Driftserfaringer fra storskala varmelagre I Danmark Fra projekterne Måleprogram for store varmelagre I Danmark og Geologisk varmelagring I Danmark støttet af EUDP Dansk Fjernvarme 19.11.2018 Per Alex Sørensen, PlanEnergi Thomas Schmidt, Solites Steinbeis Research Institute for Solar and Sustainable Thermal Energy Systems Meitnerstr. 8 70563 Stuttgart, Germany
2 De 4 hovedkoncepter for langtidsvarmelagre Steinbeis Research Institute for Solar and Sustainable Thermal Energy Systems Adana 25-28 April Meitnerstr. 8 70563 Stuttgart, Germany Per Alex Sørensen Large Scale Thermal Storages EnerSTOCK 2018
Introduktion Anlægsoversigt for måleprogram for store varmelagre (Støttet af EUDP) Anlæg Marstal Dronninglund Brædstrup Solfangere 33,300 m² 37,600 m² 18,600 m² Sæsonvarmelager 75,000 m³ PTES 60,000 m³ PTES 19,000 m³ BTES Akkumuleringstank 2,100 m³ tank - 5,500 m³ tank 2,000 m³ tank Kedel 4 MW biomasse 18 MW bio-oile 10 MW bio-oile 5 MW gas 10 MW el. 13 MW gas Kraftvarmeanlæg 750 kw el biomasse ORC 3.6 MW el gasmotor 8 MW el gasmotor Varmepumpe 1.5 MW th CO 2 3 MW th absorption 1.2 MW th ammonium Fjernvarmebehov 32,000 MWh/a 40,000 MWh/a 45,000 MWh/a PTES: Pit Thermal Energy Storage; BTES: Borehole Thermal Energy Storage
Marstal 75 000 m³ Damvarmelager Varmecentral (biomasse kedel, ORC, varmepumpe etc.) 18 300 m² Solvarme (1996/2003) 15 000 m² Solvarme 10 000 m³ Damvarmelager (2003) Foto: Marstal Fjernvarme
Marstal Energi flow diagram 2015 Sol fraktion: 41 % VE fraktion: 100 % Solvarmeydelse: 395 kwh/m²a 3233 990 3341 19476 31006 31996 13400 10059-567 Internal energy change 1262 10813 11662 Beregnede tal, kilde: PlanEnergi, DK
Marstal PTES energi flow i 2016 Lagereffektivitet: 67 % T-max: 82 C Antal lager cycler: 0.8 T-min: 20 C Varmekapacitet (62 K): 5 300 MWh 5311 6934 642 2265 Monitoring results 2016, numbers in MWh/a PTES: Pit Thermal Energy Storage
Marstal PTES energibalance 2012-2017 Heat [MWh] 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0-200 -400-600 -800-1000 -1200 Charging S4 PTES Charging S4 PTES 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0-200 -400-600 -800-1000 -1200 Heat [MWh]
Marstal PTES temperaturudvikling
Marstal PTES temperaturfølere i jord plan lodret snit
Marstal PTES temperaturudvikling i position B
Marstal PTES temperaturudvikling i position C
60 000 m³ Damvarmelager Solvarmecentral 37 573 m² Solvarmeanlæg Dronninglund Foto: Dronninglund Fjernvarme
Dronninglund Energi flow diagram år 2016 Sol fraktion: 41 % VE fraktion*: 76 % 13712 1602 9986 18500 16860 16302 40000 0 558 Beregningsresultater: PlanEnergi, DK *: ændring fra bioolie til gas I efteråret 2016 ikke medtaget
Dronninglund PTES energi flow år 2014-2016 Lagereffektivitet: 90 % T-max: 89 C Antal lagercycler: 6.0 T-min: 12 C Varmekapacitet(80 K): 5 500 MWh PTES: Pit Thermal Energy Storage
Dronninglund PTES energi balance 2014-2016 5500 4500 charging PTES discharging PTES energy content*) 5500 4500 3500 3500 2500 2500 Heat [MWh] 1500 1500 Heat [MWh] 500 500-500 -500-1500 -1500-2500 * ) : at the end of the month, reference temperature 10 C -2500
Dronninglund PTES temperatur udvikling 2014-2017
Vægtrør, Dronninglund og Marstal
Lågudformning, Dronninglund (og Marstal)
19 TRNSYS calculation compared to monitoring results Adana 25-28 April Per Alex Sørensen Large Scale Thermal Storages EnerSTOCK 2018
Brædstrup BTES energiflow 2014-2017 Lagereffektivitet: 61 % T-max: 50 C Antal lagercykler: 0.8 T-min: 11 C Varmekapacitet(64 K): 670 MWh (Estimation of BTES internal energy by simple BTES mean temperature) BTES: Borehole Thermal Energy Storage
21 TRNSYS beregning sammenlignet med måleresultater Adana 25-28 April Per Alex Sørensen Large Scale Thermal Storages EnerSTOCK 2018
Hvad har vi lært? Måleresultater er overordnet i god overensstemmelse med de beregnede. Forskelle kan for det meste forklares ved ændringer i vejret, ladeforhold og ændringer i styringsstrategi. Store sæsonvarmelagre i de målte produktionsanlæg giver mulighed for Høj solvarme- og VE-andel Effektiv og fleksibel styring af vedvarende og konventionelle varmeproducerende enheder Effektiviteten af store varmelagre er stærkt afhængig af systemintegration og lagerudnyttelse. Vigtige faktorer er i den forbindelse er: Anvendelige temperaturdifferencer i lagrene Varmeomsætning (antal årlige lagercycler) Tilgængelighed og udnyttelse af varmepumper til afladning af lagrene Minimum temperatur til fjernvarmenet
Pris i forhold til størrelse for forskellige lagertyper Investment cost** per m³ water equivalent* [ /m³ WE ] 400 350 300 250 200 150 100 50 Eggenstein Chemnitz Hanover Attenkirchen Braedstrup, DK Hamburg Munich Marstal-1, DK Rostock Friedrichshafen Neckarsulm 1 * ) water equivalent volume: Crailsheim V WE =V SM ρ SM c p,sm T SM ρw cp,w Tw SM: storage medium W: water ΔT: usable temperature difference ** ) monetary value 2017 Okotoks, CA Neckarsulm 2 Dronninglund, DK Marstal-2, DK Toftlund, DK Tank (TTES) Pit (PTES) Borehole (BTES) Aquifer (ATES) Others Gram, DK Vojens, DK 0 1 000 10 000 100 000 1 000 000 Storage volume in water equivalent* [m³ WE ]
Tak for opmærksomheden Mere information: www.solvarmedata.dk www.sunstore4.eu www.solar-district-heating.eu www.solites.com www.planenergi.dk Dette arbejde har fået finansiel støtte fra EUDP. Foto: Marstal Fjernvarme