale temperaturforhold og geologi samt på beskyttelse af miljø og grundvand i forbindelse med etablering af jordvarmeboringer. I lukkede jordvarmeboringer cirkuleres en kølevæske (brine), der under passagen af jordlagene udveksler energi (varme) med den omgivende formation. Energien udnyttes ved overfladen i en varmepumpe, der hæver temperaturen i det vand, der i bygningen anvendes til rumopvarmning m.m. Samtidig køler varmepumpen brinen før den returnerer til boringen. Principperne er bl.a. nærmere beskrevet af Sanner (2010). Nærværende præsentation giver et rids af geologiens betydning for energioptaget i en jordvarmeboring og præsenterer et værktøj til at estimere betydningen jordens varmeledningsevne bestemt af lokale geologiske forhold. De termiske egenskaber af aflejringerne omkring en lukket jordvarmeboring har vist sig at være af stor betydning for det udbytte, der kan forventes fra boringen. Det gælder både ved indvinding af varme og kulde, og i situationer hvor lukkede jordvarmeboringer bruges til varmelagring i såkaldte borehulslagre. Jordens varmeledningsevne har vist sig at være den parameter, der har størst betydning for varmeoptaget i en boring. Indledende overslagsberegninger indikerede således, at der kan være en forskel på op til 40 % i det årlige varmeoptag fra boringer i forskellige jordarter under hhv. de mest grustige og ugunstige danske, geologiske forhold (Vangkilde et al. 2012). Dertil kommer betydning af varmetransport ved grundvandsstrømning, (se Højberg et al. 2014). Varmeledningsevnen afhænger af vandindhold og mineral-sammensætning i de gennemborede jordlag. Selv om varmeledningsevnen i vand og almindeligt forekommende rene mineraler er velkendte, kan varmeledningsevnen i forskellige jordarter variere meget, hvilket bl.a. tydeligt fremgår af internationalt publicerede tabelværdier (f. eks. VDI 2010). Et litteraturstudium viste endvidere, at der kun fandtes få publicerede undersøgelser af varmeledningsevnen i almindeligt forekommende danske sedimenter, (f.eks. Balling et al. 1981). For at belyse hvor stort et spænd i varmeledningsevnen man kan forventes under danske forhold, er der udført en større undersøgelse af forskellige almindeligt forekommende sedimenters varmeledningsevne. En lang række prøver blev udtaget dels på velbeskrevne geo-

8 logiske lokaliteter dels fra nyetablerede jordvarmeboringer. Varmeledningsevnen blev målt i laboratoriet med en nålesonde af mærket Hukseflux, (Ditlefsen og Sørensen 2014). For så vidt muligt at efterligne de naturgivne forhold omkring en jordvarmeboring blev alle prøver vandmættet før målingerne. Det har ud fra måleresultaterne bl.a. været muligt at vurdere, hvor stor spredning man kan forvente dels på prøver udtaget fra samme lag dels på prøver udtaget i samme sedimenttyper på spredte lokaliteter, se tabel 1 Sedimenttype Antal prøver Gennemsnitlig varmeledningsevne (W/mK) En Standardafvigelse (W/mK) Interval (W/mK) Gytje, tørv og brunkul 3 0,68 0,15 0,56-0,86 Plastisk ler 3 0,98 0,17 0,80-1,14 Siltet ler 10 1,15 0,17 0,90-1,42 Glimmersand / Finsand 8 1,81 0,27 1,48-2,18 Moræneaflejringer 19 1,89 0,3 1,40-2,66 Sand og grus 4 2,24 0,19 1,98-2,43 Kvartssand 3 2,75 0,51 2,41-3,34 Tabel 1: Varmeledningsevne af undersøgte sedimenttyper Spredningen indenfor de enkelte jordarter / sedimenttyper viste sig at være mindre end hvad der fremgår af de internationale tabelværdier, hvilket antagelig skyldes, at Danmark er et mindre og mineralogisk set mere ensartet område end f. eks. Tyskland. Undersøgelsen åbner derved op for at benytte beskrivelser af jordprøver fra eksisterende boringer til at anslå varmeledningsevne i et konkret område. Ved at kombinere denne nye viden med eksisterede boreprøvebeskrivelser fra den nationale boredatabase Jupiter er der mulighed for at anslå varmeledningsevnen og variationen af denne med dybden på en lokalitet forud for etablering af boringer til et nyt jordvareanlæg. Herved vil det med eksisterende energiberegningsprogrammer være muligt at foretage en indledende dimensionering af boredybde og antal af boringer til et givet anlæg. Med henblik på at nyttegøre de mange eksisterende boredata ved etablering af jordvarmeboringer er der i projektet udviklet en interaktiv web-applikation, Ditlefsen et al Applikationen ( beregner og viser den forventede varmeledningsevne inden for et bruger-defineret område ved at bestemme andelen af forskellige sedimenttyper i området og sammenholde dette med de fundne gennemsnitlige varmeledningsevne-værdier for de enkelte sedimenttyper, tabel 1. Ud fra de geologiske variationer der optræder ned gennem lagfølgen beregnes en estimeret varmeledningsevne for intervaller på 25 m ned til 125 m. Et eksempel på output fra applikationen ses figur 1. Brugen af applikationen vil blive nærmere beskrevet i den tilhørende mundtlige præsentation, og her vil også blive givet eksempler på beregninger i områder med forskellig geologi.

9 Figur 1: Output fra web-applikation. Øverst: Jordartssammensætning og anslået varmeledningsevne beregnet i dybde-intervaller på 25 m. Til venstre ses den gennemsnitlige beliggenhed af vandspejlet i området. Nederst: Legende med den fundne varmelednings-evne for forskellige sedimenttyper, samt oversigtskort med boringer, der indgår i beregningerne. Referencer Balling, N., Kristiansen, J. I., Breiner, N., Poulsen, K. D., Rasmussen, R., Saxov, S. 1981: Geothermal measements and Subsurface temperature modelling in Denmark. GeoSkrifter no. 16, Geologisk Institut, Aarhus Universitet. Ditlefsen C. og Sørensen I. (2014) D6 Overfladenære jordarters termiske egenskaber. EUDP projekt om lukkede jordvarmeboringer. Ditlefsen C., Sørensen, I., Slott, M. and Hansen, M. (2014) Estimating thermal conductivity from lithological descriptions a new web-based tool for planning of ground-source heating and cooling. Geological Survey of Denmark and Greenland Bulletin 31. GEUS 2014, Højberg, A., L. og Rasmussen, P. (2014): D20 Modellering af varmetransport. EUDP projekt om lukkede jordvarmeboringer. Mahler, A., Røgen, B., Ditlefsen, C., Nielsen, L. H. and Vangkilde-Pedersen, T.: Geothermal Energy Use, Country Update for Denmark. Proceedings of the European Geothermal Congress Sanner, B. 2010: Concept and feasibility studies, p I Geotrainet training manual for designers of shallow geothermal systems. Ed. Mc Corry, M. & Jones, G. Vangkilde-Pedersen, T., Ditlefsen, C. and Højberg, A.L: Shallow geothermal energy in Denmark. Geological Survey of Denmark and Greenland Bulletin 26. GEUS 2012, VDI Thermische Nutzung des Untergrundes Richtlinie VDI 4640, Blatt 1 Grundlagen, Genehmigungen, Umweltaspekte. Beuth Verlag, Berlin.

10

11 BOREARBEJDE OG FORSEGLING AF JORDVARMEBORINGER Lektor Henrik Bjørn VIA University College, Horsens En jordvarmeboring er i princippet en varmeveksler, der skal overføre varme fra boringens omgivende jordvolumen til varmesystemet i den tilknyttede bygning. I boringen installeres en slange, der transporterer brine mellem borehul og varmepumpe. Når slangen fører den afkølede brine ned i boringen overføres der varme fra jord til brine. Når brinen løber tilbage til varmepumpen er dens temperatur typisk steget med 3 K. Samme princip har i en årrække været anvendt i horisontale jordvarmeanlæg hvor der installeres et større udlæg af slager i omtrent en meters dybde. Disse anlæg er imidlertid relativt pladskrævende og med inspiration af vore nabolande (primært Tyskland og Sverige) har man inden for de seneste 5-7 år set en opblomstring af anlæg der benytter sig af lukkede jordvarmeboringer. Denne type boring er i Danmark omfattet af Bekendtgørelse om udførelse og sløjfning af boringer og brønde på land og er defineret som kategori A-boringer. Dette betyder for det første, at der skal søges om tilladelse til at udføre boringen og for det andet at gennemborede lerlag skal genforsegles samt at boringsoplysninger og jordprøver skal indberettes til GEUS. I løse aflejringer udføres lukkede jordvarmeboringer normalt med skylleboring. I nogle tilfælde gøres dette uforet, men normalt benyttes forerør (casing) under borearbejdet. Kortere jordvarmeboringer udføres også med ultralydsvibration såkaldte sonic-boringer. I boringerne installeres et eller flere sæt lukkede slanger til cirkulation af kølevæske (brine). Tit benyttes en enkelt u-formet slange (single loop), men der kan ved en tilstrækkelig stor borediameter installeres to sæt u-formede slanger (double loop). Endvidere findes koaksiale slanger hvor brinen løber ned i en ydre ring og op i en central slange. Borehulssonderne findes i forskellige varianter og materialer. Af hensyn til korrosion må det dog altid anbefales at anvende plast-materialer. At få anbragt borehuls-sonden eller -varmeveksleren, BHE, i jorden er i sagens natur et nøgleelement i forbindelse med jordvarmeboringer. Efter installationen af slangerne forsegles boringen med en opslæmmet bentonit- eller cementblanding. Dette gøres i Europa normalt fra bunden af boringen hvortil blandingen pumpes ned i en separat slange. I USA trækkes røret med op under forseglingen for at udgå et stigende modtryk når blandingen presses op i den øvre del af boringen. Dette kan dog øge risikoen for at forseglingen ikke bliver tæt. Grouten, der fyldes i boringen, har til formål dels at forsegle lerlag og dels at sørge for god termisk kontakt mellem rør og den omgivende geologi. Der findes en række produkter på markedet. Undersøgelser foretaget på VIA har vist en tæt sammenhæng mellem vandtilsætningen og den termiske ledningsevne.

12

13 THERMAL RESPONSE TEST MSc/Ph.D. studerende Maria Alberdi-Pagola Centrum Pæle A/S This document shortly describes the main characteristics of the Thermal Response Test (TRT) and the most remarkable results obtained from the EUDP Project regarding the TRT. The TRT is an in situ test performed in an already executed Borehole Heat Exchanger (BHE). Its interpretation yields two main thermal properties: the effective thermal conductivity of the ground λs and the borehole thermal resistance Rb. The estimated thermal parameters form the basis for dimensioning large planned Ground Source Heat Pump (GSHP) or Borehole Thermal Energy Storage (BTES) installations based on closed loop vertical BHE. The TRT gets its importance when dealing with plants bigger than 30 kw (VDI, 2010). The main components of the BHE are: the heat carrier fluid, the heat exchanger pipes and the grouting material. Hence, the BHE comprises all the materials, from the carrier fluid to the borehole wall. However, the following dimensions and factors directly affect the efficiency of the BHE as well: BHE length, borehole diameter, heat exchanger type, pipe diameter, distance between pipes, materials, drilling execution methods, etc. In the TRT, the circulating BHE carrier fluid is continuously warmed by a heater. As heat dissipates below ground, the borehole and subsequently the surrounding soil are heated. Records of the fluid inlet- and outlet temperature and the flow rate are compiled during the test at 10-minute intervals. Ambient temperatures inside and outside the equipment are recorded during the test. All the different parts are hosted in a mobile device. The test is initiated by activating the heater. A fluid pressure of 2 bar is maintained throughout the test. The recommended heat injection power rate is around 50 W/m. According to the international standards the minimum testing time for a TRT is 48 hours (ASHRAE, 2011). The duration of the TRT is determined by the amount of early data that has to be discarded for the determination of soil thermal conductivity λs (approximately the first ten hours)(gehlin, 2002). The undisturbed temperature of the ground is also measured prior to the test. Two main methods are used in order to measure the undisturbed conditions: 1) by measuring the temperature profile in the BHE pipes by means of a taped water meter. 2) By circulating water in the BHE without heating. The inlet and outlet temperatures stabilize after 30 minutes which is considered as a reliable estimate of the undisturbed, average ground temperature (Gehlin and Nordell, 2003). Temperature profiles measured prior to and after the test give indications to the undisturbed temperature conditions, variations in thermal conductivity along the BHE and the presence of groundwater flow. The temperature data measured over time is compared to either analytical or numerical models which primarily depend on the thermal conductivity of the ground λs and the borehole

14 thermal resistance Rb. Therefore, the two parameters are estimated in the interpretation of the measured BHE inlet and outlet temperatures. The thermal conductivity of the ground λs [W/m/K] is a measure of the ease with which soil conducts heat. It is easier to extract heat from highly conductive soils and such soils recuperate more rapidly from thermal depletion. The interpretation of the TRT yields an average, soil thermal conductivity along the length of the BHE. It is not possible, in the interpretation, to distinguish individual soil layers. The presence of groundwater flow increases the effective thermal conductivity of the ground. The borehole thermal resistance Rb [K m/w] is the integrated, thermal resistance between the BHE carrier fluid and the ground. As such, the piping, BHE configuration, grout and borehole diameter influence the borehole thermal resistance Rb. It should be as low as possible. The Infinite Line Source approach is the most widely used method for the interpretation of TRT data due to its simplicity. From the consideration of a line heat source in an infinite, thermally homogeneous medium, the temperature variation around the line source in space and time can be described by an analytical model (Hellström, 1998). The time criterion determines the time before which temperature measurements must be discarded due to the influence of the borehole heat exchanger (Gehlin, 2002). The temperature curves reach a uniform temperature difference between inlet (Tin) and outlet (Tout) after approximately 10 hours, which is maintained throughout the TRT. The uncertainty of the ILS estimate of soil thermal conductivity is 10 % (Gehlin, 2002). Related to the EUDP Project, sixteen TRTs have been executed in different locations in Denmark. Regarding the thermal conductivity of the soil λs, the differences are due to the different geological formations (1.5 W/m/K 2.4 W/m/K). When it comes to the borehole thermal resistances Rb, the values differ due to the different pipe arrangements, borehole diameters and materials (0.06 K m/w K m/w). The TRT can also be used as quality assurance tool since it gives indications about the quality during the execution process of the BHE. References ASHRAE, ASHRAE Handbook - Heating, Ventilating, and Air-Conditioning Applications (SI Edition). American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc. Gehlin, S., Thermal response test. Method development and evaluation, Doctoral Thesis, Lulå University of Technology, Sweden. Gehlin, S., Nordell, B Determining undisturbed ground temperature for thermal response test, American Society of Heating, Refrigerating American Engineers Transactions, vol. 107, pp Hellström, G., Thermal Performance of Borehole Heat Exchangers. Swedish Council for Building Research (BFR). VDI, VDI 4640 Thermal Use of the Underground. Part 1: Fundamentals, approvals, environmental aspect. Berlin: VDI-Gessellschaft Energie und Umwelt (GEU).

15 DESIGN AF JORDVARMEANLÆG MED OG UDEN VARMELAGRING Seniorlektor, geolog Inga Sørensen VIA University College Komponenterne i et varmeanlæg baseret på lukkede jordvarmeboringer indeholder altid følgende fem komponenter: Borehulssonder (forskellige typer og design af rør og slanger i jorden) Varmepumpen, (har sit eget indre kredsløb med fordamper og kompressor i stand til at løfte temperaturen fra jordtemperatur til relevant opvarmningstemperatur) Brine (frostsikret væske, der cirkulerer i borehulssonderne og ind til varmepumpen) Tank til varmt vand (kan være indbygget i varmepumpen) Husets varmesystem (i form af radiatorer og/eller gulvvarme) Hvis systemet skal designes med henblik på lagring, er det desuden nødvendigt med en eller anden form for energiabsorber, der tilkoblet borehulssonderne kan bringe varme ned i jorden. Energiabsorberen er typisk solpaneler, der også leverer varmt brugsvand til huset, men i mange sommerperioder har overskud af varmt vand. Energien kan også komme fra et flethegn eller andet udendørs arrangement af sorte plastslanger eller det kan være rør monteret bag på fritstående solceller. Ved landbrug kan gylletanke eller afkøling af mælketanke også være kilder til energi, der kan lagres i jorden. Den cirkulerende væske i energiabsorberen kan være den samme brine, der strømmer i borehulssonderne, eller det kan være et selvstændigt kredsløb, hvor varme overføres fra energiabsorberens kredsløb til borehulssondens brine via en varmeveksler. Under alle omstændigheder kræver det en styring ved hjælp af temperatursensorer, der afgør hvornår energiabsorberens væske skal cirkulere idet det kun giver mening, hvis borehullets temperatur er mindre end den væske, der cirkulerer i energiabsorberen. Forudsætningen for at kunne lagre energi i jorden er, at borehulssonderne er placeret i jord, hvori der ikke forekommer strømmende grundvand, der kan transportere varmen væk. Lavpermeable jordlag såsom ler og silt er derfor ideelle. Sandlag kan også bruges, hvis de ligger i den umættede zone over grundvandsniveau. De lokale geologiske forhold er derfor helt afgørende for, om det er fornuftigt at designe et jordvarmeanlæg til lagring af varme via borehulssonderne. Effektiviteten af et jordvarmeanlæg måles altid ved hjælp af den gennemsnitlige COP-værdi, der udtrykker forholdet mellem den energimængde systemet afgiver til huset (til opvarmning og varmt brugsvand) og den energimængde, der bruges i form af el til systemets varmepumpe inkl. pumpe til brinekredsløb og til evt. cirkulerende væske i energiabsorber. COP værdien afhænger blandt andet af hvilket temperaturinterval, varmepumpen opererer i, dvs. hvor høj den indgående temperatur er i forhold til den temperatur, der afleveres til varmesystemet i huset. Des mindre temperaturinterval des højere COP-værdi. Derfor er det en fordel at fremløbstemperaturen til huset ikke er for høj hvilket opnås ved at have

16 gulvvarme eller radiatorer med store overflader. Den indgående temperatur til varmepumpen vil typisk være bestemt af borehullets temperatur, der i vinterperioder kan komme ned på minusgrader (afhængig af varmepumpens indstilling). For at hæve temperaturen på den indgående brine til varmepumpen, kan det derfor være relevant at forvarme brinen ved hjælp af energiabsorberens væske. Figur 1 viser et anlæg, hvor der sker en sådan forvarmning af brinen med den cirkulerende væske fra solpaneler. Figur 1. Integreret system med jordvarmeboringer, varmepumpe og solpaneler. I begge driftstilstande er varmepumpen i gang til rumopvarmning til højre i en tilstand hvor brinen forvarmes af en delstrøm fra solpanelerne samtidig med, at der også sker lagring i jorden. Kilde: Skærmdump fra anlæg, der har været i gang siden september Anlæg er leveret af Free Energy Danmark A/S Medens design af horisontale jordvarmeanlæg er ved at være rutine for mange installatører, anses det for mere komplekst og vanskeligt at designe et anlæg baseret på lodret jordvarme. Ved design af disse anlæg kan der gives følgende generelle anbefalinger: Grundig analyse af behov, isoleringsstandard mv. Få et overblik over forventet hydrogeologi Hvis mulighed for lagring så skal det med i designfasen Overvej evt. andre varmekilder til lagring end solfangere Overvej mulighed for at få varmt brugsvand fra overskudsvarme eller solfangere Forbindelse fra boring(er) og ind til hus skal isoleres Undgå at indgående brine bliver så kold, at der udvikles is i jordlag omkring sonden Følg med i COP-værdierne dvs. der skal monteres energimåler til husets varmeforbrug samt bimåler, der registrerer systemets elforbrug.. Yderligere oplysninger og eksempler på forskellige typer af installationer kan ses i rapporten D13-D15-D16 Eksempler og evaluering af systemdesign udarbejdet i regi af EUDP-projektet GeoEnergi. Rapporten er tilgængelig via hjemmesiden

17 KOMMUNENS OVERVEJELSER VED AT GIVE TILLADELSE TIL ET JORDVARMEANLÆG Ingeniør Bettina Lund Hedensted Kommune Hedensted Kommune har behandlet mange ansøgninger om horisontale jordvarmeanlæg, men ikke så mange jordvarmeboringer. I lighed med andre kommuner havde vi den holdning, at vi ikke ønskede jordvarmeboringer i OSD-områder. På baggrund af konkret ansøgning om etablering af et vertikal anlæg med flere korte boringen besluttede Hedensted Kommune at vedtage retningslinjer for jordvarmeboringer i OSD. Risici ved jordvarmeboringer i OSD Jordlagene perforeres og der kan opstå strømningsveje langs med borerørene ned til grundvandsmagasinet. Opvarmningen af jordlagene og porevæsken kan bevirke at visse geokemiske processer fremmes, herunder omsætning af organisk stof og dannelse af bakterier. Viden herom er udokumenteret. Jordslangerne indeholder kølevæske. Selvom risikoen er minimal kan en utæthed fra slangerne ikke afvises, især ikke efter en årrække. OSD- områder, indsatsområder og indvindingsoplande Der skal tages hensyn til grundvandsmagasinerne i OSD og herunder skal der tages særlige hensyn, hvor magasinet er sårbart og dermed udpeget som indsatsområde. Dette følger af de statslige vandplaner. I forhold til jordvarmeboringer bør der ikke være forskel på administrationen af disse i forhold til om OSD er sårbart eller ikke sårbart. Ofte er det lerlaget i de øverste m, der er afgørende for hvorvidt grundvandsmagasinet er udpeget som sårbart eller ej. Det er netop i de øverste m, der er risiko for, at der sker en kortslutning mellem terræn og vandspejl ved strømning langs med borerørene. Når der skal etableres anlæg indenfor OSD, skal der være sikkerhed for, at der under borerørene stadig er en vis lermægtighed, der kan beskytte det dybereliggende drikkevandsmagasin. Retninglinier Ud over den almindelige sagsbehandling i forbindelse med jordvarmeanlæg er det politisk vedtaget, at ansøgninger om vertikale jordvarmeanlæg i OSD-områder behandles efter følgende retningslinier: Såfremt det primære grundvandsmagasin er beliggende terrænnært, dvs. indenfor de øverste 30 m af lagserien, kan der ikke tillades et sådant jordvarmeanlæg.

18 Såfremt drikkevandsmagasinet er dybereliggende skal det kunne dokumenteres hvorvidt der lokalt er et beskyttende lerlag mellem jordvarmeboringerne og det primære grundvandsmagasin. Dette kan gøres ved at foretage en undersøgelses-boring til 5 m under anlæggets bund, dvs. til 25 meters dybde ved et anlæg, der etableres ned til 20 meter under terræn. Her er der 2 muligheder: 1. Er der mindre end 5 meter sammenhængende ler under anlægget kan anlægget ikke tillades. 2. Er der mere end 5 m ler, kan jordvarmeboringerne tillades.

19 JORDVARMEANLÆG OG RISIKO FOR GRUNDVANDSRESSOURCEN Stine Juel Rosendal COWI A/S Når kommunerne i dag giver tilladelse til jordvarmeanlæg vil nogle af tilladelserne gælde terrænnære anlæg, mens andre vil gælde dybe anlæg med jordvarmeboringer. For både de terrænnære og de dybe jordvarmeanlæg er der kommuner der er usikre, når de behandler ansøgninger om tilladelse til jordvarmeanlæg i områder hvor grundvandsressourcerne er interessante i forhold til drikkevandsindvinding. I den nugældende bekendtgørelse for jordvarmeanlæg er der opstillet afstandskrav til vandforsyningsanlæg. Afstandskravene har til formål at beskytte vandforsyningsanlæg mod risiko for forurening. Høje afstandskrav giver høj sikkerhed, men forringer mulighederne for at placere anlæg. Faste afstandskrav uden mulighed for dispensation gør sagsbehandlingen nem for kommunen, men kan forekomme urimelige eller uhensigtsmæssige i nogle tilfælde. I miljøprojekt for Miljøstyrelsen /1/ er der indsamlet erfaringer med de faste afstandskrav fra kommuner, borefirmaer og leverandører af jordvarmeanlæg. Flere kommuner efterspørger her retningslinjer for anlæg i områder med særlige drikkevandsinteresser, indvindingsoplande og nitratfølsomme områder. Derudover nævner flere kommuner at de mangler vejledning til at begrunde, når kommunen gerne vil stille krav om større afstand. Omvendt oplever borefirmaer at kommunerne har svært ved at dispensere og lempe afstandskravene. Fra arbejdet med /1/ har det vist sig at kommunerne især er bekymrede for de additiver som er tilsat frostsikringsmidlerne (antikorrosiver mm), da disse kan have egenskaber som ikke er ønsket i grundvandsressourcen (såsom reproduktionstoksiske egenskaber). Derudover er kommunerne/vandværkerne ikke begejstrede for at kildepladszoner og indvindingsoplande 'gennemhulles' af de dybe jordvarmeboringer. Risikoen for grundvandsressourcen vurderes da også at kunne dækkes ind under følgende to emner: Udslip af frostsikringsvæske fra jordvarmeslangerne Boring udført så den medfører risiko for grundvandsressourcen Med hensyn til udslip af frostsikringsvæske fra jordvarmeslangerne er der i /1/ indsamlet erfaringer med udslip af frostsikringsvæske. For der sker udslip. I /1/ havde 18 af 77 kommuner kendskab til i alt 25 udslip. Det svarer til en andel på ca. 0,1% af de ca anlæg som de 77 kommuner tilsammen har. Alle de 25 udslip er sket fra terrænnære anlæg hvor der er lavet projekter i overfladejorden og man har overset at der er nedgravet jordslanger, såsom anlæg af tilbygning over jordvarmeanlægget, nedramning af hegnspæle og vaskestativ og ved grubning af mark med jordvarmeslanger. Der var ikke kendskab til udslip fra anlæg med boringer. For jordvarmeboringer anses risikoen for udslip i form af overgravning at være betydeligt mindre end for de terrænnære horisontale anlæg. Derudover anses sandsynligheden for et dybereliggende udslip fra jordvarmeboringer at være lille.

20 Den risiko som et eventuelt spild udgør vil afhænge af det spildte stofs egenskaber, spildets størrelse, spildstedets geologi og hydrogeologi mm. Det er kompliceret at vurdere risikoen, og i mange tilfælde vil vurderingen blive baseret på kvalificerede gæt, hvis det spildte stofs egenskaber ikke er kortlagt, og der ikke findes detaljerede oplysninger om geologien og hydrogeologien ved spildstedet. Der er i /1/ opstillet en metode til en første konservativ vurdering af om et eventuelt spild udgør en risiko for en nærliggende vandindvinding. Denne metode tager udgangspunkt i stoffernes opholdstid i jord og grundvand og nedbrydningen af stofferne. I den nugældende bekendtgørelse er det tilladt at anvende additiver i frostsikringsvæsken, men hvis kommende lovgivning følger anbefalingerne i /1/ vil det ikke længere være tilladt at anvende frostsikringsvæsker tilsat additiver. De stoffer der i så fald kan udledes til grundvandsressourcen er stoffer der er kendt som let nedbrydelige. På baggrund af en litteraturgennemgang skønnes det i /2/, at der kan forventes en halveringstid omkring 30 dage under aerobe forhold og dage under anaerobe forhold for frostsikringsvæskerne ethanol og glycolerne. Derudover er det i /2/ nævnt at stofferne, på grund af den store nedbrydelighed, vil blive nedbrudt ved almindelig vandbehandling på et vandværk. Med hensyn til risikoen for grundvandsressourcen ved at lave boringer, der potentielt kan medføre forurening ført ned langs boringen er denne risiko ikke anderledes ved jordvarmeboringer end ved alle andre typer af boringer. Denne risiko kan kommunerne nedsætte ved at stille krav til boremetode og forsegling af boringerne. Og samtidigt have taget stilling til hvordan kommunen vil forholde sig hvis der sker uhensigtsmæssigheder i forbindelse med etableringen af jordvarmeboringen. Og hvordan forholder kommunerne sig til ansøgninger om jordvarmeboringer. Der er eksempler på en kommune der har stillet afstandskrav på mere end 300 meter ud fra argumentet om at der er tale om en stor og vigtig indvinding. En kommune har meddelt afslag til jordvarmeboring da det ansøgte sted lå nedstrøms en forurenet ejendom med kendt forureningsfane. En kommune har et politisk administrationsgrundlag hvor der generelt gives afslag på jordvarmeboringer i indvindingsoplande og i områder med særlige drikkevandsinteresser. En kommune tillader i udvalgte områder - kun jordvarmeboringer til sekundære grundvandsmagasiner. Omvendt findes der også en kommune der har givet tilladelse til jordvarmeboringer på en kortlagt grund med klorerede opløsningsmidler. /1/ Miljøstyrelsen (2014). Miljøforhold i forbindelse med etablering af private jordvarmeanlæg. Miljøprojekt nr /2/ Miljøstyrelsen (2008). Jordvarmeanlæg. Teknologier og risiko for jord- og grundvandsforurening. Miljøprojekt nr

21 FØLSOMHEDSSTUDIE VED MODELLERING AF VARMETRANSPORT Seniorforsker Anker Lajer Højberg, GEUS Seniorrådgiver Per Rasmussen, GEUS Potentialet for udnyttelse af jordvarme baseret på vertikale boringer afhænger af en række faktorer relateret til både de naturgivne forhold, såsom varmeegenskaberne af de bjergarter hvori boringen etableres samt forhold ved bortingskonstruktionen, herunder materialer og dybde af boringen. For at undersøge hvor meget de enkelte faktorer betyder for det potentielle varmeoptag, er der gennemført en række modelberegninger hvor betydning af udvalgte faktorer er undersøgt. Modelberegningerne er gennemført med programkoden Feflow (version 6.1) ( ), til simulering af varmeudveksling mellem jordvarmeboringen og undergrunden samt varmetransporten i både jorden (konduktiv transport) og i grundvandet (advektiv transport). Programmet giver mulighed for justering af de styrende fysiske og termiske parametre og kan således anvendes til en detaljeret analyse af de enkelte parametres betydning. Følsomhedsanalysen er baseret på et simpelt jordvarmesystem bestående af en enkelt boring udstyret med en enkelt U-loop slange placeret centralt i et jordvolumen af 200 x 200 m og med varierende dybde. Analysen er gennemført ved udformning af et baseline scenario, hvorefter parametre beskrivende de forskellige forhold, eksempelvis jordlagenes varmeegenskaber, grundvandsstrømningen samt dimensionerne af boring og de anvendte slanger i boringen er ændret skiftevist. I alt indgår der 17 forskellige parametre, for hvilke der er anvendt forskellige værdier, resulterende i ca. 50 forskellige modelberegninger. Tilstedeværelsen af en grundvandsstrømning har vist sig at have en gunstig effekt på det maksimale energiudtræk. Der blev således fundet et 13 % større energiudtræk ved grundvandsstrømning forårsaget af en gradient i grundvandets trykniveau på 3 i forhold til en situation uden gradient og dermed uden grundvandsstrømning. Beregningerne viser desuden at grundvandsstrømningen, foruden at sikre et højere energiudtræk, også opretholder en energibalance i systemet ved længere tids drift så der ikke sker en løbende afkøling af de omgivende lag med et gradvist reduceret energiudtræk til følge, hvilket er observeret i modelberegninger, hvor der ikke er grundvandsstrømning. Betydningen af grundvandsstrømning negligeres ofte i standardprogrammer til beregning af energiudtræk der således vil underestimere det potentielle energiudtræk fra lag med en betydende grundvandsstrømning. En jordarts termiske egenskaber udtrykkes ved hhv. en varmeledningsevne og en varmekapacitet. Varmeledningsevnen beskriver hvor hurtigt varmen kan transporteres (konduktion), og afhænger af både vandindholdet samt mineralsammensætningen i det enkelte jordlag. Varmekapaciteten er et udtryk for mediets evne til at lagre varmen, dvs. hvor meget energi der skal tilføres/frigives ved hhv. opvarmning/afkøling af mediet. Varmeledningsevnen af de enkelte jordarter der træffes i Danmark har vist sig at have stor

22 Energiudtræk (Kwh/år) betydning for energioptaget. På figuren herunder er vist forskellen i varmeoptag for forskellige lagfølger i et område med en gradient i grundvandets trykniveau på 3. Denne gradient giver en betydende grundvandsstrømning i sand, men begrænset i ler/silt og granit, mens den hydrauliske ledningsevne for plastisk ler er så lille, at der i realiteten ikke sker en grundvandsstrømning. Figuren viser således den kombinerede effekt af forskellige jordarter samt den resulterende grundvandsstrømning i disse ved en gradient på 3. I såvel granit som plastisk ler er grundvandsstrømningen lille og forskellen i varmeoptaget på nærved en faktor to, er primært forårsaget af forskellen i de to jordarters termiske ledningsevner. Modsat har materialernes specifikke varmekapacitet kun ringe betydning. Dette skyldes at den begrænsende faktor er hvor hurtigt varmen kan transporteres til boringen, og ikke hvor meget varme kornene i omgivelserne kan lagre. 140% % 100% 98% 100% 88% 100% 105% % % 54% % % % 1.32E E+06 1 (Plastisk ler) Volumen-specifik varmekapacitet (J/m3/K) 1,8 (ler/silt) 2,4 (sand) 3,4 (granit) Termisk ledningsevne (J/m/s/K) 0 Figur 1. Betydningen af volumen-specifik varmekapacitet og varmeledningsevne med typiske værdier for forskellige jordarter. Gul søjle angiver varmeoptag ved baseline scenario. En øget temperaturgradient vil ligeledes resultere i et øget energioptag. Ved at øge temperaturgradienten i en sandet lagfølge fra 0 til 3 C / 100 m, vil det maksimale energioptag således øges omkring 15 %. Ved anvendelse af termisk optimeret forseglingsmaterialet/grout viste beregningerne, at der kunne opnås en gevinst på 13 % i energioptaget i forhold til anvendelse af et dårligt ledende materiale. Boringsdiameter samt slangeafstanden har en sammenlignelig betydning, hvilket viser, at dimensionering og udførelse af boringsinstallationen kan have en ikke ubetydelig effekt på anlæggets ydeevne. I modelberegningerne blev der fundet en stort set lineær sammenhæng mellem boringsdybden og energioptaget. Dette blev observeret til trods for at beregningerne også viste at energioptaget i den varme returslange aftager ved stigende boringsdybde, hvilket forventeligt ville resultere i et fald i det specifikke energioptag (optag pr. meter boring). En

23 stigende temperatur med dybden vurderes at være årsagen til det konstante specifikke energioptag da den højere temperatur i bunden af de dybere boringer opvejer det mindre specifikke energioptag i en længere returslange. Øges driftstiden på en boring, vil der være en kortere periode mellem to driftsperioder hvor jord og grundvand kan nå tilbage til baggrundstemperaturen. For basisopsætningen, der inkluderer en grundvandsstrømning og vertikal temperaturgradient i et sandlag, blev der fundet en lineær sammenhæng mellem driftsperiode og energioptaget for de undersøgte driftsperioder fra 50 til 182 dage. Dette tyder på, at der er energibalance, dvs. at den energi der optages under driftsperioden, når at blive tilført jordlagene mellem to driftsperioder. Generelt blev det fundet, at der opnås energibalance for et gennemgående sandlag med grundvandsstrømning. Er der ingen grundvandsstrømning og/eller har jordlagene en dårlig termisk ledningsevne, som f.eks. plastisk ler, vil der ikke længere være energibalance, og systemet vil langsomt tappes for energi. Foruden anvendelse af en vertikal boring til varmeoptag, er der gennemført enkelte analyser til vurdering af i hvilken udstrækningen en varmelagring, f.eks. ved lagring af overskudsvarme fra solceller om sommeren, påvirker de omgivende jordlag. Disse analyser blev gennemført for en sandet akvifer med en grundvandsstrømning på 3, hvor der blev anvendt indløbstemperaturer i slangerne på hhv. 20 C og 35 C, dvs. jord og grundvand påvirkes af højere temperaturer end i situationen hvor boringen anvendes til varmeudtræk. I disse scenarier er der simuleret en driftsperiode på 3 sommermåneder (90 dage) med en konstant fremløbstemperatur i hele perioden. Der er ikke inkluderet varmeindvinding i vinterperioden. Resultaterne viser at varmeudbredelsen hurtigt falder med afstanden fra boringen. I en afstand af mellem 15 m og 20 m fra boringen er den maksimale temperatur mindre end 1 C over baggrundstemperaturen. Hundred meter fra boringen er der en maksimal temperaturforskel på 0,3 C. Beregningerne indikerer således, at 3 måneders årlig opvarmning med en indløbstemperatur på 35 C ikke vil have nogen betydende effekt på det omgivende miljø.

24

25 ANALYSE AF VARMELAGRINGENS BETYDNING FOR EFFEKTIVITETEN AF JORD- VARMEBORINGER Erhvervs-ph.d. studerende Tillie Marlene Madsen, Rambøll, Lektor Steen Christensen, Institut for Geoscience, Aarhus Universitet Lektor Søren Erbs Poulsen, VIA University College, Horsens Seniorlektor Inga Sørensen, VIA University College, Horsens Det undersøges hvordan jordvarmeboringer påvirker jordens temperatur og hvilken indflydelse varmelagring kan have på jordvarmeboringernes ydeevne. Undersøgelsen tager udgangspunkt i et jordvarmeanlæg beliggende i Glud, ca. 11 km øst-sydøst for Horsens. Jordvarmeanlægget har siden juni 2011 produceret varme til varmt brugsvand og boligopvarmning til et hus på 188 m 2. Anlægget udgøres af to 100 m dybe jordvarmeboringer, der er placeret ca. 22 m fra hinanden. I jordvarmeboringerne er der installeret en enkelt U-slange, der er koblet til en varmepumpe, så det udgør et lukket kredsløb. Borehullerne er efterfølgende blevet opfyldt med forseglingsmateriale, og i det lukkede kredsløb cirkuleres en frostsikret væske. Jordvarmeboringerne er installeret i en geologi domineret af lerede aflejringer. Som det fremgår af figur 1, så består lagserien øverst af moræneler, som er underlejret af miocænt glimmerler efterfulgt af de eocæne formationer Søvind Mergel og Lillebælt Ler. De tertiære aflejringer er karakteriseret ved en lav varmeledningsevne. På baggrund af en termisk respons test blev den gennemsnitlige varmeledningsevne for hele lagserien estimeret til ca. 1,5 W/mK. Et moniteringssystem er installeret for at monitere driften af jordvarmeanlægget. Systemet måler bl.a. strømningshastigheden og temperaturen af den cirkulerende væske før og efter den har afgivet varme til varmepumpen. Disse målinger bruges til at beregne mængden af varme, der bliver trukket op fra jorden. Om vinteren er varmepumpen i drift 9-17 gange i døgnet i ca minutters intervaller. På en vinterdag kan varmeudtrækningen variere fra 150 til 300 MJ. Om sommeren derimod vil den daglige varmeudtrækning ofte ikke overstige 30 MJ, og varmepumpen er generelt kun i drift 1-5 gange i døgnet i minutters intervaller. Varmeudvekslingen mellem væsken i slangerne og jorden skyldes en temperaturgradient, der er opstået, fordi væsken har en lavere temperatur end jorden. Når den cirkulerende væske absorberer jordens varme, vil jordens temperatur i nærheden af jordvarmeboringerne falde. Der opstår derved en temperaturforskel i jorden, som forårsager en horisontal varmestrømning hen mod jordvarmeboringerne. Denne varmestrømning afhænger af temperaturgradientens størrelse men også af jordens evne til at lede varmen (varmeledningsevnen). I de tertiære aflejringer vil denne proces foregå langsomt, da disse aflejringer har en lav varmeledningsevne. Det resulterer i, at jordens temperatur ikke når at blive genetableret til sin oprindelige temperatur hen over sommeren /1//2//3/, hvilket kan have konsekvenser for jordvarmeboringernes ydeevne i de efterfølgende vintre.

26 Figur 1. Den geologiske lagserie hvori de to jordvarmeboringer er installeret. Grafen til højre viser jordens temperatur med dybden målt før (maj 2011) og efter (22. juli 2014) jordvarmeboringerne blev sat i drift. Målingerne fra maj 2011 er leveret af Aarhus Universitet /4/, mens målingerne fra juni 2014 er leveret af VIA University College, Horsens. I de 3 år, hvor anlægget har været i drift, er jordens temperatur faldet med ca. 1-1,5 C (figur 1). Temperaturfaldet betyder, at den cirkulerende væske vil have en lavere returtemperatur /5/. Det kan medføre, at varmepumpen skal bruge mere strøm for at levere den ønskede temperatur til huset, og der er derved sket en forringelse i jordvarmeboringernes ydeevne. For at undgå en for høj sænkning af jordens temperatur, kan varmeudtrækningen kompenseres med varmelagring om sommeren. Dette kan foregå ved at koble solfangere til jordvarmeanlægget. Om sommeren vil solfangerne producere varme til varmt brugsvand. I perioder vil de dog producere mere varme, end der er behov for, og denne overskudsvarme kan benyttes til at opvarme jorden. Dette foregår ved, at væsken i slangerne enten opvarmes direkte af solfangerne eller også bliver opvarmet via en varmeveksler. Når den opvarmede væske cirkuleres i slangerne, overføres varmen til jorden, fordi væsken har en højere temperatur end