Mange mulige energikilder til termonet

I anledningen af julen 2022 lavede foreningen en julekalender med mulige energikilder til termonet. Første søndag i advent og alle dage december til og med d. 24. december bød på en nye energikilde. Der findes mere end de 25 energikilder, der er beskrevet i kalenderen, men den giver alligevel et godt udgangspunkt for at forstå, præcis hvor gode mulighederne er for at finde en energikilde til et termonet.

På denne side kan du finde en liste over de præsenterede energikilder og de opslag, der blev skrevet til hver af dem:

• Regnvand
• Energipæle
• Luft
• Komfortkøling
• Afværgeboringer
• Elpatroner
• PVT-paneler
• Energifangere
• Drikkevandsledninger
• Køling fra dagligvarebutikker
• Transformerstationer
• Vandrette jordvarmeslanger
• Kompressorstationer
• Rensningsanlæg
• ATES
• Mellemdybe geotermiske boringer
• Spildevandsledninger
• Søvand
• Lodrette jordvarmeboringer
• Sekundære grundvandsmagasiner
• Havvand
• Asfalt
• Biomasse
• Returledninger
• Termonettet selv

Regnvand

Med varmevekslere monteret i forbindelse med rengvandsopsamling, kan det våde vejr være med til at levere energi til opvarmningen. Det sker bl.a. på Termovejen: https://termonet.dk/projekter/termovejen-paa-vestergaardsmarken-termonet-i-hornsyld/

På Vestergårdsmarken i Hornsyld er en nyudstykning blevet født med et termonet. Den primære energikilde til husenes opvarmning om vinteren, kommer fra seks jordvarmesonder, der trækker energi ud af regnvandet. Vandet fra hustage og belægningsarealer føres ned under asfalten og opmagasineres i et særligt sandlag, der gør det muligt at opmagasinere regnvand fra en 100-årshændelse uden at belaste kloaknettet. Når der igen er kapacitet i kloaknettet åbnes en vandbremse og regnvandet lukkes ud.

Udnyttelse af regnvand som en energikilde er oplagt at overveje, når der skal etableres nyudstykninger eller laves separat-kloakering i eksisterende boligområder.

Energipæle

Når der skal nedrammes piloteringspæle er det oplagt at opgradere pælene til energipæle. En energikilde der er veldokumenteret i en ErhvervsPhD-afhandling og et projekt støttet af EUDP: https://eudp.dk/projekter/vedvarende-bygningsintegreret-varme-koeleforsyning-til-fremtidens-resiliente-byer

EUDP-projektet blev til gennemført med bidrag fra en række organisationer, der i dag er medlemmer af Termonet Danmark. VIA University College var projektleder, mens Centrum Pæle og Vølund Varmeteknik var blandt deltagerne. PlanEnergi bidrog også til projektet som ekstern rådgiver, og konkluderede blandt andet, at Vejle Kommune med fordel kunne etablere et termonet med både opvarmning og køling, baseret på energipæle som varmekilde, i den nye bydel Ny Rosborg.

Energipæle hører til blandt de billigste energikilder til termonet. Særligt fordi de båder egner sig til opvarmning og passiv køling. Det bør nærmest være lovkrav at man skal købe energipæle, når en bygning skal pælefunderes, medmindre man kan godtgøre at det ikke giver mening. Alt andet er spild af god energi.

Luft

Når lufttemperaturen er varmere end jordtemperaturen, er det oplagt at trække varme ud af luften og gemme den i jorden til senere brug. Føns Nærvarme har opstillet en tørkøler med det formål.

Føns Nærvarme er Danmark mindste fjernvarmeselskab 53 husstande. Værket startede med at være flisfyret. Senere blev det udbygget med to jordvarmepumper, som ved hjælp af mere end 10 kilometer jordvarmeslanger, leverer hovedparten af varmen til husene. Ved hjælp af den viste tørkøler vil man bruge udeluften til at oplade jordvarmeslangerne og derved opnå en bedre virkningsgrad på varmepumperne. Det samme trick kan selvfølgelig også lade sig gøre på et termonet.

Jorden er særdeles velegnet som termisk batteri, hvorfor den høstede energi kan gemmes i længere perioder. En løsning som ikke er mulig med individuelle luft/vand varmepumper, der er slave af den temperatur der nu engang er i udeluften.

Ligesom der også findes jordvarmepumper, der kan starte med at bruge luften som energikilde, og senere let kan kobles på termonet, kan man også forestille sig at tørkølere som denne kan bruges som en midlertidig energikilde til en mindre gruppe huse under udbygningsfasen af et termonet. Det kan sikre hurtigere konverteringsprojekter.

Komfortkøling

Køling af kontorbygninger behøver ikke foregå med airconditionanlæg, der har højt elforbrug og varmespild. Med passiv køling kan varmen bortkøles med høje virkningsgrader og lagres til senere.

Selvom der endnu er ikke bygninger koblet på termonet, der udnytter muligheden for passiv køling, har mange medlemmer af Termonet Danmark gode erfaringer fra individuelle anlæg.

Penta Advokater døjede med et køleanlæg til deres kontor i Grindsted, der ikke fungerede ordentligt. I 2017 leverede Bravida, GeoDrilling og Klimadan en løsning på problemet. Her blev de konventionelle aktive køleenheder på taget erstattet med passiv køling fra jorden. To varmepumper erstattede gasfyret i bygningen, så varmen kunne hentes op af jorden om vinteren.

VIA University College demonstrerede en gennemsnitlig virkningsgrad (EER) på 25 på passiv køling af Rosborg Gymnasium ved hjælp af energipæle fra Centrum Pæle. Målinger blev foretaget i de varmeste sommermåneder i 2018. Højeste temperatur i de kølede undervisningsrum var 23 grader imens referencerummene uden køl lå på ca. 28 grader, med spidser omkring 30 C. Og varmen blev sæsonvarmelagret i jorden istedet for at blive smidt ud i den varme sommerluft. (https://www.mdpi.com/1996-1073/12/14/2697)

En lignende virkningsgrad er dokumenteret på et privat parcelhus, hvor Vølund Varmeteknik, har leveret en varmepumpe med indbygget passiv køling. Fra oktober 2017 til oktober 2018 blev varmen bortkølet med en virkningsgrad på 27,4, hvorved temperaturen kunne holdes nede på et behageligt niveau. Læs mere på: https://termonet.dk/projekter/termohuset/

Adskillige andre af foreningens medlemmer, har erfaring fra projekter, hvor jorden anvendes til passiv komfortkøling af bygninger. Hermed en opfordring til at dele yderligere erfaringer og links til cases i kommentarsporet.

Afværgeboringer

Bofællesskabet Mageløse har et termonet (https://termonet.dk/projekter/mageloese-i-vaerloese/), der er tilkoblet en afværgeboring. Boringen forhindrer en forurening i at sprede sig, men leverer også energi.

Projektet er et godt eksempel på ressourceudnyttelse af varme, der ellers ville være gået til spilde, og samtidig sparer beboerne mange penge på varmeregningen. Normalt bliver vandet fra sådan en afværgeboring nemlig bare udledt, efter det har været igennem en rensningsproces.

Slår man op i GEUS nationale boredatabase (JUPITER – http://data.geus.dk/JupiterWWW/index.jsp) og vælger boringer, hvor anvendelsen af ”afværgeboring”, er antallet 534. Det er boringer, hvorfra der oppumpes vand, med henblik på at undgå uhensigtsmæssig spredning af en forurening, ligesom det sker på afværgestationen ved Mageløse.

En flok innovativt tænkende nybyggere i Bofællesskabet undersøgte muligheden for at udnytte energien i vandet. I samarbejde med Klimadan fik de etableret en varmeveksler på afværgestationen og ført et termonet frem til deres byggegrunde. I hvert hus står der en varmepumpe fra Thermia, som bruges til at udvinde energi fra det rensede vand fra afværgeboringen inden det bliver udledt.

Der bliver pumpet 35 m3 vand i timen på afværgestationen og det er tre gange mere end boligerne behøver i en spidslastsituation. I princippet er det derfor muligt at koble flere boliger på det samme termonet uden at koble flere energikilder på.

Læs mere om projektet her: https://termonet.dk/projekter/mageloese-i-vaerloese/

Elpatroner

De fleste jordvarmepumper har en elpatron. Den bruges til legionella-sikring, og som backup, hvis varmepumpen ikke virker. Den kunne også bruges til at varme jorden op ved overskud af el i nettet.

Teknisk er det ikke så kompliceret. Jordvarmepumper, der er klargjort til at tilbyde passiv køling, tager i forvejen varme fra huset og putter det ned i jorden. Forestiller man sig så at elpatronen i varmepumpen tænder, imens den proces er i gang, er det ikke længere huset der bliver kølet, men den varme som elpatronen afgiver.

Det vil naturligvis give mening at man starter med at varme huset og brugsvandsbeholderen op, så meget som det overhovedet er muligt uden at gå på kompromis med komforten. Først herefter giver det mening at lagre den overskydende strøm som varme i jorden.

Der findes allerede i dag jordvarmepumper, som tilrettelægger deres varmeproduktion efter prisen på spotmarkedet. Men foreningen er ikke bekendt med løsninger som den, der foreslås her. Til gengæld kan man forestille sig at det bliver aktuelt i fremtiden, hvor stigende andele af sol og vind i elsystemet øger behovet for balanceringskapacitet og giver udslag i fluktuerende energipriser.

Ideen kunne også finde anvendelse i kombination med vindmøller eller solceller, der i stedet for at blive afkoblet nettet, når der er overproduktion, bliver sat til at tilføre energi til jorden.

PVT-paneler

Et PVT-panel er både et solcellepanel og en solfanger. Forsiden består af solceller (PV), der omdanner sollys til elektricitet. Bagsiden er varmeveksler (T), der optager termisk energi.

Den termiske energi kommer både fra den omgivende temperatur, fra dagslys og sollys. Varmeveksleren er desuden med til at optimere outputtet fra solcellerne, da de bliver kølet og dermed leverer den optimale virkningsgrad til strømproduktion selv på en varm sommerdag. 

Brinen fra panelerne bruges som varmekilde til f.eks. en væske-vand varmepumpe. Opvarmning med moderne PVT-paneler er en bæredygtig og vedligeholdelsesfri opvarmningsform, der kan forsyne den tilhørende varmepumpeinstallation med den nødvendige driftstrøm og dermed holde installationen energineutral.

PVT-paneler er en interessant energikilde til termonet, fordi der kan være interessante perspektiver i at etablere PVT-panelerne i energifællesskaber, som kan sikre lavere strømpris til alle forbrugere i fællesskabet. Desuden kan de gøre forbrugere på termonettet til prosumers, der producerer energi til lagring i nettet når temperaturen er højere end jordtemperatur, idet anlæggene vil have en overproduktion af varme i sommerhalvåret. Endelig kan temperaturen i termonettet være med til at køle panelerne og opnå en mere effektiv strømproduktion.

Det er kendt at effekten af PV stiger når de køles af brinen på bagsiden. Denne egenskab blev bl.a. testet i ELFORSK – projektet ”PVT-booster – En ny og temperaturfleksibel varmepumpe til lavtemperaturfjernvarme og standalone applikationer” (PVT-booster – En ny og temperaturfleksibel varmepumpe til lavtemperaturfjernvarme og standalone applikationer | Elforsk), hvor to af foreningens medlemmer deltog, METRO THERM og COWI.

METRO THERM har desuden udviklet en lille væghængt væske-vand varmepumpe, METRO Delta, som egner sig fortrinligt til termonet. Den lanceres i 2023 i Danmark. Driftkonvolutten og driftparametre for METRO Delta er ydermere optimeret således at den kan kobles direkte mod PVT paneler. Her er det vigtig at kunne operere ved ganske lave temperaturer, samt sikre stabil opstart af varmepumpen også mod panelernes stagnationstemperatur om sommeren.

METRO Delta blev formelt lanceret til PVT drift i Holland i efteråret 2022 af samarbejdspartneren, Triple Solar. Det første større projekt i Holland har være i drift siden Februar 2022 i Barendrecht nær Rotterdam. Her leverer METRO Delta’er varme, varmt vand og køling om sommeren til 93 lejligheder via PVT paneler på taget.

Mere om METRO Delta her: https://www.metrotherm.dk/download/18.37a02f9e180bfd9c6c7805/1653370517596/Pr%C3%A6sentation%20af%20ny%20varmepumpe-Kasper%20Korsholm%20%C3%98stergaard.pptx

Carbon Neutral Energy, et andet af foreningens medlemmer har også konkrete erfaringer med PVT-paneler. Bl.a. fra et projekt i København med 100 PVT-paneler plus supplerende solcelleanlæg, hvor al energien til varmepumpen hentes fra solenergianlægget: Solcellestrømmen bruges til at drive anlægget og tilhørende pumper, mens varmen fra PVT-panelerne forsyner med energi til varmepumpens fordamperkredseløb (den kolde side), så der hverken er jordvarme eller luft-udedel, men udelukkende PVT-paneler.

Energifangere

En energifanger er en bred betegnelse for en anordning, der optager energi fra både sol, vind og regn. På billedet er energifangeren vist som et hegn, men de laves i forskellige udformninger.

Gårsdagens energikilde i kalenderen, PVT-paneler, er en særlig slags energifanger. I lighed med disse vil der være en stor del af året, hvor energifangere er varmere end jorden. På et individuelt anlæg kan energifangeren aflaste jordvarmeslangerne i denne periode, ligesom der også kan tilføres energi til jorden.

Når en energifanger koblet på et termonet bliver løsningen endnu mere rentabel. Det skyldes at temperaturen er så høj i sommermånederne, at energifangeren unægtelig vil tabe noget af den høstede energi, fordi temperaturen i det lille individuelle anlæg bliver for varm. Ligeledes kan energifangere koblet på termonet placeres på steder, hvor det ikke optager plads på den enkelte boligejers matrikel.

PlanEnergi har været så venlige at levere billedet i opslaget. Den kolde brine fra varmepumpen kommer op i fangeren i nederste venstre hjørne og vender i den højre ende. Undervejs kan man se at den opvarmes af luften. Et billede der også er brugt i en rapport, som PlanEnergi lavede for Gate 21 i Interreg ØKS-projektet FUTURE. Her kunne det i en beregning vises, hvordan små termonet i klynger, der benyttede sig af jordvarme og energifangere, var billigere end individuelle løsninger.

Drikkevandsledninger

Drikkevandsledninger er uisolerede rør, der minder om rørene i et termonet. Hvis vandet i ledninger er koldere end jorden, vil det derfor optage varme fra jorden på vejen mod vandhanen.

Drikkevand er ca. 8-9 grader når det kommer op af boringen på vandværket. Under transporten påvirkes vandets temperatur af den omgivende jord. Er jorden varmere, varmes drikkevandet op. Er jorden koldere, køles drikkevandet ned.

Man kan derfor med fordel trække varme ud af vandet og køle det ned til et kunstigt lavt niveau, med henblik på at bruge den termiske energi til opvarmning. Det benytter man sig f.eks. af i Lalandia i Søndervig, hvor Ringkøbing-Skjern Forsyning har lavet en varmeløsning, hvor der trækkes energi ud af en stor drikkevandsledning, som løber forbi feriecenteret. https://www.rsforsyning.dk/om-os/seneste-nyheder/ringkoebing-skjern-forsyning-leverer-varme-til-lalandia

Det er vigtigt at vandet har noget transporttid i røret, efter at varmen er blevet trukket ud. Hvis vandet ankommer til private husstande ved en lavere temperatur, kommer det til at koste på elregningen. Så skal komfuret, kaffemaskinen, vaskemaskinen, opvaskemaskinen, og varmtvandsproduktionen nemlig kompensere for den tappede energi. I mange tilfælde ved brug af direkte el.

Et studie foretaget af HOFOR og DTU udgivet i 2019 undersøgte potentialet i at lave store grundvandsvarmepumper i København (https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360544219324685). Studiet viste at der kun skulle kompenseres for 29% af den høstede energi ude hos forbrugerne, og det var uden at medtage varmeoptaget fra stikledninger i beregningerne. Samtidig viste studiet også, at ved at køle drikkevandet, kunne man i en august måned overholde anbefalingen om max 12 graders varmt drikkevand i 81% af tiden, mod 42% af tiden når vandet ikke blev kølet af varmepumperne. Her opnåede man altså en sundhedsmæssig gevinst.

Mange af de landsbyer, hvor termonet ville være en relevant løsning, har forbrugerejede vandværker med bestyrelsesmedlemmer fra lokalsamfundet. Her kunne man overveje at lade ideen starte, om at etablere et lokalt varmeselskab, der etablerer et termonet med energi fra vandværket som primær energikilde.

Fordi termonet typisk er bygget af rør som kendes fra drikkevandsforsyningen, efter principper, som kendes fra fjernvarmeforsyningen, er også multiforsyningsselskaber oplagte aktører til at etablere termonet. I foreningen har vi f.eks. multiforsyningsselskaberne Kalundborg Forsyning og Ringsted Forsyning som medlemmer.

Køling fra dagligvarebutikker

Alle dagligvarebutikker har et køleanlæg, fordi de indeholder kølerum, der skal holde madvarerne friske. Den varme der køles bort, kan bruges til at oplade termonet.

Nogle dagligvarebutikker har både et varmesystem og et kølesystem. Varmesystemet varmer butikken op i de kolde måneder, så kunderne ikke fryser når de handler. Kølesystemet arbejder konstant for at holde temperaturen i kølerummene nede, så madvarerne ikke bliver dårlige. I de mest moderne dagligvarebutikker installerer man en enhed som vist på billedet, der kan genbruge varmen fra kølerummet til at varme butikken op. Det er smart!

Når vejret er varmt har dagligvarebutikkerne ikke noget behov for at få varmet butikken op. De har snarere behov for at få butikken kølet ned. Derved bliver kølebehovet endnu større. Alt den varme der tages ud af kølerummene og butikken bliver ofte borledet til den varme udeluft og bliver derfor ikke nyttiggjort. I de dagligvarebutikker, der ligger i fjernvarmeområder, kan der være mulighed for at levere den varme, der ellers går til spilde, til fjernvarmenettet. Danfoss har f.eks. erfaringer med denne metode fra en dagligvarebutik i Høruphav (https://www.youtube.com/watch?v=EBH7lWWjk8A).

Men det kan blive endnu smartere med termonet. Der ligger nemlig mange dagligvarebutikker i landsbyer, hvor der ikke bliver etableret traditionel fjernvarme. Her kan dagligvarebutikken med fordel være en energikilde til et termonet. Vi har taget en snak med Rune Høyer fra SA-AL Køleteknik, der har lavet anlægget på billedet, og fået ham til at lave en løs beregning på, hvor meget varme en topeffektiv dagligvarebutik, der genbruger alt det varme den kan, kunne levere til et termonet i de varme måneder.

Rune understreger at det afhænger af størrelsen på butikken, men et godt bud på en mindre butik vil være, at den har behov for at bortkøle 175 MWh i løbet af et år. Hovedparten skal bortkøles i sommermånederne. Et standardhus, der er koblet på et termonet vil typisk forbruge 12 MWh fra jorden i løbet af et år. Det betyder at dagligvarebutikken kan lade jorden op, så den kan understøtte knap 15 standardhuses varmebehov.

For dagligvarebutikken er samarbejdet en stor gevinst. Temperaturen i jorden er noget lavere end temperaturen i luften i sommermånederne. Det betyder at køleanlægget får en bedre virkningsgrad og dermed et lavere strømforbrug. Derudover behøver anlægget heller ikke at være lige så stort, når det er jordtemperaturen der er udgangspunktet for planlægningen af anlægget.

Transformerstationer

Når elektriciteten skal transporteres over store afstande, sker det ved en høj spænding. Når spændingen transformeres opstår der varme, som bortkøles. Varme som kan oplade termonet.

Potentialet i at udnytte spildvarme fra transformerstationer, blev undersøgt i projektet FUTURE, der blev ledet af Gate 21. I projektet lavede PlanEnergi en analyse, hvor man sammen med Energinet, kiggede på spildvarmepotentialet ved en konkret transformerstation. Transformerstationen havde spildvarme nok til at kunne forsyne halvdelen af en by med ca. 3.000 indbyggere.
(Se rapporten med analysen her: https://www.gate21.dk/wp-content/uploads/2021/11/Analyse-Termonet-1.pdf)

Noget af det der kunne gøre termonet særligt anvendeligt til at optage energi fra transformerstationer skyldes driftsudsving. I analysen var der tre måneders nedetid, hvor der ikke var noget spildvarme at hente fra transformerstationen. I sådan en situation kan man drage fordel af, at jorden fungerer som et stort geotermisk batteri. Det vil derfor tage en rum tid inden jorden er løbet tør for energi, selv når der ikke tilføres noget i en periode. At et termonet kan være fleksibelt i forhold til oppetiden på en spildvarmekilde på den måde, er en stor fordel.

Transformerstationer af varierende størrelse findes over hele landet.

Vandrette jordvarmeslanger

En velkendt kilde til jordvarmeanlæg er de vandretliggende jordvarmeslanger, der typisk placeres i haven. Til et termonet kan de etableres på omkringliggende marker.

Når slangerne etableres på en mark, kan de lægges i en dybde, hvor det stadig er muligt at dyrke marken. Prisen for at nedlægge flere kilometer slanger i en mark, er noget lavere end omkostningen ved at få lagt få hundrede meter i sin have. Hvis det er muligt at finde en egnet placering, er de vandretliggende jordvarmeslanger blandt de billigste geotermiske varmekilder til termonet.

Billedet i opslaget er fra Spættevej i den lille landsby Barmer. På denne vej har husene siden 2012 været opvarmet med et termonet. Varmen kommer primært fra vandretliggende jordvarmeslanger, der er placeret i den tilstødende mark. Resultatet blev et velfungerende varmesystem, der kunne etableres til en særdeles fordelagtig pris for de seks boliger på vejen.

Du kan læse mere om projektet her: https://termonet.dk/projekter/spaettevej-i-barmer/

Større projekter, der udnytter vandretliggende jordvarmeslanger, er på tegnebrættet i flere landsbyer. I byen Hjortsvang har de modtaget midler fra Region Midtjylland, der bl.a. giver støtte til at komme i gang med termonet (https://www.rm.dk/om-os/aktuelt/nyheder/nyheder-2022/oktober-22/hjalp-til-landsbyer-ramt-af-energikrise/). I Hjortsvang er der ca. 100 husstande og allerede efter første borgermøde, var der interesse fra 45. I det nye år stiftes et lokal AMBA-selskab, hvor WSP Danmark skal gennemføre et forprojekt. En screeningsberegning fra Hjortsvang viser at løsningen med termonet er ca. 20% billigere end alternativet, som ville være individuelle luft/vand varmepumper.

Det kan derfor betale sig at gå sammen om varmeforsyningen i landsbyerne, fremfor at handle hver for sig.

Kompressorstationer

Når gassen skal transporteres i de store transmissionsledninger, sker det ved et højt driftstryk. Det kræver store kompressorer, som afgiver spildvarme. Varme, der kan anvendes i termonet.

I forbindelse med byggeriet af Baltic Pipe, der for nyligt at blevet sat i drift, byggede Energinet en kompressorstation i Everdrup. COWI blev i 2018, af Næstved Fjernvarme, bedt om at lave en forundersøgelse af potentialet for udnyttelse af overskudsvarme fra Everdrup (https://www.naestvedfjernvarme.dk/media/18415/bilag-241-overskudsvarme-fra-everdrup-kompressorstation-version-10.pdf).

Effekten der kan leveres fra kompressorstationen i Everdrup svinger med den gasmængde, der skal transporteres i rørene. Den antages at være 14 MW ved 70% gas-flow og helt op til knap 36 MW ved 100% udnyttelse. Kompressorstationen vurderes i rapporten til at kunne levere 190.000 MWh i løbet af et år. Et standardhus, der er koblet til et termonet, må forventes at hente omkring 12 MWh fra jorden. Det vil betyde at en kompressorstation som Everdrup ville kunne understøtte varmebehovet fra knap 16.000 standardhuse.

Rapporten fra COWI omhandler etableringen af en varmecentral med varmepumpe i Everdrup, der forsyner Næstved Fjernvarme via en traditionel isoleret transmissionledning. Hvis Næstved Fjernvarme ikke skal udnytte restvarme fra affaldsforbrænding, ses denne løsning at være attraktiv i sammenligning med etableringen af en stor luft-baseret varmepumpe i nærheden af Næstved.

Man kunne også forestille sig at en evt. varmecentral i Everdrup ville gøre det muligt at etablere mindre uisolerede transmissionsledninger i form af termonet. Disse termonet kunne nå ud til små landsbyer i området, som f.eks. Everdrup, der i dag ikke har adgang til fjernvarme.

Der findes flere kompressorstationer i Danmark, hvor man med fordel kunne udnytte spildvarmen til opvarmning af boliger.

Rensningsanlæg

Når spildevandet har været igennem rensningsprocessen på et rensningsanlæg, er det rensede spildevand lunkent. Det indeholder energi som ville kunne bruges til i et termonet.

I en nylig pressemeddelelse fra DANVA fortælles det, at lunkent spildevand fra landets 100 største renseanlæg har potentiale til at kunne forsyne 250.000 husstande med varme. I pressemeddelelsen efterlyser DANVA, EWII og BlueKolding bedre muligheder for sektorkobling, så energien i renset spildevand kan udnyttes i stedet for at blive udledt.

Pressemeddelelsen kan læses her: https://www.gues.dk/nyheder/danmarks-foerste-stoerste-og-eneste/

Et sted hvor man allerede er i gang med at udnytte spildvarme fra et rensningsanlæg er hos Gudenådalens Energiselskab. Om sommeren, hvor varmebehovet ikke er så stort, gemmes varmen fra det lunkne spildevand i undergrunden. Om vinteren udnyttes det lunke spildevand direkte i en stor varmepumpe, i kombination med varmen, der er lagret i undergrunden om sommeren.

At bruge undergrunden som energilager på denne sikrer at alt energien fra det rensede spildevand kan udnyttes. Det er også smart fordi mængden af spildevand ikke er konstant. Mængden er direkte afhængig af afledningen fra forbrugerne og nedbørsmængden. Ved at bruge undergrunden som buffer kan udsving udjævnes og varmeproduktionen stabiliseres.

Projektet hos Gudenådalens Energiselskabet er omtalt i en analyse lavet af Rambøll i samarbejde med DI Energi. Analysen indeholder også erfaringer fra Kalundborg Forsyning, der også udnytter energien i spildevandet. Analysen kan læses her: https://www.danskindustri.dk/brancher/di-energi/analysearkiv/ovrige-analyser/2022/overskudsvarmen-er-der–hvordan-far-vi-den-udnyttet/

Der er mere end 600 rensningsanlæg i Danmark. Skal man etablere et termonet, er det derfor godt at være opmærksom på, om der er adgang til at lagre energi fra renset spildevand.

ATES

Forkortelsen står for Aquifer Thermal Energy Storage og dækker over åbne boringer, hvor varme kan udvindes fra og lagres i grundvandsmagasiner. Denne kilde egner sig godt til både opvarmning og køling.

I gårsdagens opslag fortalte vi om hvordan Gudenådalens Energiselskab lagrer varme fra renset spildevand i undergrunden. Denne lagring foregår netop via ATES-boringer, der om sommeren lagrer varmen i et grundvandsmagasin. Om vinteren kan det opvarmede grundvand hentes op og sammen med varmen fra det rensede spildevand sikre en høj virkningsgrad på varmepumpen.

ATES er også en teknologi der anvendes til opvarmning og køling af enkeltstående bygninger eller industrivirksomheder med et stort varme- og/eller kølebehov. Det gælder f.eks. større kontorbygninger, hoteller, lufthavne, produktionsvirksomheder, mv.

Foreningen har to medlemmer som har stor viden om etablering og drift af ATES anlæg.

Hölscher Jensen, der også har været så venlige at levere billedet, har et søsterselskab i Tjaden i Holland. På det hollandske marked er ATES boringer en udbredt og gennemprøvet løsning, der har været benyttet gennem de sidste 50 år. Hos Hölscher Jensen udfører de selv ATES boringer, ligesom de også tilbyder at teste, drifte og vedligeholde anlæg i 5, 10 eller 25 år.

Læs mere her: https://hj-as.dk/geoenergi/

Energy Machines har med opkøbet af Enopsol sikret sig stor viden og erfaring med ATES anlæg. Her har man sikret sig næsten 50 års ekspertise fra mere end 30 installationer. Firmaet har bl.a. stået for etablering af Danmarks største ATES anlæg på Bispebjerg Hospital, hvor seks boringspar dækker 100% af kølebehovet om sommeren og 50% af varmebehovet om vinteren.

Læs mere og se en lille video her: https://da.energymachines.com/cases/bispebjerg-hospital

EWII afsluttede i 2019 et ELFORSK projekt om kaldet ”Landsbyvarme med varmepumper og ATES”, der kiggede specifikt på ATES boringer som en energikilde til termonet: https://elforsk.dk/projektdatabase/landsbyvarme-med-varmepumper-ates

Mellemdybe geotermiske boringer

Geotermi bliver ofte opfattet som dybe boringer, hvor der kan hentes varmt vand op fra undergrunden. Der findes dog også energiholdige lag i undergrunden ved andre dybder.

Hvor vi i Danmark traditionelt har opfattet geotermi som boringer, der typisk er dybere end én kilometer, er definitionen i EU anderledes bred. EU direktiv 2009/28/EF af 23. april 2009 om fremme af anvendelsen af energi fra vedvarende energikilder, definerer i Artikel 2, c) geotermisk energi som: ”energi, som lagres i form af varme under jordens faste overflade”.

Det europæiske forskningsnetværk, COST Geothermal DHC skelner således mellem tre typer af geotermiske boringer. Overfladenære geotermiske boringer, mellemdybe geotermiske boringer og dybe geotermiske boringer. De mellemdybe geotermiske boringer, der er dagens energikilde i kalenderen, minder meget om de dybe geotermiske boringer vi er vant til at høre om i Danmark. Der er dog den forskel at temperaturen ikke er helt så høj, og derfor kan man forestille sig denne type boringer som energikilde til store termonet.

Foreningens medlem, WellPerform, har bl.a. undersøgt potentialet for geotermi forskellige steder i landet. Her har man fundet områder, hvor der med stor sikkerhed vil kunne etableres boringer med en ydelse på op til 10 MW ved en temperatur omkring 20 grader. Et temperaturniveau, hvor man sagtens kunne forestille sig, at transporten skete i et stort termonet. Et termonet af denne størrelse kunne f.eks. forsyne et industriområde med stort varmebehov, f.eks. gartnerier. Nettet kunne også bruges til at forbinde flere store varmepumper som erstatning for biomassebaseret opvarmning på fjernvarmeværkerne. Eller som vist på billedet, hvor en større landsby tænkes forsynet med varme fra mellemdybe geotermiske boringer.

De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS), der også er medlem af foreningen, vedligeholder et interaktivt kort med potentialet for mellemdybe og dybe geotermiske boringer i Danmark: https://data.geus.dk/geoterm/

Spildevandsledninger

Når der nedgraves spildevandsledninger, er det oplagt at høste energi fra spildevandsledningen og den omgivende jord. Den ekstra udnyttelse giver større værdi af det samme gravearbejde.

Det vand vi skyller ud i afløbet, indeholder energi, der med fordel kan udnyttes. Når spildevandet i ledninger er varmere end jorden, går varmen tabt i jorden omkring røret. Med det viste rør PKS-Thermpipe fra FRANK GmbH, er det muligt at høste varmen fra spildevandsledninger via de omviklede slanger.

Mængden af varme der kan hentes i spildevandsledningen, er dog ikke nødvendigvis særlig stor, da den afhænger af de fluktuerende mængder spildevand i rørene. Det gør dog ikke så meget, for slangerne kan også hente varme fra den omkringliggende jord.

Læs mere om PKS-Thermpipe her: https://www.frank-gmbh.de/en/products/sewage-and-environment/pks_thermpipe.php

På Termovejen i Hornsyld, der blev nævnt i kalenderen 1. søndag i advent, er der også eksperimenteret med at udnytte varme fra spildevandsledningen. Her er der ikke viklet slanger omkring rørene. I stedet er der placeret en sonde under spildevandsledningen, der kan optage varmen fra jorden omkring røret.

Læs mere om Termovejen her: https://termonet.dk/projekter/termovejen-paa-vestergaardsmarken-termonet-i-hornsyld/

Når man alligevel er i gang med at grave og lægge rør til spildevandshåndtering, giver det god mening at tænke varmeforsyning med ind i projektet.

Søvand

Med en vandvarmeveksler som f.eks. FRANK WET, der er vist på billedet, kan man tage energi ud af søer, floder og bassiner. Det kræver blot en god forankring af vandvarmeveksleren.

Billedet viser hvordan vandvarmeveksleren er forankret med et lod, men på FRANK GmbH’s hjemmeside, kan man også se hvordan veksleren kan monteres på en trækonstruktion. Det kunne f.eks. være under en badebro eller lignende: https://www.frank-gmbh.de/de/produkte/geothermie/wasserwaermetauscher.php

ELFORSK, der er et forsknings- og udviklingsprogram under Green Power Denmark, udgav i 2019 håndbogen: ”Den lille blå om Varmepumper”, der indeholder en masse praktisk viden om varmepumper. I denne publikation er søvand også nævnt som en mulig varmekilde. Her er det oplyst at brugen af søvand som varmekilde kræver en særlig tilladelse fra kommunen, der skal tilse at dyrelivet i søen ikke påvirkes negativt af de ændrede temperaturer. Temperaturen i søer varierer typisk mellem 0 og 20 grader over året, men hvis der er gennemstrømning af grundvand, vil temperaturen være konstant omkring 6 til 8 grader.

Den lille blå om Varmepumper kan findes her: https://elforsk.dk/udgivelser/lille-bla-om-varmepumper-2-udgave

Interreg ØKS støttede projektet FUTURE, der blev afsluttet i 2021, med Gate 21 som projektleder. I regi af dette projekt lavede PlanEnergi en analyse af termonet, hvor der også blev regnet på søvand som energikilde til et termonet i et nyt sommerhusområde. Her var resultatet at jordvarmepumper, koblet på et termonet med søvandsvarme var den billigste måde at opvarme husene, fremfor etablering af individuelle luft/vand varmepumper, som reference.

Du kan finde analysen her, hvor du også finder publikationen ”Håndbog om termonet”: https://www.gate21.dk/nyhed/lagring-og-smart-styring-af-energi/

Lodrette jordvarmeboringer

En energikilde, der er benyttet i otte ud af de tolv eksisterende termonet i Danmark. Kræver en begrænset mængde plads, og egner sig både til opvarmning og til passiv køling.

Foreningen har flere medlemmer, der har erfaringer fra projekter med lodrette jordvarmeboringer. GEUS og VIA University College dannede det faglige grundlag med to projekter støttet af EUDP: https://geoenergi.org/

Siden har GeoDrilling, Varup Termiske Boringer og Weishaupt alle stået for etableringen af hundredvis af boringer til at forsyne bygninger på enkeltstående matrikler med varme og/eller køling. Ofte anvendes produkter fra Dantonit, der er den førende leverandør af forseglingsmateriale til jordvarmeboringer i Danmark. Et materiale der både er varmeledende, og forseglende, så grundvandet beskyttes.

I 2017 lavede Silkeborg Forsyning det første termonet, hvor lodrette jordvarmeboringer var energikilden. Et forprojekt støttet af Dansk Fjernvarme’s F&U-konto dannede baggrund for projektet, der opnåede støtte til etablering fra Region Midtjylland’s pulje FjernvarmeVækst. PlanEnergi var projektleder, mens Klimadan, GeoDrilling og Varup Termiske Boringer var blandt de udførende.

Læs mere her: https://termonet.dk/projekter/kold-fjernvarme-i-silkeborg/

Damgaard Rådgivende Ingeniører lod sig inspirere af projektet i Silkeborg, og har siden stået for etableringen af tre termonet til nye udstykninger i samarbejde med Lind & Risør. Det er i øjeblikket de tre største termonet, der er etableret. Alle er beskrevet på Termonet Danmarks hjemmeside:

Bromarken i Jyllinge – Etape D

Rendebjergvænget i Tune

Bromarken Etape A i Jyllinge

Listen bliver dog ændret i nær fremtid, for i øjeblikket arbejder Damgaard Rådgivende Ingeniører sammen med Høje Taastrup Fjernvarme om at etablere fjernvarme baseret på termonet i en olielandsby. Her skal energikilden også være lodrette jordvarmeboringer.

Et projekt der blev beskrevet i Klimamonitor i starten af December: https://klimamonitor.dk/nyheder/art9104763/Kold-fjernvarme-kan-smutte-uden-om-stor-flaskehals-for-gasudfasning?shareToken=uuE4KRAA1tIg

Lodrette jordvarmeboringer er en af de dyrere energikilder til termonet. At det alligevel er en populær energikilde skyldes, at de kan etableres næsten alle steder, optager en begrænset mængde plads, og det har vist sig at termonet med denne energikilde stadig er konkurrencedygtige ift. individuelle løsninger.

Sekundære grundvandsmagasiner

Et sekundært grundvandsmagasin, ligger ofte tæt på overfladen. Er der strømmende eller stillestående grundvand tæt på jordoverfladen, er det oplagt at overveje som energikilde.

I Danmark skelner vi mellem de primære grundvandsmagasiner, der ofte er dybereliggende magasiner under et beskyttende lerlag, og de sekundære grundvandsmagasiner, hvor drikkevandsinteresserne er begrænsede, fordi de ligger tæt på overfladen, hvor fremmede stoffer har let adgang.

Strømmende grundvand er en god energikilde til både opvarmning og køling. Om vinteren tilfører vandet ny energi til jorden omkring slangerne. Om sommeren transporterer vandet varmen væk fra slangerne. Er der i stedet tale om stillestående vand i magasinet, åbner det muligheden for sæsonvarmelagring.

En måde at få adgang til det sekundære grundvandsmagasin kan ske via den specialudviklede FRANK VTP® varmeveksler, der er vist på billedet. Veksleren er samme type som blev præsenteret til spildevandsafledning d. 16. december i kalenderen. Den vertikale udgave findes i 6, 9 og 12 meters længde. Ud over at bruges som varmeveksler, kan røret i midten anvendes som faskine til at aflede regnvand.

Du kan læse mere om FRANK VTP® her: https://www.frank-gmbh.de/en/products/geothermal-energy/vtp_vertical_thermpipe.php

Man kan også forestille sig, at man ved hjælp af styret underboring, kan etablere lange stræk med almindelige PE-rør, der er placeret i det sekundære grundvandsmagasin. I de bedste tilfælde vil det være muligt at opnå en konstant varmledningsevne omkring 100 W/m, hvor man almindeligvis regner med at kunne opnå 20 W/m ved almindelige jordvarmeslanger.

GEUS har et offentlig kort, der gør det muligt at give et bud på, hvor højt grundvandsspejlet står hhv. sommer og vinter på specifikke adresser i Danmark: https://data.geus.dk/geusmap/?mapname=varmelagring

Havvand

Med 8.754 km kystlinje i Danmark er det nærliggende at bruge havvand som energikilde til termonet. Erfaringer med metoden kendes allerede fra andre europæiske lande.

I Esbjerg er DIN Forsyning ved at bygge en stor en varmecentral, til et traditionelt fjernvarmesystem, med en 50 MW varmepumpe, der skal forsynes med energi fra havet.

Læs mere om projektet her: https://fremtidensfjernvarme.dk/da-dk/projekt-p%C3%A5-havnen/havvands-varmepumpe

Vølund Varmeteknik, der har leveret dagens billede, har lavet et anlæg i en mindre skala til et sygehus i Torshavn på Færøerne. Sygehuset i Torshavn forsynes med varme og brugsvand fra en kaskadeløsning med 14 Vølund varmepumper med energi fra havvand og overskudsvarme. Løsningen var oprindeligt udbudt med en stor varmepumpe, men via dialog med rådgiver og bygherre blev det grundet det store effektspænd, stor driftssikkerhed, samt nem tilgængelighed og lave omkostninger i forbindelse med vedligehold, ændret til en løsning med flere varmepumper i kaskade. Projektet er lavet sammen med Vølund Varmeteknik’s færøske partner P/F Demich, der har været med både før, under og efter installationen.

Fra løsningen hos sygehuset i Torshavn er det ikke svært at forstille sig en anden løsning hvor varmepumperne ikke er placeret i én varmecentral, men i stedet placeret på flere forskellige matrikler, sammenkoblet af et termonet. Buffa et al. (2019: https://www.researchgate.net/publication/331009863_5th_generation_district_heating_and_cooling_systems_A_review_of_existing_cases_in_Europe) identificerede fem termonet, der udnyttede havvand som energikilde. Ét i Norge, ét i Holland og tre i Italien. Anlæggene har en kapacitet på mellem 1 og 7,4 MW.

Du kan læse en oversættelse af en af de italienske cases her: https://www-airu-it.translate.goog/visita-di-airu-al-sistema-di-climatizzazione-ad-acqua-di-mare-di-portopiccolo/?_x_tr_sl=auto&_x_tr_tl=da&_x_tr_hl=da&_x_tr_pto=wapp

Asfalt

Hvor der er bevægelse, er der varme. På en trafikeret vej er der meget af begge dele. I vejkassen under asfalten på en motorvej, i én meters dybde, er der om sommeren 30 grader.

Henrik Pennerup (WSP Danmark) har budt ind med viden til dagens opslag. Oplysningen om de 30 grader i én meters dybde kommer fra en rapport, som Vejdirektoratet har udgivet. Rapporten oplyser også at asfalten kan nå op på en temperatur på hele 70 grader, når solen står på om sommeren. De høje temperaturer er en udfordring for holdbarheden, hvorfor der tilsættes store mængder polymerer for at undgå at vejene skal blive sporkørte. Hvis man kunne holde temperaturen nede om sommeren, vil det være muligt at bruge billigere og mere slidstærke materialer, og på den måde sænke udgifterne til at etablere og vedligeholde vejene.

Det er her et termonet kunne komme ind i billedet. Ved at etablere slanger under asfalten, samt i støjvolde og/eller boringer, kan vejkassen nedkøles og varmen lagres. Vejen kommer dermed til at virke som en stor solfanger, der opmagasinerer varme som kan distribueres ud til store eller små jordvarmepumper i nærheden af vejen.

Er der ikke bygninger med varmebehov i nærheden, behøver varmen ikke at gå tabt. Den kunne med fordel anvendes til at holde bro- og rampeanlæg frostfrie om vinteren. Særligt saltning af broer kan være en bekostelig affære, da de ikke har nogen naturlig adgang til varme fra undergrunden. At kunne reducere behovet for saltning er også med til at sænke vedligeholdelsesomkostningerne.

Ideen illustrerer at man også kan forestille sig at der etableres termonet, hvor der slet ikke bliver koblet nogen jordvarmepumper på nettet. Dermed er ideen et godt eksempel på de kreative tanker der kan opstå, når man begynder at tænke på jorden som et termisk batteri, og termonettet som en måde at fremme sektorkobling ved at transportere termisk energi ved lave temperaturer.

Biomasse

Et termonet med biomasse som primær energikilde, ville ikke give meget mening. Som midlertidig løsning eller backup er det en anden snak. F.eks. som en måde at booste virkningsgraden på.

Sidste år d. 24. december kl. 17 gik strømmen i mere end 300 huse i Fredericia og den var først tilbage lige før midnat. Årsagen var en uheldig kombination af en kold juleaftensdag, højt strømforbrug i husholdningerne og 32 luft/vand varmepumper, der var monteret på samme fase. Luft/vand varmepumpernes ydelse og virkningsgrad falder med udetemperaturen, imens husenes varmebehov samtidig stiger. Det kostede julemiddagen for en del familier i Fredericia, og illustrerer en risiko for ekstraordinære spidsbelastninger af elnettet på ekstremt kolde dage, hvis varmepumperne afhænger af udetemperaturen.

Billedet i opslaget er fra varmecentralen hos Føns Nærvarme, der også bidrog til julekalenderen d. 2. december (https://www.linkedin.com/feed/update/urn:li:activity:7004338453773484032). Selvom ildsjælene i Føns ikke har etableret et termonet, er der meget man kan lære af dem, hvis man interesserer sig for konvertering af olie- og gasfyr. Deres planer om at forbedre virkningsgraden på deres varmepumper, ved at varme jordvarmeslangerne op med en tørkøler, kan med biomasse efterlignes, på en måde der ikke afhænger af vejret. Dagens opslag handler om, hvordan et scenarie som i Fredericia kunne forebygges ved hjælp af et termonet.

Med et flisfyr koblet til et termonet, kunne man ved en spidsbelastning i elnettet hæve temperaturen, øge varmepumpernes ydelse og virkningsgrad, og derved sænke deres strømforbrug. Ifølge Carbon Neutral Energy, kan COP’en på en jordvarmepumpe på et gulvvarmesystem hæves med næsten 100% ved at forøge temperaturen i nettet med 20 grader. På den måde kunne varmepumperne i Fredericia have brugt en syvendedel af den strøm, de gjorde juleaftensdag sidste år.

Tanken om at koble et biomassefyr på et termonet er ikke kun hypotetisk. Ifølge Buffa et al. (2019), findes der i Schweiz et termonet, hvor det reelle varmeforbrug viste sig at være 2,5 gange højere end forventet ved projektering. Som resultat viste de to borehulslagre tegn på for hurtig nedkøling. Det modvirkede man ved at tilkoble et pillefyr som midlertidig løsning. Pillefyret kunne så kobles af da en permanent løsning med PVT-paneler, der genopladede borehullerne, blev sat i drift året efter.

Et termonet gør det derfor muligt for fjernvarmeselskaberne at arbejde med forskellige energimiks og sektorkobling, også når de omlægger varmeproduktionen til varmepumper, store som små.

Returledninger

Når det varme vand i et traditionelt fjernvarmenet skal retur til værket, er det en fordel at så meget energi som muligt er afsat til forbrug. Et termonet kan være en oplagt aftager.

Fordi jorden kan fungere som et termisk batteri, er det muligt for fjernvarmeværket at afsætte energi til termonettet i perioder, hvor det ellers er svært at få en god afkøling. Om sommeren er varmeforbruget begrænset, især i nyere huse. Her er brugsvandsopvarmning det primære behov, og derfor vil meget af det varme vand komme retur til værket med et øget ledningstab som resultat.

Man kan derfor forestille sig at returledningen bruges til at genoplade et termonet, når det er ved at løbe tør for energi. Især termonet, der også anvender lukkede jordvarmeboringer, kan etableres med langt færre jordvarmeboringer, hvis de kan blive ladet op én gang om året.

Det er forkert at tro, at energi fra en returledning er gratis. Den skal stadig produceres på værket. Nogle produktionsformer har dog særlig stor glæde af en reduceret returtemperatur, f.eks. hvis værket har røggaskondensering eller et stort solvarmeanlæg. Her bliver produktionsprisen på den leverede energi kun en brøkdel af den almindelige produktionspris.

Til nye udstykninger kan man forestille sig en løsning, hvor man i stedet for at etablere traditionelle fjernvarmerør, etablerer et termonet, der er koblet på returledningen. Forbrugerne kan anvende termonettet til køling om sommeren og derved være selvforsynende med energi til varmt brugsvand. Om vinteren hjælper returledningen til med at dække varmebehovet.

Ligesom i gårsdagens indlæg kan returledningen også bringes i anvendelse til at hæve virkningsgraden på varmepumperne, når der er behov for at reducere deres strømforbrug. WSP Danmark ser et stort potentiale for fjernvarmeværkerne i at sælge mere varme, uden at udbygge deres produktionsanlæg, ved at forsyne termonet med energi fra returledningen.

Termonettet selv

Et termonet er ikke bare et distributionsnet, der kan forbinde jordvarmepumper med et væld af forskellige energikilder. Et termonet optager varme fra jorden, som bidrager til produktionen.

De uisolerede distributionsledninger i et termonet, er det der gør kollektiv varmeforsyning muligt overalt. Her går der ikke varme tabt, hvis der er lidt langt imellem husene eller hvis tilslutningsprocenten er lav. Nej, i stedet for at medføre et ledningstab, sænker det behovet for at etablere yderligere energikilder en smule.

I det Interreg ØKS-støttede projekt COOLGEOHEAT, har VIA University College og Lund Universitet i samarbejde med projektets øvrige partnere, bygget en digital tvilling af termonettet, som Silkeborg Forsyning etablerede i 2017. Baseret på omfattende data fra Kamstrup målere og Thermia varmepumpernes online-moduler, er der opstillet en model over det samlede system i Modelica. VIA University College er gået videre og udvikler på et værktøj, der hurtigt kan dimensionere et termonet med tilhørende boringer eller vandrette slanger.

Arbejdet har vist at selve termonettet i projektet i Silkeborg leverer omkring en tredjedel af energien til varmepumperne. Det svarer til at ca. fem af de 15 varmepumper kan køre på nettet alene, helt uden øvrige energikilder.

Det er denne egenskab ved termonet, der gør det muligt at starte med få tilslutninger ved etablering, og senere bygge flere på. Når bare distributionsledningerne er store nok fra starten, kan man senere udbygge energikilderne i takt med at flere forbrugere kobler sig på.