Cenergia Energy Consultants April 2008

Transkript

1 ISBN nr PV-Optitag 2 1. etape: Udvikling af CO2 neutrale boliger Cenergia Energy Consultants April 2008 PSO F&U Program Energinet.dk, Projekt Nr. : 6544

2 PV-Optitag 2 1. etape: Udvikling af CO2 neutrale boliger Cenergia Energy Consultants Herlev Hovedgade 195, stuen, 2730 Herlev tlf.: , fax: [email protected] CVR.NR.: Kontaktperson: Peder Vejsig Pedersen [email protected] Cenergia Energy Consultants Oktober 2007 PSO F&U Program Energinet.dk, Projekt Nr. :

3 1 Indledning Baggrund for projektet Solceller og solenergi mangler i den danske strategi for udbygning af vedvarende energi SOLTAG Den CO 2 neutrale tagbolig Udvikling af den CO 2 neutrale tagbolig i Ørestaden Erfaringer og målinger vedrørende den CO 2 neutrale tagbolig i Ørestaden Formidling af information om SOLTAG den CO2 neutrale tagbolig og videre initiativer for CO2 neutrale, 0-energi boliger Økonomivurdering af luftbaserede SOLTAG PVT løsning PVT solcelleanlæg med væskebestrøgne solceller på Valby Skole/Prøvehallen som fungerer i kombination med varmepumpesystem Introduktion til projekt med væskebestrøgne solceller på Valby Skole Inspektion og kontrolmåling på varmepumpe/-solcelleanlæg, Valby Skole Driftserfaringer og målinger vedr. PVT solcellesystem på Valby Skole, der fungerer i samspil med varmepumpe Økonomivurdering af væskebestrøgne PVP solcelleanlæg i kombination med varmepumpe Formidling af resultater fra arbejdet med væskebestrøgne PVT solcelleelementer i kombination med varmepumper Nye initiativer vedrørende brug af SOLTAG PVT løsninger til lavenergibyggeri og CO 2 neutralt byggeri Introduktion til SOLTAG Powerroof Nye SOLTAG og SOLTAG PVT projekter i støbeskeen Økonomiberegninger for forslag til CO 2 neutrale byggerier med anvendelse af solceller og varmepumper...56 Bilag...62 Bilag 1 Poster tagbolig Bilag 2 Tagbolig på en dag artikel Bilag 3 Boligen artikel Bilag 4 Fremtidens tagbolig artikel Bilag 5 The prefabricated CO2 neutral rooftop dwelling, presentation Bilag 6 Energiberegning Bilag 7 Velux brochure Bilag 8 Utætheder i tagboligen Bilag 9 Velux tilbud Bilag 10 FBBB medlemsblad oktober 2006 Bilag 11 Passiv hus boligbyggeri Bilag 12 FBBB medlemsblad oktober 2006 Bilag 13 Det CO2 neutrale hus

4 1 Indledning Formålet med PSO forprojektet, PV-Optitag 2 1. etape var at støtte igangværende arbejde med udvikling af PVT solcelleløsninger, som fungerer i samspil med varmepumper, en indsats der allerede var startet op i relation til det tidligere PSO støttede projekt: PV-Optitag / Varmepumper (ref. /1/). Samtidigt var det hensigten at deltage i udvikling af en optimal løsning for CO 2 neutrale tagboliger, der senere skulle kunne anvendes til et renoveringsbyggeri, Gyldenrisparken på Amager som led i EU demonstrationsprojektet, Demohouse. Frem til slutningen af august 2005 blev der, i samarbejde med Velux, Kuben Byfornyelse Danmark og Rubow arkitekter, udviklet en CO 2 neutral tagbolig, SOLTAG med solceller i et solenergitag, der udnytter en luftbaseret PVT solcelleløsning som luftsolfanger i kombination med en varmepumpe, samt solceller indbygget i vinduerne. Boligen blev udstillet i Ørestaden (se og er siden i løbet af 2006/2007 flyttet op til Velux i Hørsholm. Soltagboligen blev fra efteråret 2005 fulgt op på med indkøring af energisystem og med målinger. Disse er der siden blevet fulgt op på i forbindelse med den nye placering hos Velux. Muligheden for senere anvendelse af SOLTAG løsningen i form af tagboliger til det nævnte renoveringsbyggeri på Amager har vist sig ikke at kunne realiseres, men der foreligger heldigvis mulighed for at komme videre med den udviklede løsning i andre renoveringsprojekter og nybyggeri. Sideløbende med arbejdet med SOLTAG projektet er udviklingen blevet færdiggjort af et 3,5 kwp PVT solcelleanlæg på Valby Skole, hvor væskebestrøgne solceller fungerer i samspil med en varmepumpe, som bruges til at fremstille varmt brugsvand. Også dette projekt har været igennem indkøring og opfølgning med målinger. Den grundlæggende ide med de nævnte PV/T solcelleprojekter har været at opnå en kombineret elektrisk og termisk ydelse fra solenergipaneler, samtidigt med at man i princippet skulle kunne opnå en ekstra solstrømsydelse når solceller køles. Erfaringen har dog været at det der er mest interessant i den forbindelse, er den kombinerede anvendelse af et tagareal samt de ideer med at demonstrere CO2 neutrale, 0-energi boliger som der er arbejdet med, og som det har vist sig at der er stor interesse for. Kombinationen mellem lavenergi boliger/passiv hus boliger, varmepumper og solceller har også vist sig at være interessant og det er her påvist at man kan klare sig med helt ned til 1 kwp solceller (6-10 m²) for en 100 m² bolig der herved driftsmæssigt kan opnå en 0-energiløsning. Ref. /1/ Peder Vejsig Pedersen PV Optitag / Varmepumpe. Slutrapport Energinet.dk projekt Cenergia, februar

5 2. Baggrund for projektet Cenergia og Byfornyelse København har i samarbejde med Københavns Kommune igangsat en plan for storskala implementering af solceller i Valby i København, hvor det er hensigten at dække 15% af elforbruget i år 2025 med strøm fra m² solceller (30 MWp). En indsats som bl.a. er blevet støttet af af EU-projektet Resurgence, så der på nuværende tidspunkt er installeret en række markante projekter med mere end m² bygningsindpassede solceller. I løbet af 2003 blev der i relation hertil givet en bevilling fra Københavns Kommune på 8 mio. kr. til at gøre en særlig indsats for solenergi og solceller. I juni 2004 blev der der etableret et Solar City Copenhagen initiativ som har som mål at udbrede brugen af solceller og energieffektivt byggeri i hele Københavns området, se: Målsætningen for Solar City Copenhagen er faktisk hele det storkøbenhavnske område, også inkl. Malmø Kommune, der er med i bestyrelsen. Indsatsen er senere blevet udvidet til også at omfatte et samarbejde med Horsens i Jylland. Et væsentligt mål for den nævnte solcelleindsats er at udvikle løsninger der er mere økonomisk optimale end i dag. Her kan ideen med PVT solceller der giver en kombineret el og varme ydelse være en god mulighed. En indsats på dette område blev som sagt sat i gang med PSO støtte allerede i 2002 i PSO projektet PV-Optitagvarmepumpe. Og der blev i det nuværende forprojekt PV-Optitag 2 satset på at videreudvikle denne indsats til brug i en større skala. i relation til egentligt CO2 neutralt lavenergibyggeri. At der er tale om et vigtigt område fremgår også af den vedtagne danske Nationale Solcellehandlingsplan, hvor man blandt andet nævner et behov for følgende indsatsområder : F & U Produktion Anvendelse og Udbredelse Solceller i byggeri (BIPV), herunder arkitektur, byggekomponenter og integration Design og æstetik Pakkeløsninger med integreret anvendelse af solceller Solceller i byggeri, herunder design, produkttilpasning og produktion til ind- og udland Demonstrations aktiviteter rettet mod en markedsstyret situation Demonstrations aktiviteter som kan understøtte danske produkter (fuld skala demo). 5

6 3. Solceller og solenergi mangler i den danske strategi for udbygning af vedvarende energi I de nye strategier for udbygning af vedvarende energi der skal dække 30 % af energiforbruget i år 2025 er der en energikilde, der helt glimrer ved sit fravær og det er anvendelsen af solenergi. Men både brug af solvarme og brug af solceller til elproduktion er ved at udvikle sig til rigtig store markeder, som man også fra dansk side burde engagere sig i. Selvom der endnu ikke har været nogen større interesse for solenergi i Regering og Folketing er det dog positivt, at en række førende erhvervsvirksomheder herhjemme allerede har fået øje på mulighederne, f.eks. med Velux som et godt eksempel, hvor man har investeret i solvarmebranchen i Europa, så man nu kontrollerer % af det europæiske solvarmemarked. Mens solvarme rykker kraftigt i mange europæiske lande, og på verdensplan, indgår den ikke i de officielle danske strategier for udbygning med vedvarende energi og er af den grund heller ikke prioriteret i de statslige forskningsprogrammer. Og det selvom vi i Danmark har verdens største solvarmeanlæg med ca m² solfangere placeret på Ærø, der dækker 30 % af Marstal bys årlige fjernvarmebehov. Nogle mener, at den årlige mængde af indstrålet solenergi i Danmark er for lille til at satse på solenergien i større skala. Men i Danmark er der et højere solindfald end f.eks. i Paris og Amsterdam, og i Sydtyskland har man blot 20 % mere solindfald, end vi har på årsbasis. På solcelleområdet er man i Tyskland oppe på en solcellekapacitet per person svarende til 60 W per person (ca. 0,5 m²), mens vi i Danmark kun har fået installeret 1% heraf med 0,6 W per person. Gennemsnittet i EU-landene er ca. 10 W per person. Nogle vil nok indvende, at prisen på solcellestrøm stadigvæk er for høj til at konkurrere med almindeligt produceret strøm på elmarkedet. Dette er til en vis grad rigtigt. Men samtidigt er det sådan, at prisen er faldet til en tredjedel de sidste år. Og da prisen er omvendt proportional med produktionsmængden vil der med årlige vækstrater på 40 % ske betydelige prisfald i de kommende år. Til illustration af solcellestrømspotentialet i Danmark kan det nævnes, at det samlede danske elforbrug f.eks. kan dækkes ved at opstille solceller på et areal svarende til Langeland. Dette er i øvrigt blevet en af de seneste trends i Tyskland at opstille gigantiske solcelleanlæg ude i naturen for at opnå så lave installerede priser som muligt. F.eks. med et 40 MW solcelleanlæg, som verdens største, der nu opstilles på et areal på 2 km x 0,6 km svarende til 200 fodboldbaner. Umiddelbart lyder dette måske som en dårlig ide, men solcellerne dækker kun 1/3 af arealet, så det resterende areal kan f.eks. bruges til fåregræsning eller lignende. 6

7 Fordelen ved denne løsning er, at den udnytter solens energi væsentligt bedre end, hvis det samme areal blev brugt til fremstilling af biomasse til f.eks. transportformål. Og i Danmark har vi netop ideelle forudsætninger for at udnytte decentralt produceret solstrøm i vort elsystem, som udmærker sig ved allerede at være tilpasset til den store mængde decentrale elproduktion fra vindmøller og lokale kraftvarmeværker. Det kan i den forbindelse fremhæves, at hvis der skal realiteter bag de mange gode ideer om at udvikle CO 2 neutralt byggeri og CO 2 neutrale byer, så er anvendelse af solenergiløsninger ikke til at komme uden om. F.eks. ved brug af såkaldt passiv hus byggeri kan man i bedste fald opnå en helt CO 2 neutral løsning for et 160 m² hus med hensyn til driftsenergiforbrug ved hjælp af 1,5 kwp solceller svarende til 10 m² af de bedste solceller. Når man ser på solcelleområdet, så er indsatsen i Danmark som sagt uhyre beskeden, når man sammenligner med andre førende industrinationer. I Tyskland har man sikret så gode incitamentsordninger for solstrøm, at man har opnået et af verdens mest ekspanderende markeder, som allerede i dag har skabt nye arbejdspladser, men som allerede i år 2010 forventes at have skabt op til nye arbejdspladser. Udviklingen går så hurtigt indenfor solcelleområdet, at produktionskapaciteten i verden udvikles med 40 % om året svarende til en fordobling hvert andet år. Og erfaringen har været, at der igennem en længere årrække er sket en halvering af prisen på solstrøm hvert 7. år, da prisen udelukkende er en funktion af produktionsvolumenet. Dette har dog ikke været tilfældet de sidste 3-4 år, fordi den voldsomme efterspørgsel efter silicium, som er det vigtigste basismateriale til fremstilling af solceller, har ført til en for lille produktionskapacitet for dette materiale, som i princippet kan fremstilles af strandsand. Resultatet har været, at en række af leverandørerne af det såkaldte high purity solar grade silicium har tjent meget store penge de senere år. Her kan f.eks. nævnes en norsk virksomhed, som Renewable Energy Corporation, REC, som blev etableret så sent som i Her har man i 2007 været oppe på en årlig omsætning på 4 mia. kr., og man har nået en aktieværdi på 60 mia. kr. Et andet norsk firma Elkem er ved at udvikle en ny og mere energibesparende produktionsmetode for fremstilling af silicium, som sammen med en meget stor udbygning af produktionskapaciteten på verdensplan forventes at føre til betragtelige prisfald på solstrøm i løbet af en kortere årrække, når balancen mellem efterspørgsel og produktion bliver bedre. Et nyt studie fra solcellespecialistfirmaet Photon (ref. (1) og ref. (2)) har netop undersøgt forskellen på, hvad omkostningerne ved fremstilling af solcelleanlæg er i dag i forhold til, hvad de koster. Her ses faktisk en faktor 2 i forskel, således at det ikke er mærkeligt, at der hentes meget store profitter hjem i øjeblikket. Men undersøgelsen viser også, at verdensmarkedet allerede i år 2010 vil være vokset fra ca. 4 GW i 2007 til 15 GW, og at man på basis af dette forventer at nå et omkostningsniveau for 7

8 fremstilling af solcellestrøm i Spanien på kun 0,60 kr./kwh, mens det i Nordeuropa vil være ca. 1,1 kr./kwh. Om disse tal så også vil blive reflekteret i priserne afhænger af, om produktionskapaciteten kan følge med efterspørgslen. Det samme studie viser, at hvor den samlede elproduktion fra solceller i dag udgør 2.5 TWh, ca % af elforbruget, så vil den i år 2020 være vokset til 983 TWh svarende til 4.2 % af elforbruget i verden. Så det er altså i disse år, at teknologien rykker. 8

9 4. SOLTAG Den CO 2 neutrale tagbolig 4.1 Udvikling af den CO 2 neutrale tagbolig i Ørestaden En prototype af en nyudviklet og præfabrikeret CO 2 neutral tagbolig var udstillet i Ørestaden på Rued Langgårds Vej fra den 26. august 2005 og frem til foråret Efterfølgende er den blevet flyttet til Velux hovedkvarter i Hørsholm. Udviklingsarbejdet blev gennemført med støtte fra EU-Demohouse projektet, Københavns Byøkologiske Fond, Energistyrelsen og EnergiNet.dk / PSO sammen med en gruppe af sponsorer under ledelse af Velux koncernen i regi af Ressourcegruppen Danmark. Andre vigtige leverandører var Jytas, der har produceret den præfabrikerede tagbolig, EcoVent, der har leveret den samlede ventilationsløsning inkl. ventilation med varmegenvinding, Dandis, der har leveret den integrerede luftsolfanger tagløsning, Dansk Solenergi, der har leveret solceller til taget og Gilleleje Køle- og Energiteknik, der har leveret den tilpassede varmepumpeløsning, der både udnytter energi fra soltaget og fra luften. Projektet er gennemført under ledelse af Kuben, Byfornyelse Danmark og Cenergia i samarbejde med Velux og Nielsen & Rubow Arkitekter i regi af samarbejdskonsortiet, Soltag. Se også Soltag samarbejdet er siden blevet udvidet til også at have mere generel fokus på arkitektonisk og teknisk optimale soltage, som kan anvendes i sammenhæng med fremtidens lavenergibyggeri. I den forbindelse er der etableret et fast SOLTAG sekretariat hos arkitektfirmaet Nielsen & Rubow. Energi og Indeklima. Den udviklede tagbolig er fremstillet som en klimaoptimeret tagbolig med et energiforbrug, der som hovedprincip og inkl. el til pumper og ventilatorer, kun er det halve af, hvad der kræves for nybyggede boliger med de nye energiregler, der i Danmark træder i kraft den 1. januar For tagboligen er et energiforbrugsniveau på 96 kwh pr. m² bolig blevet reduceret til kun 48 kwh pr. m², blandt andet baseret på lufttæthed, balanceret ventilation med varmegenvinding og brug af et mindre solvarmeanlæg til varmt brugsvand og et mindre solcelleanlæg. Som det fremgår af figur 4 så betod det forhold at vinduesarealet udgør 35% af gulvarealet, men som samtidigt giver en fantastisk dagslyskvalitet i boligen, at der skal solceller til for at nå lavenergiklasse kwp solceller vil her være nok, svarende til 3.5 m² krystallinske solceller. Baseret på ovennævnte kvaliteter er det muligt at klassificere den nyudviklede tagbolig som lavenergistandard 1, hvilket også betyder, at det ikke er nødvendigt at tilslutte 9

10 boligen til en traditionel varmeforsyning. I dette tilfælde er der valgt at bruge en eldrevet varmepumpeløsning, der udnytter energi fra soltaget og fra luften. Fig Foto fra opførelse af den CO 2 neutrale tagbolig i Ørestaden Fig 4.2. Den CO 2 neutrale tagbolig med innovativt PVT solenergitag, som både fungerer som luftsolfanger og solcelletag, blev færdig til åbningen af udstillingen i Ørestaden den 26. august I tagboligen er der placeret en eldrevet varmepumpe, udført af Gilleleje Køle- og Energiteknik, som trækker luft ind gennem luftsolfangertaget og ned til varmepumpen, hvor den solforvarmede luft afkøles og efterfølgende smides ud gennem husets skorsten. Samtidigt køles solcellerne i taget, som derved opnår en vis øgning af elydelsen. 10

11 Fig Snit af CO 2 neutral tagbolig med illustration af energiløsninger. Anvendes der, som planlagt i tagboligen, et 5 gange større solcelleanlæg på 2.5 kwp, så bliver der tale om et 0-energi og CO 2 eller klimaneutralt tagbolig koncept. Fig Tagboligen opstillet ved Velux hovedkvarter. 11

12 Fig SOLTAG energisystemet. Driftsprincippet for SOLTAG boligen er som følger: Varmtvands beholderen varmes primært op af solfangerne som 1. prioritet. Kun når gulvvarmetemperaturen er koldere end beholdertemperaturen kan der overføres varme til gulvvarmen, som i øvrigt kun udnyttet varme fra den nederste del af beholderen. Når der forsynes med varme til gulvvarme og friskluftindblæsningen er det primært varmepumpen, der bidrager med varmtvands beholderen som buffer. En elpatron kan forsyne med supplementsvarme i det omfang, der er brug for det. Fig Tegning af specialbeholder med 3 varmespiraler lagt uden på til overførsel af solvarme og varme fra varmepumpe samt tapning til gulvvarme og opvarmning af friskluft. Fordelen ved denne udformning er at man undgår problemer med kalk i forbindelse med varmeoverførelsen. 12

13 Fig 4.7 Diagram fra Jytas af SOLTAG-tagboligen 13

14 Fig. 4.8.Tegning af ventilations- og varmekanaler for SOLTAG tagboligen. 14

15 Øst/Vest Nord/Syd Fig. 4.9 Oprindelig oplæg fra Nielsen& Rubow til placering af tagboliger der udnytter solenergi på eksisterende flade tage. Her både for øst/vest og nord/syd vendte orienteringer. Den CO 2 neutrale tagbolig er designet ud fra en Energikvalitets filosofi. Dette betyder, at den præfabrikerede konstruktion udføres uden kuldebroer og med en god lufttæthed i kombination med energieffektiv balanceret ventilation med varmegenvinding med lavt elforbrug til ventilatorerne. Dette fører også til et forbedret indeklima uden allergener og fugtproblemer. Samtidigt anvendes intelligente højkvalitetsvinduer, som giver en virkelig god dagslyseffekt, samtidigt med at man har sikret sig mod muligheden for overophedning af boligen, når der er et kraftigt solindfald. Dette sikres blandt andet med solafskærmning og naturlig ventilation om sommeren. Solenergianvendelse er en vigtig del af den fremtidsorienterede aktive tagløsning, der både indeholder solfangere til varmt vand en luftsolfanger og solcellepaneler. Solenergianvendelsen vil, ifølge beregninger, kunne gøre boligen CO 2 neutral på årsbasis. Det begrænsede behov for en supplerende energiforsyning til varme og varmt vand sikres med en lille innovativ varmepumpeløsning, som udnytter energien fra forvarmet luft, der tilføres via det sydvendte luftsolfangertag. Samspil mellem arkitektur og indeklima. I designprocessen for tagboligen har der været stor fokus på at optimere samspillet mellem arkitektur og indeklima. Målet har været at give tagboligen særdeles gode dagslysforhold samtidig med, at indetemperaturen i sommerperioden ikke bliver for høj. De højtsiddende vinduer medvirker til en god lysspredning i boligen og til naturlig ventilation, mens de lavtsiddende vinduer sikrer udsyn til omgivelserne. Endvidere medvirker de højtsiddende vinduer til en god lysfordeling i boligen, samtidigt med at de benyttes til natkøling og tværventilation i sommerperioden. 15

16 Sydvendte vinduer, der i vinterperioden benyttes til at opsamle passiv solvarme, kan i sommerperioden afskærmes med udvendig afskærmning, således at solindstrålingen reduceres. Samtidig bruges balanceret ventilation med varmegenvinding med en 85-90% effektivitet. Dette sikrer et godt indeklima med hensyn til temperatur- og fugtighedsniveau såvel som undgåelse af allergener i boligen. Kuldebroer, lufttæthed og driftsforhold. Tagboligen er udviklet til industriel boligfremstilling og som følge heraf har der været stor fokus på konstruktioner, samlingsdetaljer og tæthed. Kuldebroer i konstruktioner kan være medvirkende til betydelige varmetab. I tagboligen er kuldebroer mellem væg og tag, væg og gulv m.v. søgt elimineret ved at optimere samlingerne ud fra en energimæssig betragtning. Bygningers utætheder er også medvirkende til et betydeligt energiforbrug. I tagboligen har der været fokus på lufttæthed, således at varmetab forårsaget af utætheder i konstruktioner bliver minimeret. I tagboligen er der satset på at opnå en lufttæthed svarende til et naturligt luftskifte på maksimum 0,5/t, hvilket kun svarer til 50% af de krav, der sættes til nybyggeri. (De nye energibestemmelser fra april 2006). Den industrielle fremstillingsproces har medvirket til, at det har været relativt nemt at fokusere på lufttæthed og kuldebroer. Alligevel viste lufttæthedsmålinger i efteråret 2005 at der var opstået en utæthed ved samlingen mellem tagbolig og skorsten, noget som først er afhjulpet ifm. flyningen af tagboligen til Velux hovedsæde. Drift af den solenergiassisterede varmepumpe til opvarmning af tagboligen blev kørt ind i efteråret 2005 og fungerede fint. Dog var energibidraget lige i underkanten når det var rigtigt koldt sandsynligvis pga. den nævnte utæthed. Efter flytningen af tagboligen til Velux hovedsæde er der skabt en meget bedre drift, og der er ikke længere problemer med at få varme nok når det er koldt. Tætheden er dog stadigvæk ikke så god som planlagt selvom den er væsentlig bedre. Målinger af energiforbruget til varme og varmt vand fra januar 2008 til april 2008 viser ved ekstrapolering til et helt år, at man har et rumvarmeforbrug på 54 kwh/m², år. Dette kan sammenlignes med en beregnet værdi på 44 kwh/m², år, således at den målte værdi er ca. 20% højere end den beregnede. Forskellen vurderes at være begrundet i at lufttætheden som nævnt ikke blev helt så god som forventet, kombineret med et lidt højere temperaturniveau end det beregnede. 16

17 CO 2 neutrale tagboliger En høj energikvalitet kan opnås ved hjælp af 6 hovedtemaer. 1. Præfabrikerede bygningskonstruktioner uden kuldebroer og med god lufttæthed (naturlig ventilation svarende til passiv huse med 0,6/time ved 50 Pa over/undertryk). 2. Anvendelse af balanceret ventilation med varmegenvinding med lavt elforbrug. Meromkostning ved høj lufttæthed og punkt 2 er kun omkring kr. pr. lejlighed ved brug af tynd varmegenvinderenhed fra EcoVent, som er nem at indbygge. Anses som den mest nærliggende måde at leve op til de nye energikrav i Danmark med 25-30% besparelse på energiforbruget pr. januar Erfaringer fra et nyligt gennemført boligprojekt har vist, at man i bedste fald kan reducere varmeudgiften med op til 50% med denne teknik, samtidig med at der opnås en forbedring af indeklimaet med mindre fugtbelastning. 3. Brug af lavenergivinduer med høj dagslyseffekt og samtidig undgåelse af overophedningsproblemer. 4. Anvendelse af solvarmeanlæg til varmt brugsvand til at opnå en halvering af energiforbruget til varmt vand. Ekstra udgift mellem kr. og kr. pr. bolig. 5. Brug af solceller som basis for at opnå et ønsket lavenerginiveau her med klimaneutralt driftsenergiforbrug som målsætning. Med 0.5 kwp, der svarer til 3.5 m² krystallinske solceller mod syd kan der opnås lavenergistandard 1 for tagboliger. Merpris i dag ca kr. pr. bolig Med yderligere 2 kwp solceller, som svarer til 14 m² krystallinske solceller mod syd kan der opnås en 0-energiløsning / CO 2 neutral løsning for tagboligen. Vurderet merpris i dag omkring kr. pr. bolig Note: (Grunden til at solceller anses af være en meget interessant energiløsning på langt sigt er dels, at vi alle ved, at vi på et tidspunkt i fremtiden kun har vedvarende energiløsninger at bygge på og dels, at der i mange år har været en meget markant udvikling med store prisfald på solcelleløsninger med typisk en halvering af prisen hvert 7. år. Samtidigt er solcelleprisen direkte proportional med det eksisterende produktionsvolumen på verdensplan, der i øjeblikket øges med ca. 40% om året. I Tyskland er der indenfor de sidste år skabt nye jobs indenfor solcelleområdet) 6. Anvendelse af en tilpasset energiforsyningsløsning for varme og varmt vand med begrænsede energitab. For nyt byggeri der opføres efter de nye 17

18 lavenergistandarder er det kun nødvendigt med en meget begrænset varmeforsyning på årsbasis. Alle eksisterende energiforsyningsløsninger kan i princippet anvendes (gasfyr, fjernvarme, en lille varmepumpe eller elvarme). Når der som i den CO 2 neutrale tagbolig anvendes en lille luft- og luftsolfangerbaseret varmepumpe, så opnås der en optimeret energiforsyningsløsning, der ikke nødvendiggør andre energiforsyningsløsninger i boligen end el. Den innovative varmepumpeløsning, der anvendes, forventes at kunne anskaffes til en konkurrencedygtig pris omkring kr. pr. lejlighed (eksklusiv soltag). For alle energiforsyningsløsninger til lavenergibyggeri er det under alle omstændigheder helt afgørende, at der gøres en indsats for at begrænse varme- og driftstab, fordi et normalt niveau af disse kan udgøre en meget stor del af det samlede energiforbrug i en lavenergibolig. Fig Eksempel på tynd EcoVent R200 genvinder her præsenteret for partnere i EU- Demohouseprojektet i den CO 2 neutrale tagbolig i Ørestaden. 18

19 Fig Energibalance for den CO 2 neutrale tagbolig, som 0-energibolig med 2,5 kwp solceller, og tag boligens placering i forhold til lavenergi klasse 1 med og uden 0,5 kwp solceller. 19

20 Tagbolig, energital El til pumper og ventilation Varmt vand incl. solvarme ( 50%) 12 El til pumper og ventilation kwh/m² 40 8 Ventilation Transmission vinduer Total rumvarme og varmt vand incl. betydning af varmepumpe Transmission konstruktioner 0 Uden varmepumpe Fig Tagbolig, beregnede energital med varmepumpe 4.2 Erfaringer og målinger vedrørende den CO 2 neutrale tagbolig i Ørestaden. Siden etableringen af den CO 2 neutrale tagbolig i august 2005 er der gennemført en lang række aktiviteter for at sikre opfølgning og måling vedrørende boligens funktion. Som det fremgår af bilag (8) var tagboligen desværre ikke så lufttæt som der var lagt op til på grund af en fejl i konstruktionen der, hvor skorstenen blev samlet med resten af boligen. Sandsynligvis et resultat af det pres der var for at blive klar til åbningen i Ørestaden den 26. august Og det er først efter flytningen af tagboligen til Velux hovedsæde, at denne fejl er blevet udbedret. Dette er først sket i løbet af sommeren

21 C 25 tinde 0 tude Fig Diagram der viser temperaturer i SOLTAG tagboligen i perioder med udetemperaturer omkring frysepunktet i vineren 2005 / Her ses rumtemperaturer under 20 C på grund af den store utæthed, der er i boligen og eventuelt også fra diverse kuldebroer. Varmepumpen har en ydelse på 2,5 kw, som skulle være rigeligt selv ved minus 12 C ude, men noget tyder på, at varmetabet allerede er i denne størrelsesorden ved en udetemperatur på 0 C. Der er på trods af det nævnte problem gennemført en række målinger i efteråret 2005 og foråret 2006 vedrørende boligen og funktionen af det indbyggede energisystem med luftbaseret PVT solcelletag og varmepumpe. Erfaringen har været, at energisystemet i det store og hele fungerede som der var lagt op til. Dog var der i kolde perioder problemer med at klare energibalancen på grund af den nævnte utæthed, som bevirkede, at varmetabet fra boligen var noget større end beregnet. Se fig Energisystemet med den PVT solcellebaserede luft varmepumpe, der udnytter soltagets luftsolfangerfunktion til forvarmning af udeluft, inden denne udnyttes af varmepumpen til at opvarme den indbyggede 200 liter special varmtvands beholder, har ellers generelt virket efter hensigten inkl. supplement fra Velux solfangere og elspiral i toppen af beholderen. Funktionen med at tappe varme ud af beholderen til gulvvarmesystem og luftvarme har også virket efter hensigten. Det viste sig dog, at placeringen af teknikrummet oven 21

22 over køkkeninstallation med varmtvands beholder, varmepumpe og varmegenvinder var mindre heldig, og den påtænkte tilgang fra boligens hems blev aldrig gjort færdig. Efter flytningen til Velux hovedsæde er disse ting flyttet ned i skillerum mellem badeværelse og soveværelse, hvilket også giver kortere føringsvej for luft til og fra varmepumpen. Der er som nævnt i afsnit 4.1 gennemført målinger for SOLTAG boligen hos Velux fra januar 2008 til april Disse viser et varmebehov for huset som ekstrapoleret til årsbasis svarer til 54 kwh/m²,år. Til sammenligning viser den teoretiske beregning at man skulle kunne klare sig med et varmebehov på 44 kwh/m²,år. Forskellen skyldes primært at huset stadigvæk ikke er blevet helt lufttæt som det var ønsket. Dog er lufttætheden blevet væsentligt forbedret siden flytningen til Velux hovedsæde. Varmepumpens effekt faktor er i samme periode blevet målt til 3,0, altså på niveau med det forventede. De nævnte måleresultater skal også bruges i forbindelse med EU projektet EURO Active Roofer. Til dette projekt vil der også blive anvendt målinger på en efterfølgende etableret SOLTAG løsning til et sommerhus ved Gudmindrup Strand på Sjælland, som ligesom den CO 2 neutrale tagbolig er tegnet af arkitektfirmaet Nielsen & Rubow. I bilag (9) er medtaget et tilbud fra Schüco til ekstra solcelleinstallation på 0,6 kwp. Glas/glas solceller til verandaen som var påtænkt etableret for at nå en helt CO 2 neutral løsning, men som der i sidste ende ikke var råd til. Velux beregninger viser, at man uden denne løsning har et energiforbrug på kun 5 kwh/m². (Se bilag (7)). Fig Foto af SOLTAG løsning til sommerhus ved Gudmindrup strand. 22

23 Fig Forside af efterfølgendevelux beregninger vedr. SOLTAG projektet. Beregninger fra Velux vedr. SOLTAG findes i bilag (7). 4.3 Formidling af information om SOLTAG den CO2 neutrale tagbolig og videre initiativer for CO2 neutrale, 0-energi boliger. Der har løbende været meget fokus på den CO 2 neutrale tagbolig også efter udstillingen i Ørestaden. Dels udkom Velux s meget fine brochure om soltag-konceptet, og dels har der været en række foredrag og artikler om projektet, blandt andet med en artikel i temanummer om Solenergi i Energirammen fra efteråret 2006 i Foreningen Bæredygtige Byer og Bygningers medlemsblad. (se bilag (10 og 12)), Fig Foto af soltagløsning i Bilbao. 23

24 Nærmere omtale af SOLTAG konceptet kan findes på hjemmesiden om projektet I november 2005 modtog projektet den danske EnergiSparePris på Erhvervsområdet og i løbet af 2006 yderligere World Globe Award prisen for Danmark. Projektideen vedrørende 0-energi/CO 2 neutralt byggeri ved hjælp af solceller er også blevet formidlet til Energy Camp initiativet, som i november 2005 udvalgte 0- energi/co 2 neutralt byggeri, som et særligt indsatsområde i fremtiden (Bolig + byggeri). Velux har efter SOLTAG projektet også opført en Soltagsløsning i Bilbao i Spanien, (Attika), som dog er meget forskellig og f.eks. indeholder et solfangerdrevet kølesystem som noget nyt. En af mulighederne for en anvendelse af SOLTAG løsningen i større skala er et renoveringsprojekt med tagboligløsninger i Hornemannsvænge i Valby, hvor der også er opnået EU-støtte fra Concerto programmet til solcelledelen og lavenergiløsningerne. Desuden er på fig 4.17 vist en tegning af foreslåede CO2 neutrale SOLTAGS s tagboliger til boligbebyggelsen Grantoften i Ballerup, ligesom fig.4.18 illustrerer SOLTAG 0-energi boliger til boligbebyggelsen Poppelhusene i Albertslund og fig illustrere Danmarks første passiv hus byggeri med CO2 neutral varmeforsyning, Rønnebækhave i Næstved. Endelig kan det nævnes, at arbejdet med soltagløsningen vil indgå som led i F&U indsats med målinger på innovative soltage, som indgår i EU-projektet, Euro Active Roofer. Her gives blandt andet bud på en samlet optimal løsning for hele taget, også inkl. isoleringssystem, og en skalamodel vil blive testet for holdbarhed i Østrig. Endelig vil der også blive arbejdet med solcelleløsninger til EU-Demohouse projektet Gyldenrisparken på Amager, hvor tagboliger dog først vil indgå i en senere del af projektet. 24

25 Fig 4.17 Forslag til SOLTAG CO2 neutrale tagboliger til boligbebyggelsen Grantoften i Ballerup. Fig 4.18 Forslag til SOLTAG-renovering af betonboligbyggeri i Albertslund, Poppelhusene. Fig 4.19 Foto af Danmarks første passiv hus byggeri, Rønnebækhave med solceller til at opnå en CO2 neutral varme-forsyning med jordvarmeanlæg. Fig Poster vedr. den CO2 neutrale tagbolig fremvist på PSO/EFP informationsdag d. 30. august Fig Den CO 2 neutrale tagbolig med innovativt PVT solenergitag, som både fungerer som luftsolfanger og solcelletag, blev færdig til åbningen af udstillingen i Ørestaden den 26. august I tagboligen er der placeret en eldrevet varmepumpe, udført af Gilleleje Køle - og Energiteknik, som trækker luft ind gennem luftsolfangertaget og ned til varmepumpen, hvor den solforvarmede luft afkøles og efterfølgende smides ud gennem husets skorsten.samtidigt køles solcellerne i taget, som derved opnår en vis øgning af elydelsen. På PSO / EFP informationsdagen den 30. august 2005 præsenterede Cenergia en poster om nærværende projekt. Efterfølgende har der været en meget stor omtale af og fokusering på projektet, som både er blevet omtalt i de fleste fagblade og i de landsdækkende aviser, og der er gennemført et meget stort antal besøg af interesserede, der ønskede at stifte bekendtskab med den CO 2 neutrale tagbolig. 25

26 I bilag (1,2,3,4 og 5) er vist eksempler på artikelmateriale og PowerPoint præsentation, som både er lavet på dansk og engelsk. Som led i EU-projektet EURO Active Roofer vil F&U resultater blive udbredt bredt i Europa. Der er fremstillet en række informationsmaterialer ifm. tagboligudstillingen i Ørestaden, bl.a. på hjemmesiden samt plancher etc. På det sidste er der også taget initiativ til udvikling af nyt 0-energi byggeri med solceller og små varmepumper til etablering ved Trekroner i Roskilde. Her arbejdes bl.a med ideen om at anvende et PVT element med kombineret solcelle- og luftfordamper funktion, se fig Glas Solceller Termisk absorber i metal Varmeoverføringsfinner Foreslået SOLTAG PV/T element til metaltage Fig Økonomivurdering af luftbaserede SOLTAG PVT løsning Økonomivurdering af luftbaseret PVT Soltagløsning Krystallinske solceller vil i dag kunne opnå et årligt udbytte på 100 kwh/m², som med en elpris på 1,6 kr./kwh svarer til 160 kr./m². Og forventes det, at der indenfor en kortere årrække kan opnås solcellepriser på 30 kr./wp, (mod 34 kr./wp i Sol-1000 programmet), og at 8.3 m² solceller svarer til 1 kwp, så kan prisen for solceller udregnes til kr. / 8.3 = kr./m². Dette vil så i bedste fald kunne give en simpel tilbagebetalingstid om nogle år på 26

27 3.600 / 160 = 22 år. Med det luftbaserede PVT Soltagkoncept, hvor solcellerne køles af en varmepumpe, kan forventes en øgning af elydelsen fra solcellerne på minimum 10%, så der opnås 110 kwh/m² svarende til 176 kr./m². Samtidig har den udnyttede varme fra soltaget også en værdi. Påregnes der at kunne udnyttes 400 kwh pr. m² i form af varme til varmepumpen og sættes værdien heraf til 0,3 kr./kwh opnås der således 0,3 x 400 = 120 kr./m². Hermed øges udbyttet af soltaget til kr. =296 kr./m². Herefter kan økonomien beregnes til / 296 = 12 år i simpel tilbagebetalingstid, hvilket er en tydelig forbedring i forhold til de førnævnte 22 år. Ved en yderligere 30 % reduktion af solcelleprisen opnås en tilbagebetalingstid på 8.5 år. Effekten af den luftbaserede PVT løsning kan beregningsmæssigt påvises at være, at man nærmer sig en årlig COP værdi eller effektfaktor på 3.0 for varmepumpen. Når energibesparelsen skal vurderes i forbindelse med en Soltagløsning til en 120 m² lavenergiklasse 1 bolig, så kan det forventes, at en ren luftbaseret varmepumpeløsning, der kun udnytter udeluft, direkte vil have en årlig effektfaktor på 2.0 og dermed kræve 44 kwh/m² x 120 m²/2 = 2640 kwh el tilført. I forhold til dette vil en effektfaktor på 3.0 betyde et årligt elforbrug til varmepumpen på 1680 kwh. Hermed opnås en = 840 kwh elbesparelse (1.342 kr.), som svarer meget godt til de førnævnte 160 kr./m². Desuden vil den forventede solcelleydelse på 1280 kwh som sagt kunne øges med minimum 10% svarende til 130 kwh el. Det skal dog understreges, at den anvendte varmepumpeløsning er lidt dyrere end en normal luftbaseret varmepumpe, som kan fås til ca kr., men som heller ikke er så effektiv. Merprisen vurderes i dag at være ca kr., men vil ved et vist volumen blive meget begrænset. Selve den luftbaserede Soltagløsning, excl. Solceller, og som består af et dobbeltlag metalpladetag, vurderes, ifølge leverandøren Dandis / Ruukki, at koste næsten det samme som et almindeligt metalpladetag, da den inderste metalplade fungerer som undertag og derfor dårligt kan undværes. Så meromkostningen ved denne løsning ligger mest i projektering og tilsyn i starten, og når løsningen er mere anvendt, bør der ikke være nogen meromkostning. Sammenlignes med en almindelig luftbaseret varmepumpe så spares det såkaldte udeaggregat, når der anvendes en Soltagløsning. Dette består af en udendørs varmeveksler og en ventilator. Denne udgift vurderes i princippet at kunne modsvares af manifold i ventilator og luftrør til og fra varmepumpe, hvis varmepumpen placeres tæt på soltaget, så der bliver tale om korte føringsveje. Konkluderende kan det siges, at den udviklede Soltagløsning har mange fordele, og at økonomien ved den mest er påvirket af solcelleprisen, som ikke endnu er helt rentabel. Dog vurderes det, at en boligenhed med f.eks. 1 kwp solceller, inden for få år, vil kunne opnå en simpel tilbagebetalingstid på 12 år, hvis der kan påregnes at der kan opnås en gennemsnitlig effektfaktor for Soltagvarmepumpen på

28 5. PVT solcelleanlæg med væskebestrøgne solceller på Valby Skole/Prøvehallen som fungerer i kombination med varmepumpesystem. 5.1 Introduktion til projekt med væskebestrøgne solceller på Valby Skole Som led i det samlede PV-Optitag projekt og med delvis støtte fra EU og fra Københavns Kommune er det lykkedes at få opført et PVT solcelleanlæg med væskebestrøgne solceller på Valby Ny Skole som fungerer i kombination med en varmepumpe der producerer varmt brugsvand, og som er placeret i nabobygningen Prøvehallen, som bl.a. bruges ifm. skolens idrætstimer. Se også fig ,5 kwp PVT Solceller 400 l. Varmtvandsbeholder BV Varmepumpe BC VF VR Fig 5.1. Principdiagram for PVT solcellesystem på Valby Skole/Prøvehallen der køles af et varmepumpesystem til fremstilling af varmt brugsvand Det har været en vanskelig proces som dog endelig i midten af 2007 førte til et funktionsdygtigt og igangsat prototypesystem for denne interessante teknologi. Partnere i udviklingen har været Racell som har fremstillet de væskebestrøgne solceller, Batec Solvarme der har leveret absorberplader, Gilleleje Køl & Energi som har stået for varmepumpeprojektet, SolarVent v. Arkitekt Klaus Boyer Rasmussen der har stået for indpasningen af solcellerne og endelig Københavns Ejendomme der er bygherre for projektet. BK 28

29 Den færdige installation er illustreret på figurerne ( ). I ref. (1) er der en detaljeret gennemgang af PVT anlægget. Fig Målinger viser at løsning b) gav en væsentlig bedre afkøling af PVT solcellemodulet end løsning a). Effektivitetskurver Effektivitet [-] 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, ,02 0,04 0,06 0,08 (Tm-Ta)/G [K*m2/W] Hybrid Batec BA22 Fig Ved høje temperaturer er hybrid absorberen ikke så effektiv, da den ikke er isoleret på bagsiden og er uden glasdæklag og luftspalte som i en normal solfanger, Derfor skal driften helst være så tæt på udelufttemperaturen som muligt. Her kan op til 55% af den indstrålede solenergi udnyttes som solvarme. 29

30 Fig Illustrationer fra opbygning af væskebestrøgne solceller på taget af Valby Ny Skole. I det efterfølgende afsnit 5.2 er medtaget en rapportering fra Solenergi Centret ved Teknologisk Institut baseret på målinger foretaget i oktober Desværre viser målingerne at man nok har været for sent på året til at få dokumenteret brugbare målinger af merydelsen for væskebestrøgne kølede solceller i forhold til solceller der ikke køles. Derfor er det aftalt at lave nye målinger i løbet af sommeren I bilag (13) er medtaget supplerende beregninger fra den oprindelige PV/Optitag varmepumpeansøgning vedr. merydelsen fra væskekølede solceller. 30

31 5.2 Inspektion og kontrolmåling på varmepumpe/- solcelleanlæg, Valby Skole Intro Prøvestationen for Solcelleanlæg har på foranledning af Cenergia A/S den 30/ foretaget en måling på et forsøgsanlæg i Valby. Anlægget består af et antal solcellemoduler, fordelt over fire rækker, som er forsynet med aktiv køling i form af absorberstrips som er limet på bagsiden. Modulerne køles af en varmepumpe som forsyner en varmtvandsbeholder. Bagsiden af modulerne er uisoleret, således at varme fra udeluften kan udnyttes når varmepumpen kører, foruden den varme som ledes igennem fra solcellerne. I den første række er hvert af de seks serieforbundne moduler kølet med en enkelt serpentine rørføring(a), mens de øvrige er med parallelle rør i vendt retur kobling(b). De sidste skulle dermed få en mere jævn overfladetemperatur. Foto af anlægget: 31

32 Vejrforhold: Klart til let diset og med en jævn vind, lufttemperatur ca. 15 grc. Solindstrålingen var lavere end krævet for en normal solcellemåling på grund af den lave solhøjde. Målinger af U-I kurver uden køling: Det viste sig mest praktisk at isolere målingen til den første række som kunne frakobles med stik, og der blev indledt med en referencemåling hvor køleanlægget var i hvile. Dermed kunne forventes en temperatur på niveau med et normalt solcelleanlæg placeret på et tag uden aktiv køling. Målt UI-kurve uden køling, G=595 W/m2: Strøm [A] 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, Spænding [V] Data omregnet til STC for hele rækken: Pnom = 469 W, FF= 0,58 Data for enkelt modul: Pnom = 78 W, FF= 0,58 Fabrikantdata: Pnom = 123 W, FF= 0,74 Årsagen til den store afvigelse mellem fabrikantdata og målte værdier kan ikke umiddelbart forklares. Det kan skyldes et enkelt defekt modul, mismatch, eller et generelt ydelsesproblem med solcellerne. Strømværdierne ser rimelige ud i forhold til databladet, men fill-faktoren er alt for lav. 32

33 Målt U-I kurve med køling, G=536 W/m2: Strøm [A] 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, Spænding [V] Data omregnet til STC for hele rækken: Pnom = 449 W, FF= 0,56 Der er altså stik imod forventning målt en lidt lavere ydelse når der er aktiv køling. For at se nærmere på kurverne, er herunder vist forløbet når kortslutningsstrømmene normaliseres til 1. Som forventet ses en lidt højere spænding når der er aktiv køling. Grunden til at der ikke også ses en effektstigning må altså skyldes at strømmen er forholdsvis svagere i den sidste måling, hvad der kan skyldes at solindfaldet ikke var ens i de to målinger. Effektiviteten falder nemlig ved svag indstråling for krystallinske siliciumceller, ligesom strømmen falder en anelse når temperaturen falder. Forskellene er dog så små at de til dels drukner i måleusikkerhed. Normaliseret strøm 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, Spænding (V) Med køling Uden køling Sammenligning af strøm-spændingsforløb med og uden køling (koldeste måleserie). Spændingen er 1-2% højere når der køles. 33

34 Manuel måling af frem/retur på kølekreds (række 1) Tluft ca 15 grc Serie Indstråling W/m2 ca: Tf Tr Tglas ,2 11, ,6 10, ,5 9, ,7 10,5 15 Måling af solindstråling og kølekreds-temperatur på række 1 De infrarøde fotos i bilag 1 viser, at temperaturfordelingen ikke er helt jævn, men da cellerne er koblet i serie, burde det ikke betyde så meget, da ethvert temperaturfald vil bidrage med øget spænding fra hver celle. Vurdering af årlig ydelse: Det var kun muligt at måle på anlægget med aktiv køling i ganske kort tid, da der ikke er noget varmeforbrug af betydning, og det er derfor det nødvendigt at gøre visse antagelser om anlæggets drift. Metode 1: Antages de aktuelle temperaturer at gælde hele året, således at celletemperaturen altid er ca. den samme som lufttemperaturen, kan PV syst regneprogrammet bruges til at give et overslag over gevinsten ved aktiv køling. Der er regnet med et fiktivt anlæg med et enkelt krystallinsk modul og en tilhørende vekselretter. Afkølingen af modulet 34

35 kan udtrykkes med en total varmetabskoefficient k, som for fritstående standardanlæg er sat til 29 W/m 2 K i PV syst. For at simulere en virkelig god køling er samme beregning foretaget med en 10 gange højere varmetabskoefficient. Resultatet bliver: Reference performance ratio PR= 0,719 Optimalt kølet anlæg: PR= 0,768 (knap 7% gevinst) Metode 2 Der er opbygget en simpel model i Excel med henblik på at vurdere solcellernes temperatur med og uden aktiv køling. Der er her regnet med at kølepladen har en konstant temperatur på 12 grc over det hele, og at der er et plastlaminat på et par mm mellem køleplade og solceller. Den konvektive varmeovergang er beregnet for en vindastighed på 1 og 5 m/s. Ta=15 grc, Tkøle=12 grc Temperatur grc m/s uden 1 m/s med 5 m/s uden 5 m/s med Indstrålung [W/m2] Ved de aktuelle målebetingelser skulle der således kunne opnås en 7-8 K lavere temperatur på solcellerne i forhold til situationen uden køling. For celler med en typisk temperaturkoefficient på -0,5% pr K vil ydelsen altså stige med op til 4 % ved aktiv køling, mere ved kraftig sol og lav vind, mindre ved svag sol og kraftig vind. Et kvalificeret gæt på et årligt gennemsnit er nok et par % ekstra ydelse, men der kræves en detailsimulering for at verificere dette. Skygge: Der blev konstateret skygge på den nederste kant på række 2,3 og 4 fra de foranstående rækker, så der må regnes med reduceret ydelse i vintermånederne sammenlignet med skyggefri placering. Dette er ikke indregnet i simuleringen. 35

36 Alt i alt er det altså ganske vanskeligt at komme med en nøjagtig beregning af den årlige anlægsydelse, specielt da den vil afhænge af varmepumpens aktuelle driftsmønster. Hvis el-udbyttet skal maksimeres, er det således vigtigt at varmepumpen især kører når der er kraftig sol på anlægget samtidig med at der er høje varmegrader. 36

37 BILAG 1 IR billeder: Uden køling. Det fremgår af IR fotos fra række 2 at der er en lidt koldere venstre kant, men at temperaturen ellers er stort set den samme over hele modulet. Den kolde kant skyldes formentlig vindafkøling. 37

38 Med køleanlægget i drift kan ses en tydelig uens temperaturfordeling. De to øverste fotos er fra rækken med serpentine-kobling hvor der ses størst temperaturdifferens. Kølerørenes placering er tydelig. På de nederste to fotos fra række 2 er der som forventet en mere jævn temperatur. De nøjagtige temperaturer skal tages med forbehold, da billedet påvirkes af materialernes overfladeegenskaber og himmeltemperaturen. 38

39 Generelt billede af række 2,3 og 4 samt detalje af kølerør på række 1. 39

40 Fig Strømstyrke og spænding som funktion af solindstråling for PVT element. 40

41 Fig 5.11 Effekten som funktion af solcelletemperatur for PVT solcelleelement. Reduktionen i ydelse ved højere temperaturer ses tydeligt. 41

42 Fig Strømstyrke som funktion af spænding ved forskellige temperaturer for PVt solcelleelement. Indflydelsen af højere temperaturer ses tydeligt. 42

43 5.3 Driftserfaringer og målinger vedr. PVT solcellesystem på Valby Skole, der fungerer i samspil med varmepumpe PVT anlægget med væskebestrøgne solceller på Valby Ny Skole har været i drift siden sommeren Af fig. (5.13.) fremgår hvad forbruget af varmt vand er målt til. Dette er betydeligt lavere end hvad ingeniørerne fra Bascon har udlagt det samlede brugsvandsanlæg i Prøvehallen til, og skyldes primært at skoleeleverne der bruger idrætsfaciliteterne kun går meget begrænset i bad. Fig Målinger vedr. varmtvandsforbrug for Prøvehallen frem til januar Faktisk var varmtvandsforbruget fra sommeren 2007 kun mellem 500 og 1000 liter om dagen, således at m² solfanger ville være nok til at klare en stor dækning af varmeforbruget. For en løsning som den nuværende ville et solfangerareal på mellem m² være ideelt og ikke de ca. 50 m² der er installeret. På samme måde er varmepumpen også overdimensioneret, så der ikke kan måles på ideelle driftsforhold. ved test gennemført af Teknologisk Institut blev der på måledagen skabt et kunstigt ekstra varmtvandsforbrug af hensyn til målingerne. Så konkluderende må det siges at det ikke er muligt at gennemføre fornuftige målinger der kan bruges til f.eks. at 43

44 vurderer effektfaktor over længere tid. Der vil dog blive gjort et nyt forsøg på målinger i løbet af sommeren

45 5.4 Økonomivurdering af væskebestrøgne PVP solcelleanlæg i kombination med varmepumpe. Beregnede energibesparelser og mulig økonomi for brugerne med PVT solcelleelement. Ifølge solcellefirmaet Racell kan der opnås følgende økonomi for PVT solcelle elementer svarende til dem, der blev anvendt på Valby skole. PVT solcellepriser fra Racell 42 PVT glasmoduler (36 m²) svarende til Valby Ny Skole 500 PVT glasmoduler (830 m²) 1. Udgift i kr Udgift i kr./wp Udgift i kr./m² Udgift for VVS installation i kr./wp 5. Total udgift i kr./wp (pkt. 2+4) For krystallinske solcellemoduler er det i dag muligt at opnå en årlig solstrømproduktion på ca. 100 kwh/m², som med en elpris på 1,6 kr./kwh svarer til 160 kr./m². Og ud fra en antagelse om, at installerede solceller inden længe kan fås for 30 kr./wp (svarende til de 34 kr./wp, der blev opnået i Sol 1000 programmet), og at 8,3 m² solceller svarer til 1 kwp solceller, så kan den fremtidige solcellepris beregnes til / 8,3 = kr./m². Dette vil i bedste fald betyde, at der kan opnås tilbagebetalingstider på 3600/160 = 22 år. Det påregnes i det følgende, at man som beregnet kan øge solcelleydelsen med 10%, når solceller afkøles med en varmepumpe. Dette betyder, at det skulle være muligt at opnå en besparelse på 1,1 x 160 = 176 kr./m², når der anvendes væskebestrøgne PVT solceller i kombination med en varmepumpe. Desuden har den varme, der udnytte i varmepumpen også en værdi. Denne kan findes ud fra, hvor meget man forventer, at effektfaktoren eller COP værdien for en varmepumpe vil stige, (COP værdien er forholdet mellem eltilskud og udnyttet varme). For en lavenergiklasse 2 bolig på 150 m² kan forventes et årligt energiforbrug til varme og varmt vand på 63 kwh/m², svarende til et årligt energiforbrug på 63 x 150 = kwh. 45

46 Erfaringen fra jordbaserede varmepumper er, at de kan have en effektfaktor, eller COP værdi, på årsbasis, som er 3,0, (man henter 1 del energi fra el og 2 dele energi fra jorden). Kombineres med en god luftfordamper ved udetemperaturer over 8 C kan effektfaktoren, ifølge målte data fra firmaet Gilleleje Køle- og Energiteknik, øges til 4,0 på årsbasis. Beregninger af en kombineret løsning med PVT solceller, som forsynes med varmeveksler finner, så der opnås en samtidig luftfordamperfunktion, viser, at det herved skulle være muligt at øge årseffektfaktoren til 5,0, når der samtidigt findes en bufferlager mulighed for den solenergibaserede varme f.eks. i en varmtvands beholder. Dette kan påvises ved følgende analyse ud fra ovennævnte eksempel, hvor det er tanken, at man kan udnytte et 3 m² (0,38 kwp) PVT solcellepanel med varmeveksler finner, så den også kan virke som luftfordamper. I det følgende kan illustreres 3 eksempler a) med jordfordamper b) med kombineret luft og jordfordamper og c) med jordfordamper, der kan fungere i kombination med PVT element, der samtidigt kan fungere som luftfordamper. Årlig COP kwh a) 3,0: - årligt elforbrug = 9450/3 = energi fra jord = = 6300 b) 4,0: - årligt elforbrug = 9450/4 = ekstra energi fra luftfordamper = = 788 c) 5,0: - årligt elforbrug = 9450/5 = ekstra energi fra PVT element = = 502 Dette svarer til 502 kwh/3 m² = 167 kwh/m² PVT i solbidrag. Da effektivitetskurven for PVT elementer viser, at man ved driftstemperaturer for PVT elementer, som ligger fra 5-10 C over udetemperaturen vil opnå en gennemsnitlig effektivitet af solindfald på mellem 25 og 40 %, burde der faktisk kunne hentes mellem 250 og 400 kwh pr. m² som solbidrag, så der er tale om en forsigtig vurdering. Ekstra besparelsen fra jordfordamper (a) og til jordfordamper kombineret med PVT element med varmeveksler finner (c) er på = 1290 kwh. Der forventes desuden en elydelse fra solcellerne under normale forhold på 800 kwh/kwp x 0,38 kwp = 304 kwh. Og på grund af PVT funktionen yderligere 10 % eller 30 kwh. Alt i alt kan opnås en årlig el-besparelse på = 1624 kwh. Med en elpris på 1,6 kr./kwh svarer dette til 1624 x 1,6 kr. = 2.598,- kr. Sammenlignet med dette har vi, som nævnt, en mulig installeret pris for et PVT system på 52 kr./wp ved en rimelig projektstørrelse. For et 0,38 kwp PVT modul svarer dette 46

47 til 3800 x 52 = kr., og tillægges der 10 % til at få monteret finner på panelerne, svarer dette til kr. Dette betyder, at der kan opnås en tilbagebetalingstid for den nævnte teknologi på /2592 = 10 år. Og dette er baseret på dagens priser. Den nævnte teknik kan også udnyttes til større PVT anlæg. Her kan vi f.eks. se på et eksempel med 100 m² PVT solcellemoduler svarende til 12 kwp effekt. I dette tilfælde kan der tages udgangspunkt i en situation, hvor der er en fast produktion af PVT moduler af en rimelig størrelse. I så fald vurderes en installeret pris på 44 kr./wp at være mulig. Den årlige elproduktion kan her udregnes til 12 kwp x 800 kwh/kwp = 9600 kwh, som har en værdi på 9600 x 1,6 = kr. Med en 10 % ekstra solcelleproduktion på grund af kølingen af PVT modulerne svarer dette til kwh i elproduktion og kr. i besparelse. Investeringen kan udregnet til 44 kr./wp x Wp = kr. Dette betyder en tilbagebetalingstid alene for elproduktionen på / = 31 år. Når vi ser på den termiske ydelse for PVT systemet, så kan der ved et større anlæg påregnes en årlig effektivitet af den indfaldne solenergi på 40 % svarende til 400 kwh/m² som igen svarer til kwh for 100 m². Sættes værdien af solenergien til 0,3 kr./kwh, så er værdien af denne: x 0,3 = kr. Samtidigt kan der jævnfør tidligere forventes en 50 % større besparelse fra funktionen som luftfordamper, dette svarer til kr. om året. Herved bliver den samlede besparelse på = kr. Dette svarer til en simpel tilbagebetalingstid på / = 11 år. Og med et forventet prisfald på solceller vil teknologien kunne gøres økonomisk med tilbagebetalingstider på 7 8 år i løbet af en kortere årrække. 5.5 Formidling af resultater fra arbejdet med væskebestrøgne PVT solcelleelementer i kombination med varmepumper. Når alle måleresultater er på plads vil teknikken blive formidlet mere generelt. Der har allerede været adskillige besøg ved installationen på Valby Skole. Partnerne i EU- Concerto projektet Green Solar Cities har inspiceret anlægget i november Der har også været en omtale i medlemsbladet for Foreningen Bæredygtige Byer og Bygninger fra foråret 2007 ( PVT løsningen i Valby er illustreret i figur med nogle fotos fra færdiggørelsen af anlægget på taget af Maskinhuset på Valby Ny Skole. Information om dette projekt til en bredere kreds vil afvente nye målinger på anlægget. 47

48 Fig Fotos af PV/T solceller på tag af Maskinhus i Valby 48

49 6. Nye initiativer vedrørende brug af SOLTAG PVT løsninger til lavenergibyggeri og CO 2 neutralt byggeri I det følgende er der i afsnit 6.1 en gennemgang af ideen med at videreudvikle SOLTAG konceptet til et generelt anvendeligt system for arkitektonisk og teknisk optimerede soltage, SOLTAG Powerroof. I afsnit 6.2 med anvendelseseksempler til nye lavenergibyggerier og i afsnit 6.3 med eksempler på økonomi for sådanne helhedsorienterede projekter. Samarbejdspartnerne er stadig Velux, Kuben Byfornyelse Danmark, Nielsen & Rubow arkitekter samt Cenergia. Samtidigt er der etableret et egentligt SOLTAG sekretariat hos Nielsen & Rubow. 6.1 Introduktion til SOLTAG Powerroof SOLTAG Powerroof Byggeri med lavt energiforbrug er fremtiden og på den baggrund blev konsortiet SOLTAG i 2005 stiftet, med en vision om at skabe en præfabrikeret selvforsynende bolig med vægt på bokvalitet, indeklima og dagslys. Cirka 40 % af vores energiforbrug anvendes i dag i boligen og det er derfor afgørende at der sættes ind her. BAGGRUND Velux, Nielsen & Rubow, Cenergia Energy Consultants og Kuben Byfornyelse Danmark har i samarbejde udviklet en prototype på en intelligent og høj- isoleret CO2 neutral tagbolig, med varmegenvinding og naturlig ventilation. Boligen, der er af høj arkitektonisk kvalitet, udnytter sollyset og solenergien til det varme brugsvand, opvarmning af boligen og til at dække el-forbruget. Prototypen, der fik navnet SOLTAG, blev i 2005 offentliggjort og udstillet i Ørestaden, og er i dag placeret ved VELUX hovedsæde i Hørsholm, hvor den anvendes som showroom og showcase for Energi- og miljørigtige teknologier. SOLTAG projektet har modtaget flere priser for sit udviklingsarbejde og er bl.a. blevet udvalgt som vinder af den internationale og prestigefyldte Energy Globe Award, i kategorien bedste danske projekt og har derudover fået Den Danske Energisparepris på erhvervsområdet. 49

50 SOLTAG POWERROOF SOLTAG POWERROOF fokuserer på udvikling og design af et unikt modulbaseret tagintegrationssystem. Dette tagintegrationssystem skal sættes i produktion som systemleverance og beskyttes/patenteres som SOLTAG? eller POWERROOF. Det er konsortiets ønske at ideerne fra den eksisterende prototype på en tagbolig viderebearbejdes gennem udvikling og design af en intelligent tagløsning. Tagløsningen skal opfylde alle kravene til et normalt tag og samtidig sørge for fremstilling af solstrøm fra solceller og solvarme fra solfangermoduler, samt sikre en høj grad af dagslyskvalitet, indeklimakomfort og isoleringsevne. SOLTAG EVENT SOLTAG EVENT har fokus på nationale og internationale begivenheder i Danmark, hvor der er en oplagt mulighed for at vise Danmarks kompetencer på energi- og miljøområdet, som fx Klimakonferencen i København i Her skal der bl.a. fremvises demonstrationsprojekter med SOLTAG POWERROOF. SOLTAG BYG MÅL Her fokuseres på udvikling og realisering af konkrete lavenergibyggerier der anvender SOLTAG konceptet. Et grundlæggende element i udviklingen af både SOLTAG POWERROOF og SOLTAG EVENT er den parallelle realisering af et antal konkrete demonstrations- og udviklingsprojekter, der repræsenterer flere forskellige relevante bygningstyper og funktioner, som udnytter tagmodulerne i fremtidsorienterede lavenergiboliger, både i forhold til de 2 nye avenergiklasser, men også som deciderede passiv huse. Disse byggerier skal tjene som prototyper i skala 1:1, hvor de forskellige soltagskoncepter afprøves og udvikles mod et endeligt produktkoncept - SOLTAG POWERROOF. Innovations idéen bag SOLTAG POWERROOF er at udvikle en systemleverance, der består af en samlet tag- og energiløsning, som skal opfylde flere behov: Klimaskærm Energiforsyning Sollys Frisk luft Indeklima I øjeblikket findes der hos VELUX allerede det velkendte tagvindue som er et modulært system til tage, som nu også kan kombineres med solfangerelementer bygget ind i det samme modul. Der er i forhold til dette også behov for at få udviklet lignende moduler, som kan bruges til fremstilling af solstrøm med solceller. Men ifølge 50

51 SOLTAG gruppens vision ligger den største udfordring i at få udviklet et modulært system til tage, hvor både solcelle- og solfangerelementer kan indgå i mere rationelle og større moduler som er nemme at sammenbygge, samtidigt med at de har en tydelig arkitektonisk kvalitet. Et sådanne koncept/produkt findes ikke på markedet i dag. Det er hensigten både at arbejde med udvikling af SOLTAG løsninger til skrå tage og til flade tage. SOLTAGs allerede udviklede prototypeløsning er et eksempel på en løsning til skrå tage. Desuden arbejdes der med en fladtagsløsning med lidt større moduler, som udover at være solenergielementer også indeholder dele af tagisolering, og som i et nordeuropæisk klima som Danmark er velegnet til at udnytte de solforhold, der er ved forholdsvis skrå solvinkler. Tagmodulerne kan bl.a. anvendes på CO2 neutrale typehus koncepter, som kan produceres og sælges som højprofilerede livsstils/designobjekter, fx som en nøglefærdig løsning i forbindelse med renovering af flade tage på eksisterende boligblokke eller som nye rækkehustyper, der placeres direkte på jorden. Koncepterne tænkes markedsført i både Danmark, Skandinavien og EU. Desuden kan der på sigt fokuseres på internationale markeder. SOLTAG sekretariatet Signe Vejsig, sekretariatsleder Tlf Mail [email protected] 3369 C/O 1114 Nielsen & Rubow as [email protected] Skt Annæ Passage F 6.2 Nye SOLTAG og SOLTAG PVT projekter i støbeskeen Nielsen & Rubow arkitekter har sammen med Civ.ing. Peder Vejsig Pedersen fra Cenergia udviklet konceptet for et meget interessant passiv hus byggeri, der skal udføres som CO 2 neutralt byggeri efter SOLTAG konceptet i Trekroner i Roskilde. I fig og 6.2. er byggeriet illustreret og i fig er vist princippet for energisystemet, som også er påtænkt at udnytte PVT solcelleelementer, se også beregninger i afsnit 6.3. Merprisen uden solceller i forhold til normalt byggeri vurderes kun at være 1 %, mens den inkl. solceller vurderes at være 3 %. I afsnit 6.3 gennemgås også muligheden for realisering af CO 2 neutrale SOLTAG boliger i forbindelse med renovering af gårdhavehuse i Albertslund Syd. Merprisen 51

52 vurderes her uden solceller at være 4 % i forhold til normalt byggeri, mens den inkl. solceller vurderes af være 7 %. Fig. 6.1 Illustration af Breidablik byggeriet som skal opføres i Roskilde som CO2 neutralt passivt hus byggeri efter SOLTAG konceptet. 52

53 Fig Illustration af det kompakte Breidablik byggeri der ufdøres som rækkehuse med beregnet energirammetal, efter Be06 programmet, på kun 6kWh/m². 53

54 Fig.6.3. Illustration af energiløsning for Breidablik byggeriet i Roskilde. Der er her tale om passiv huse med en lille jordvarmepumpe i kombination med solceller så der bliver tale om CO 2 neutralt byggeri. For at øge varmepumpens effektivitet kan den samtidigt udnytte varme fra solcellerne som herved også vil producere mere solstrøm. Arkitektonisk optimerede og bygningsindpassede SOLTAG løsninger kan også bruges til flade tage. I fig. (6.4) er vist et eksempel fra Nielsen & Rubow på, hvordan solceller på et fladt tag med 12 hældning kan monteres, så man kan komme til dem. Og dette samtidigt med, at der omsættes % af tagets areal til solcelleareal, et forhold der er vigtigt, hvis man gerne vil opnå en stor dækningsgrad med solstrøm i byerne som det f.eks. er tilfældet i forbindelse med Valby Solcelleplan ( 54

55 Fig.6.4 Illustration af SOLTAG løsning til flade tage med 12 hældning til solcellerne og %udnyttelse af tagarealet som solcelleareal. 55

56 Fig Illustration af område i Albertslund hvor 1000 gårdhavehuse skal renoveres. 6.3 Økonomiberegninger for forslag til CO 2 neutrale byggerier med anvendelse af solceller og varmepumper I det følgende er vist resultater af energiberegninger for etablering af konkrete CO2 neutrale byggerier i form af nybyggeri med 30 boliger i Trekroner i Roskilde samt renovering gårdhavehuse i Albertslund, i begge tilfælde med en kombineret anvendelse af solceller og varmepumper. Her er i første omgang ikke medtaget effekten af at anvende PVT solcelleløsninger, men i stedet regnet med at man både bruger solvarme til varmt vand samt solceller til elproduktion. For nybyggeriet i Roskilde kan der i bedste fald opnås en simpel tilbagebetalingstid uden solceller på 4.4 år og incl. solceller som CO2 neutralt btggeri på 10 år. Dette bygger på anvendelse af en meget kompakt bygningskonstruktion og et tysk passiv hus byggesystem svarende til de svanemærkede lavenergi klasse 1 huse som AA-Huse v. Arkitektfirmaet Nielsen&Rubow har bygget i Herfølge ved Køge. Men det kan sagtens leveres også af danske leverandører som JDL Byg i Ringsted eller Scandibyg i Løgstør. Som varmepumpeløsning anvendes en lille prisbillig 2.2 kw jordvarme enhed (Ochner Europa MiniEWP). 56

57 Anvendes der en PVT løsning for en del af solcelleelementerne vil fordelen være at der spares plads på taget idet solfanger og solcelleanlæg kombineres hvorved der også opnås en økonomisk besparelse. Især hvis der anvendes et PVT element med varmeoverførende finner vil man opnå en række fordele da elementet også kan anvendes som luftfordamper ved udetemperatur over 8 C hvorved efffektfaktoren øges. desuden øges solcelleydelsen svarende til beregninger der er vist i afsnit 5.3 som jo påviser at det er en fordel at anvende denne teknologi. For renovering af gårdhavehusene i Albertslund Syd kan der også opnås en tilsvarende god økonomi med simpel tilbagebetalingstid på 6.5 år uden solceller og 12 år med solceller. Kombineres i stedet med fjernvarme bliver tilbagebetalingstiden henholdsvis 13 år og 19 år. Også her vil en anvendelse af PVT solceller kunne være en interessant og sandsynligvis også fordelagtig mulighed svarende til hvad der var tilfældet i byggeriet i Trekroner. a) Breidablik Byggeriet i Trekroner / Roskilde. Overordnet energiforbrug og økonomi. Skal Breidablik opføres efter en passiv hus standard, så skal rumvarmeforbruget efter en Be06 beregning være 9 kwh/m², år. Hertil skal tillægges varmt vand, som ved hjælp af solvarme reduceres fra 18 kwh/m², år og til 5,4 kwh/m², år (30 %). Altså i alt 5,4 + 9 = 14,4 kwh/m², år. Anvendes hertil en jordvarmepumpe som f.eks. Fa. Ochsner kan der regnes med en effektfaktor på 3,5, så elforbruget til varme og varmt vand bliver: 14,4 / 3,5 = 4,1 kwh/m², år. Hertil skal tillægges 3 kwh/m², år (inkl. 25 % besparelse) til driftsel (pumper, ventilatorer), så der i alt fås 4,1 + 3 = 7,1 kwh/m², år. For en 160 m² bolig er dette ensbetydende med 1136 kwh i årligt elforbrug til varme og varmt vand. Dette kan modsvares af 1,5 kwp solceller (ca. 9m² af de bedste solceller), så boligen bliver helt CO 2 neutral. (Ekstra udgift uden tilskud ca ,- kr.). Hvis man ikke bruger varmepumpen bliver energirammen på 14,4 + 3 = 17,4 kwh/m², år, som hvis det dækkes af el bliver 17,4 x 2,5 = 43,5 kwh/m², år i energirammen. Dette svarer til lavenergiklasse 1. Kan modsvares af 3,5 kwp (20 m²) solceller. Ses der på økonomien, uden solceller, så kan en løsning med ventilation med modstrømsvarmegenvinding og jordforvarmning samt varmtvands installation og lille jordvarmepumpe på 2,2 kw fås for ,- kr og incl. solvarme til varmt vand bliver prisen kr. Hertil skal tillægges en forventet udgift på ,- kr. (ca. 260 kr./m²), som skal til for at opnå passiv hus standard. Totaludgiften er så ,- kr., som vurderes at være ,- kr. dyrere end normalt byggeri med en almindelig varmeforsyningsløsning. 57

58 Forventet værdi af besparelsen er (101 kwh/m² x 160 m² = kwh varme x 0,55 kr./kwh kwh el x 1,6 kr./kwh 2.300,- kr. man ikke sparer i solcellestrøm) = 6.850,- kr., så der opnås en tilbagebetalingstid på kr/6.850 kr. = 6.6 år. Anvendes der solceller spares der i alt 9.170,- kr., som skal sammenlignes med en investering uden tilskud på = ,- kr. Her kan opnås en tilbagebetalingstid på kr./9.170 kr. = 11 år. b) Albertslund Syd, Gårdhavehuse Økonomi for vidtgående lavenergirenovering inkl. CO 2 neutrale løsninger. Der tages i det følgende udgangspunkt i vedlagte BE06 beregninger med indbygget økonomivurdering, som er udført i Cenergia august Ses der her på beregning nr. 12 så svarer denne næsten til en passiv hus renovering idet vinduerne har en U-værdi på 1.0 W/m² C (mod 0.8 W/m² C i passiv hus standarden), mens der isoleres med U-værdier på og 0.09 W/m² C for henholdsvis vægge, gulve og tage hvilket er på linie med passiv hus isolering. Desuden indgår en meget god lufttæthed og brug af balanceret ventilation med varmegenvinding. Som det fremgår vurderes merudgiften at være kr. pr. bolig på 93 m² for disse ting. Tilføjes brug af solvarme til varmt vand stiger udgiften til kr. Uden solvarme opnås et energirammetal på 37 kwh/m² og med solvarme bliver det 25 kwh/m². Fra det sidstnævnte tal kan der fratrækkes 7.5 kwh/m² til driftsel til ventilatorer og pumpe (elforbrug på 3 kwh/m² x 2.5), så man får 17.5 kwh/m² til varme og varmt vand (11 og 6 kwh/m²). Anvendes en mini-jordvarmepumpe til at dække dette energibehov kan påregnes en effektfaktor på 3.0 så elforbruget kan udregnes 17.5/3 = 5.8 kwh/m². Tillægges de før nævnte 3 kwh/m² i driftselforbrug fås i alt 8.8 kwh/m², som for en 93 m² bolig svarer til 8.8 x 93 = 818 kwh årligt elforbrug, et meget lille tal. Dette svarer også til en energiramme på 8.8 kwh/m² x 2.5 = 22 kwh/m², som er under det halve af lavenergiklasse 1. Det nævnte årlige elforbrug kan i princippet dækkes af kun 1 kwp solceller (6-10 m²) som kan fås for kr. i dag. En installeret mini-jordvarmepumpe på 2.2 kw kan fås for kr. Hertil anbefales det at kombinere med en jordkanal til forvarmning af friskluft til kr. Samtidigt spares hele udgiften til at etablere et nyt fjernvarmesystem som er budgetteret til kr. pr. bolig. Den samlede merudgift løber således op i = kr. Dette skal sammenlignes med at der årligt kan spares 105 kwh/m² x 93 m² = kwh, som med en fjernvarmepris på 0.48 kr./kwh svarer til kr. Hertil spares et normalt driftselforbrug på 4 kwh/m² x 93 m² = 372 kwh x 1.6 kr./kwh =600 kr. Eller en samlet besparelse årligt på = kr. Hermed kan den simple tilbagebetalingstid udregnes til /5.387 = 12 år. Og uden solceller fås ( )/( ) = 6.5 år. Denne meget gode økonomi kan virke overraskende men det vurderes at den hænger nøje sammen med den ret høje udgift ved at etablere ny fjernvarme i området, samt brug af en effektiv varmepumpeløsning. Luftbaserede varmepumper vil normalt ikke være en god idé, da det er svært at sige hvor effektive de er. 58

59 Da fjernvarmen er en meget miljørigtig løsning kan der være meget der taler for at fastholde denne. Derfor er det også meget interessant at se på hvordan økonomien ser ud ved samtidig brug af fjernvarme. I dette tilfælde regnes der med at fjernvarmen tilpasses til brug i lavenergibyggeri. Herved vurderes det at der kan spares kr. pr. bolig, så merudgiften ved fjernvarme kun løber op i kr. pr. bolig. Det viser sig at der her skal 1.2 kwp solceller (7-12 m²) til at gøre byggeriet CO2 neutralt, når distributionstabet som også skal reduceres ikke er medregnet. Tages der her udgangspunkt i den førnævnte merudgift på kr. pr. bolig, så skal der tillægges kr. til solceller, mens der kan trækkes kr. fra for en bedre fjernvarmeløsning. Merudgiften bliver hermed = kr. som vil give en simpel tilbagebetalingstid på /5.300 = 19 år. Mens en løsning uden solceller giver /4.487 = 13 år. Den sidstnævnte økonomi er ganske god når man tænker på at der spares ca. 75% på den nuværende energiramme og at ekstra udgifter i forhold til en forventet renoveringsudgift pr. bolig incl. fjernvarmeudgiften er 1.4 mio kr., så den kun udgør 4% heraf. Til sammenligning kan der ses på hvad der skal til for blot at klare en lavenergiklasse 1 standard på 47 kwh/m². Her kan men ifølge beregning nr. 11 nøjes med en mindre forbedring af isoleringen (ISO 1), brug af lidt forbedrede vinduer med U-værdi på 1.4 W/m², god tæthed, balanceret ventilation med varmegenvinding samt solvarme til varmt vand. Dette til en merudgift på = kr. og en forventning om at spare kr. på fjernvarme. Den årlige besparelse bliver kwh varme og 150 kwh el som svarer til kr. Hermed opnås en simpel tilbagebetalingstid på ( )/2.840 = 12 år. Altså ikke meget anderledes end det førnævnte noget mere energibesparende resultat. 59

60 Albertslund VA gårdhavehus type AØ 93 m² - total renovering Isolering Infiltration [h-1] Varmegenvinding 1,6 1,2 1,0 [kwh/m²år] merpris [kwh/m²år] [kr/år] betalingstid [år] Vinduer, U-værdi [W/m²K] Total energiforbrug Samlet Besp. Ift. ref. Besp. ift. ref. Simpel tilbage- Aktuel ISO 1 ISO 2 ISO 3 0,5 0,1 0,05 Solvarme * , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Aktuel ISO 1 ISO 2 ISO 3 væg 0,26 0,2 0,16 0,12 [W/m2K] gulv 0,09 0,08 0,08 0,07 [W/m2K] tag 0,18 0,14 0,12 0,09 [W/m2K] * Priserne i denne række er den samlede pris for det enkelte tiltag. For vinduer, tæthed og isolering er enhedsprisen pr m2 ganget med antallet af m2, som fremgår af tabllen herover. Enhedspriserne samt øvrige forudsætninger ses på næste side. Alle priser Energiforbrug og tilbagebetalingstid 120 Energiramme: 93,7 kwh/m² 100 Energiforbrug [kwh/m²,år] Tilbagebetalingstid [år] 80 Lavenergiklasse 2: 67,2 kwh/m² Energiramme, uden tillæg: 93,7 kwh/m²år Lavenergiklasse 2: 67,2 kwh/m²år Lavenergiklasse 1: 46,8 kwh/m² Lavenergiklasse 1: 46,8 kwh/m²

61 Forudsætninger Der er regnet på 4 gårdhavehuse i en række, i alt 372 m². Mængder pr hus Bruttoareal Tag Terrændæk Ydervæg Vinduer og døre 93 m2 93 m2 84 m2 84 m2 26 m2 Isoleringstykkelser Aktuel ISO 1 ISO 2 ISO 3 væg gulv tag Priser på merisolering. Ref.: Rapport fra Byg.dtu nr. R-036 fra 2002, baseret på priser fra V&S. Aktuel ISO 1 ISO 2 ISO 3 ISO 1 merpris ISO 2 merpris ISO 3 merpris væg gulv tag Total Vinduer: priser fra SA vinduer i kr/m2 Merpris U-værdi 1,7 1,27 1,07 1,7 1,27 1,07 Pris/m Infiltration 0,05 h-1, merpris i kr/m2 (vurdering) 20 Infiltration 0,1 h-1, merpris i kr/m2 (vurdering) 10 Mekanisk ventilation med varmegenvinding og varmeflade, vurdering Solvarmeanlæg Energipris (varme) i kr/kwh eks moms (august 2007): 0,48 61

62 Bilag 62