Notat 18. august 2017 Niels From Nordjylland Tel. +45 9682 0404 Mobil +45 2064 6084 nf@planenergi.dk Beskrivelse af damvarmelager ved Klevehøjvej ved Høje Taastrup 1 Indledning Høje Taastrup Fjernvarme ønsker at etablere et såkaldt damvarmelager på matriklerne 55c og 56g, Sengeløse By, Sengeløse, beliggende umiddelbart nord for Holbækmotorvejen, vest for Bondehøjvej og syd for Klevehøjvej. I dette notat gives en beskrivelse af damvarmelageret. Det bemærkes at al information i notatet er foreløbig. 2 Anvendelse Damvarmelageret skal bruges til at lagre fjernvarme. Formålet med dette er at øge fleksibiliteten i fjernvarmesystemet, således at fjernvarmeproduktion og -forbrug kan forskydes tidsmæssigt. Dette vil reducere de samlede varmeproduktionsomkostninger, fordi der dermed kan produceres mere varme, når denne er billig at producere, og som efterfølgende kan bruges til at substituere dyrere varmeproduktion. 3 Virkemåde Damvarmelageret fungerer principielt på samme måde som traditionelle fjernvarmeakkumuleringstanke, konstrueret som svejste ståltanke. Lagermediet er vand, og lageret oplades ved at pumpe ca. 85 C varmt vand ind i toppen af lageret, samtidig med at koldere vand pumpes ud af bunden af lageret. Lageret aflades tilsvarende ved at pumpe ca. 45 C koldt vand ind i bunden af lageret, samtidig med at det varme vand i toppen af lageret pumpes ud. Det ønskes ikke at der er fjernvarmevand i damvarmelageret. Vandet i lageret benævnes lagervandet, og det adskilles fra fjernvarmevandet vha. varmevekslere. Lagervandet befinder sig dermed i et lukket system, og vandmængden er konstant. Lagervandet udveksler varmeenergi med fjernvarmevandet via varmevekslere. NORDJYLLAND Jyllandsgade 1 DK 9520 Skørping Tel. +45 9682 0400 Fax +45 9839 2498 MIDTJYLLAND Vestergade 48 H, 2. sal DK 8000 Aarhus C Tel. +45 9682 0408 Fax +45 8613 6306 SJÆLLAND Postadresse: A.C. Meyers Vænge 15 DK 2450 København SV Besøgsadresse: Frederikskaj 10 A 1. sal DK 2450 København SV Tel.: +45 9682 0400 www.planenergi.dk planenergi@planenergi.dk CVR: 7403 8212 P:\Projekter Nordjylland\1000\1016 Høje Taastrup Fjernvarme - Damvarmelager\3 Oplæg og notater\notat 2017-08-18.doc Side 1 af 11
4 Konstruktion Det danske koncept for damvarmelagre blev udviklet af DTU af Preben Nordgaard Hansen og Vagn Ussing fra 1980 og fremefter. Damvarmelagrene er udviklet som sæsonvarmelagre til solvarme, således den årlige solvarmedækningsgrad kan øges fra de ca. 20%, som typisk kan opnås uden sæsonvarmelagre, og op til mere end 50%. Traditionelle ståltanke, som typisk koster omkring 1.000 kr./m 3 vandvolumen, er ikke rentable til dette formål. Damvarmelagrene er derfor udviklet mhp. at lave store, billige lagre. Pga. startomkostninger og varmetab bør damvarmelagre ikke være mindre end ca. 50.000 m 3, og lagrene koster omkring 200 300 kr./m 3 vandvolumen, og dermed 3 5 gange mindre end ståltanke. Figur 1: Principskitse. Lodret snit i damvarmelager. Den brune farve viser det oprindelige terræn, den sandfarvede vold omkring hullet er opbygget af materiale fra hullet, og den blå farva viser vandet i lageret. Det fremgår bl.a. at volden er lidt højere end vandspejlet. Figur 1 viser en principskitse af et damvarmelaget. Lageret etableres ved at grave et hul i jorden. Den opgravede jord lægges i en vold omkring hullet. Det tilstræbes normalt at der er jordbalance, dvs. at al den opgravede jord genindbygges i volden, og at der derfor ikke skal tilføres materiale udefra til voldene, eller bortfjernes opgravet materiale. Dette vil normalt være den billigste måde at etablere lageret på. Det er dog ikke sikkert at alt det opgravede materiale egner sig til genindbygning (f.eks. silt), og det kan derfor blive nødvendigt at udskifte dele af det opgravede materiale. Figur 2: Til venstre: Lageret i Dronninglund er udgravet og ind- og udløbsarrangementet er monteret. Til højre: Lineren er monteret på bunden og 3 af de 4 sider. Side 2 af 11
Hældningen på siderne i hullet og på volden begrænses dels af geotekniske forhold, dels af praktiske forhold ifm. etablering af lageret. Hældningen er typisk 1:2, svarende til en vinkel på 27 ift. vandret. Set ovenfra kunne lageret være kvadratisk, hvilket vil give vandvoluminet form som en pyramidestub, men lageret kan også være rektangulært eller have andre former afhængig af de lokale muligheder. Når hullet og volden er etableret, gøres lageret vandtæt ved at fore hullet med en plastikmembran kaldet en liner. Lineren består af HDPE, som leveres på ruller i 6 meters bredde. Banerne rulles ud, hvorefter de svejses sammen med en dobbeltsvejsning, som efterfølgende trykprøves. Samme teknik bruges i øvrigt også til lossepladser. Lineren fastgøres i toppen af volden i såkaldte låserender. Herefter kan ind- og udløbsarrangementet monteres, og lageret fyldes med vand. Figur 3: Til venstre: Lageret i Dronninglund er næsten fyldt med vand. Til højre: Det flydende låg er etableret ovenpå vandet. Når lageret er fyldt med vand, svejses en ny liner sammen, som trækkes hen over vandoverfladen. Flydelineren fastgøres også i en låserende. Herefter lægges der isolering ovenpå flydelineren. Der monteres ikke isolering i lagerets bunder eller sider. Til slut monteres en vejrbestandig topliner ovenpå isoleringen. Toplineren fastgøres også i en låserende i toppen af volden. Herefter er lageret klar til brug. 5 Designkriterier Overordnet skal lageret være vandtæt, billigt og have en lang levetid. Desuden skal varmetabet minimeres og isoleringen må ikke kunne ødelægges af vand. Herudover skal regnvand ledes væk fra oversiden af låget, og luft ledes væk fra undersiden af låget. Da linerne ikke er diffusionstætte, vil der løbende komme ilt ind i lageret, og vanddamp vil diffundere op gennem låget. Der er derfor behov for at kunne aflufte lagervandet, og for at kunne ventilere isoleringen i låget. Side 3 af 11
Når lagervandet opvarmes, øges rumfanget, og når vandet afkøles, reduceres rumfanget igen. Denne termiske ekspansion får vandspejlet i lageret til at bevæge sig ca. 20 cm op og ned. Da låget flyder på vandspejlet, skal låget designes til disse bevægelser. Figur 4: Luftfoto af det færdige lager i Dronninglund. Øverst i billedet ses solvarmeanlægget, og til venstre for lageret ses teknikbygningen og glykoltanken. Mønsteret på låget stammer fra vægtrør, hvis formål er at lede regnvand ind til midten af låget, hvorfra det pumpes ud i nedsivningsbassinet til højre for lageret. 6 Nøgletal Lageret konstrueres med et vandvolumen på 70.000 m 3 og en vanddybde på ca. 16 meter. Hullet bliver ca. 11 meter under terræn, og volden ca. 5 meter over terræn, og der tilstræbes at opnå jordbalance. Lageret bliver næsten rektangulært, dog en smule trapez-formet, med en udstrækning på ca. 200 meter i øst-vestlig retning, ca. 80 meter i den vestlige ende og ca. 100 meter i den østlige ende (målt ved voldens udvendige fod). Mod nord og vest afgrænses lageret af skel, mod syd afgrænses lageret af vejbyggelinien 50 meter fra Holbækmotorvejens centerlinie, og mod øst friholdes et mindre areal til P-plads, ventilbrønd m.m. Vejadgang fra Klevehøjvej. Den østlige og den vestlige kronekant er 10 m bred, og den nordlige og den sydlige kronekant er 6 m bred. Voldens udvendige hældninger 1:2, og de indvendige hældninger er 1:1,75. Side 4 af 11
Der etableres 3 ind- og udløb i lageret, hhv. i toppen, i midten og i bunden. Disse dimensioneres for et flow på ca. 900 m 3 /h, svarende til en effekt på ca. 40 MW. Umiddelbart syd for lageret (mellem vejbyggelinien og skel) etableres et nedsivningsbassin til regnvand. 7 Referencer Sted Vandvolumen Idriftsat Ottrupgård 1.500 m 3 1995 Marstal, SUNSTORE 2 10.000 m 3 2003 Marstal, SUNSTORE 4 75.000 m 3 2012 Dronninglund, SUNSTORE 3 60.000 m 3 2013 Vojens 203.000 m 3 2015 Gram 122.000 m 3 2015 Toftlund 70.000 m 3 2017 Tabel 1: Oversigt over damvarmelagre i Danmark. Side 5 af 11
8 Forslag til dispositionsplan Side 6 af 11
Side 7 af 11
9 Lodret snit Side 8 af 11
10 Foreløbige visualiseringer Set fra SSV. Set fra V. Side 9 af 11
Set fra NV. Set fra NV. Side 10 af 11
Set fra Ø. Side 11 af 11