Fremtidens veje kan levere varme og køling via termonet og beskytte mod ekstremregn

20. december 2024

0 Kommentar(er)

2334 Visninger

^{Husene på Termovejen i Hornsyld ser almindelige ud, men er usædvanlige ved at de forsynes med både varme og køling udvundet fra vejkassen, som under asfalten også kan opsamle ekstremregn. Forskere og kommercielle aktører fra USA, Sverige og Norge var i december 2024 på besøg for at lære af projektet.}

Nu er det muligt at etablere veje, der fungerer som energikilde for et termonet, som leverer varme og køling til vejens huse. Samtidig fungerer vejkassen som et underjordisk regnvandsbassin, der beskytter mod oversvømmelse ved ekstremregn.

Den nye vejtype, en såkaldt termovej, er for første gang etableret og er nu i drift i en tæt-lav udstykning i Hedensted Kommune. Det er sket i et samarbejde mellem Hedensted Kommune og syv øvrige private og offentlige partnere. Projektet er støttet af det Energiteknologiske Udviklings- og Demonstrationsprogram (EUDP).

Formålet med projektet har været vise, hvordan man i almindeligt nybyggeri kan øge den lokale bæredygtighed i forhold til energiforsyning og klimasikring.

Termovejen ligger på Vestergårdsmarken i Hornsyld med 12 huse tilsluttet. Varme og køling indvindes fra vejkassen, fra vejens spildevandsledning og fra tre lodrette lukkede geotermiske boringer placeret ved vejens vendeplads. Termonettet, som ligger i siden af vejen, forbinder husene, og i hvert hus er installeret en lille energieffektiv geotermisk varmepumpe.

Ved ekstremregn opsamles store mængder regnvand i vejkassen. Den er opbygget af stabilt drænmateriale og er dimensioneret, så den kan tilbageholde regnvand svarende til mere end en nuværende 100 års-hændelse.

Efterfølgende kan det opstuvede regnvand afledes til hovedledningen i normale mængder. Termovejen sænker dermed belastningen af det offentlige afløbssystem.

Varme og køling fra jorden

Beboere flyttede ind på Vestergårdsmarken i løbet af 2024, og allerede nu udviser termovejen gode resultater. De første målinger viser som forventet et meget lavt strømforbrug til drift af de geotermiske varmepumper.

Geolog og projektleder docent ph.d. Søren Erbs Poulsen fra VIA University College fortæller: ”Vi måler COP-værdier på over 4,0, allerede før systemet er optimeret. Det svarer til strømforbrug, som ligger mere end 30 procent under end luft/vand-varmepumper.”

Når kølefunktionen kommer i drift, vil husenes gulve kunne holdes kølige om sommeren. Strømforbruget til køling forventes at ligge omkring en tiendedel af et konventionelt airconditionanlæg. Der køles passivt, alene ved at der via termonettet cirkuleres vand med jordtemperatur gennem husenes gulvslanger.

Varmepumper leverer høj ydelse på en termovej
En varmepumpes strømforbrug afspejler, hvor mange kW varme man får ud af 1 kW strøm. Forholdet angives af varmepumpens COP-værdi. Ifølge Energistyrelsens teknikkatalog er en gennemsnitlig COP-værdi for luft/vand-varmepumpe 3,0 og 3,2 for jordvarmepumper.
De første målinger på Termovejen fra oktober til december 2024 viser at de geotermiske varmepumper har høj energieffektivitet med COP-værdier pænt over 4,0, allerede før systemet er fuldt optimeret. Målingerne afslørede også meget lav COP-værdi for varmepumpen i et af husene, fordi den ikke var opsat korrekt.
De geotermiske varmepumper har en maksimal effekt på 4 kW, hvilket matcher husenes størrelse på 118 kvm. Varmepumperne kan levere varme samt passiv og aktiv køling. De er opsat, så de alene køler passivt med meget lavt strømforbrug. Det sker ved, at varmepumpens indbyggede cirkulationspumpe kører efter behov i det enkelte hus.

^{De første målinger på den nyanlagte termovej viste for de fleste varmepumper COP-værdier pænt over 4,0 og afslørede også, at ikke alle varmepumper fra start var opsat korrekt.}

I Danmark får stadigt flere nye huse brug for køling

Beboere i nyere velisolerede huse i Danmark oplever i stigende grad behov komfortkøling om sommeren. En 2015-undersøgelse fra Aalborg Universitet viste således, at 32% af beboerne i nyere energieffektive boliger ugentligt oplevede ubehag ved for høje indendørs temperaturer.

I Danmark er det fremtidige behov for komfortkøling generelt undervurderet. Prognoser viser, at Danmark kan få sydeuropæiske sommertemperaturer i midten af århundredet. Nyeste forskning viser, at antallet af kølegraddage i Danmark vil stige med 24 procent, hvis den globale gennemsnitlige temperaturstigning ændrer sig fra Paris-aftalens mål om 1,5 grader til et scenarie med 2,0 grader.

Søren Erbs Poulsen siger: ”Termonet er en oplagt løsning på fremtidens stigende behov for komfortkøling i Danmark. Når man udnytter overfladenær geotermi, er det muligt at levere både opvarmning og køling i samme løsning med et lavt og fleksibelt strømforbrug. Derfor er det oplagt at anlægge termoveje, når der fremover opføres energieffektivt nybyggeri med behov for komfortkøling.”

Han uddyber: ”Med Termovejen-projektet har vi vist, hvordan det kan gøres i tæt-lavt byggeri, endda på en måde, så der ikke skal afsættes plads til et lokalt regnvandsbassin. Derudover betyder brugen af geotermiske varmepumper, at man undgår de æstetiske udfordringer og støjgener, der er forbundet med luft/vand-varmepumper.”

Ny viden om termoveje i forhold til drift og økonomi

Et af formålene med EUDP-støtten er at opsamle ny viden, som vil gøre det nemmere og billigere at bygge de næste termoveje.

Søren Erbs Poulsen fortæller: ”Vi har i Termovejen-projektet med vilje overdimensioneret varme- og kølekapaciteten, da vi endnu ikke har nok viden til at ramme præcist. Specielt mangler vi viden om, i hvilket omfang vi kan hente køling fra vejkassen om sommeren, da den på grund af den mørke asfalt opvarmes ekstra meget. Den viden får vi på plads, når vi har målt på vejen de næste 1-2 år.”

Når Termovejen har været igennem en indkøringsfase er forventningen, at overkapacitet fra de lodrette geotermiske boringer vil give mulighed for tilslutte flere nye huse i naboområdet.

Termovejen er en 2. generationsløsning, som bygger videre på erfaringer fra Klimavejen, der er et lignende men mindre forsøgsprojekt i Hedensted Kommune. Ved etablering af Termovejen er opnået yderligere viden og erfaring med at gå tværs af matrikler og at forsyne en hel vej med varme og køling.

Projektet måtte gentænkes

Termovejen-projektet blev igangsat i 2020. Den oprindelige plan indebar, at Hedensted Kommune udstykkede området som seks individuelle parcelhusgrunde. Da markedet for grundsalg gik i stå blandt andet på grund af stigende renter, måtte projektet gentænkes.

Det lykkedes for projektpartnerne at finde en lokal virksomhed, GS Bolig, som i 2023 købte området inklusive alle installationer af Hedensted Kommune, og nu har opført 12 mindre huse som udlejningsbyggeri. Alle boligerne er udlejet.

Behov ændring af regler for regnvandsbassiner

En af konklusionerne i projektet er, at en termovej giver klare fordele med hensyn til vandafledning. Der kan i vejkassen opstuves store mængder regnvand, og dermed kan bebyggelsesprocenten øges.

Det konkluderes, at termoveje kan anvendes i stor skala. Der er i princippet ingen begrænsning for, hvor store termovejs-anlæg kan være, hvis der er jævnt fald i terrænet.
Termoveje bidrager også til klimasikring. Den udførte termovej kan håndtere mere end 70 mm regn over 24 timer (ekstremregn). For at sikre jævn afledning leder drænrør i vejkassen hen til en vandbremse, hvor vejen kobler på hovedledningen for afledning af regnvand.

Det er dyrere at bygge en termovej end en konventionel vej. Dybden af vejkasses øges fra de normale 80 cm til 130 cm. Det fordyrer gravearbejdet og udgifterne til at bortskaffe jord. Derudover er der ekstra udgifter til vejkassens stabile drænmateriale og til bentonitmåtter, som sørger for, at opsamlet regnvand forbliver i vejkassen. Der er også øgede udgifter til koordinering og rådgivning.

Termovejs-konceptet er nyt, og derfor kan en termovej endnu ikke godkendes som regnvandsbassin. Det springende punkt er, om regnvand renses lige så godt i en termovej som ved at løbe gennem et konventionelt regnvandsbassin. Søren Erbs Poulsen siger: ”Vores første indikationer fra et ph.d.-studie fra Aalborg Universitet er, at en termovej renser regnvand lige så godt som et almindeligt regnvandsbassin.” Hvis termoveje fremadrettet kan godkendes så de erstatter konventionelle regnvandsbassiner, vil det ændre ved økonomien og gøre etablering af termoveje økonomisk mere fordelagtig.

Termonettets opbygning

Den geotermiske energi indvindes fra tre 85 meter dybe lodrette geotermiske boringer, hver med en termisk sonde i form af en lukket dobbeltslange, og fra 1200 meter jordslanger i vejkassen i cirka 130 cm dybde. Derudover bidrager selve termonettet med cirka 380 meter jordslanger. Yderligere er der er i cirka 250 cm dybde lagt en 100 meter langsgående termisk sonde under den centrale spildevandsledning. Med den indvindes varme fra jorden omkring spildevandsledningen, hvor der løber lunt spildevand fra bad, vask osv.

Tværsnit som viser opbygning af det geotermiske energioptag i bunden af vejkassen og under spildevandsledningen i vejens midte. Selve termonettet (distributions- og stikledninger ses ikke i dette tværsnit)

Vejkassen er hydraulisk adskilt fra omgivelserne med en bentonitmembran. De 1200 meter jordslanger i bunden af vejkassen opsamler termisk energi fra regnvand, som holder den underste del af vejkassen permanent mætte, hvilket øger slangernes termiske energioptag.

Jordslangerne, sonden langs spildevandsledningen og de geotermiske boringer er forbundet i en store samlebrønd. Brønden er placeret ved vejens vendeplads. Dens store diameter på 2,5 meter er nødvendig i forsøgsprojektet, fordi den indeholder særlige dynamiske ventiler, energimålere og temperaturfølere til opsamling af detaljerede driftsdata. I en markedsmoden løsning kan brønden enten undværes eller være væsentligt mindre og placeres under terræn.

^{Samlebrønden indeholder særligt udstyr, som gør det muligt at indsamle detaljerede driftsdata i forsøgsprojektet.}

Termonettets frem- og returledninger udgår fra samlebrønden. De to hovedledninger er placeret i vejens ene side. Herfra udgår seks stikledninger, som hver forsyner to boliger.

Der opstår ved køling en positiv sideeffekt hen over sommeren, fordi varme fra husene flyttes ned i vejkassen og i de lodrette geotermiske boringer. Den øgede temperatur forbliver i jorden og forbedrer anlæggets effektivitet, når det i vinterhalvåret leverer opvarmning. Det samlede system udnytter dermed jorden som batteri til sæsonlagring af termisk energi.

Økonomi

Projektet er finansieret af aktørerne og Energiteknologisk Udviklings- og Demonstrationsprogram (EUDP), som administreres af Energistyrelsen. GS Bolig har i forbindelse med køb af grundene overtaget forsyningssystemet fra Hedensted Kommune og ejer også de varmepumper, der er opsat i lejeboligerne. Lejerne betaler selv for deres varmepumpes forbrug af strøm, mens deres forbrug af termisk energi fra anlægget i vejen indgår i huslejen.

Væsentlige erfaringer

Projektet har demonstreret sektorkobling med synergi imellem varme-/køleforsyning og regnvandshåndtering og viser, at termoveje belaster elnettet mindre, end hvis der benyttes luft/vand-varmepumper. Blandt de væsentlige erfaringer er:

Slangerne i vejkassen, som indvinder geotermisk energi, tilføres ny termisk energi fra friskt regnvand. De er i konstant kontakt med vand i bunden af vejkassen, hvilket forbedrer deres varmeoptag og dermed den samlede energieffektivitet. Denne effektive form for termisk energioptag kan dimensioneres mindre, end hvis der for eksempel blev anvendt jordslanger nedgravet i en mark. Alternativt får varmepumperne om vinteren en højere virkningsgrad på grund af den højere kildetemperatur.
Modelberegninger viser, at sæsonvarmelagring kan opnås ved køling om sommeren, og at det vil have stor betydning for kapaciteten af energiforsyningen om vinteren. Dette mindsker startinvesteringen i geotermiske energikilder og/eller øger virkningsgraden af varmepumperne, som i så fald vil forbruge mindre strøm.
Projektet inkluderer to nye typer forsyning i vejkassen, som under alle omstændigheder skal anlægges, og det viser, at det er praktisk muligt at konstruere sådanne kombinationsløsninger. Vejen blev bygget inden for planlagt tidsramme på 12 uger uden uforudsete problemer. Trods øget kompleksitet, stødte projektet ikke på praktiske udfordringer, hvilket i særlig grad tilskrives kompetent byggemodningsrådgivning og veludført entreprenørarbejde.

EUDP-projektets partnere

VIA University College i Horsens har været initiativtager og projektleder.

Hedensted Kommune har stået for myndighedsbehandling og medvirket til etablering og salg af udstykningen.

Geodrilling har deltaget som rådgiver, har leveret termonet-løsningen og har via underleverandør stået for udførelse af de geotermiske boringerne.

Hedensted Spildevand har medvirket ved projektets udformning og har givet lov til opsamling af spildvarme via en termisk sonde under den centrale spildevandsledning.

Løsning Fjernvarme undersøgte i begyndelsen af projektet fremtidige muligheder for drift og ejerskab af anlægget, og har opsat en koncentrator i en flagstang, som trådløst indhenter data fra projektets energi- og strømmålere.

PlanEnergi har bidraget med viden om best practice og har foretaget den økonomiske analyse af etablerings- og driftsomkostninger.

NCC har bidraget med viden om vejkassens opbygning og har leveret det stabile drænmateriale (DrænStabil og DrænAF, begge med porøsitet på 30%) samt vejens asfalt.

Energy Machines har projekteret og lavet styringen af komponenter i samlebrønden.

Øvrige aktører

GS Bolig har købt grunde inkl. geotermisk varmeoptag og termonet af Hedensted Kommune og har opført de 12 udlejningsboliger.

Land & Plan har været byggemodningsrådgiver og har styret byggemodningen.

HTN Entreprenør har stået for anlæg af vejen.

Varup Termiske Boringer har udført de lodrette termiske boringer.

Kemic Vandrens har lavet 3D tegning af samlebrønden.

Kamstrup har leveret målere til samlebrønd og huse.

Frese har leveret dynamiske ventiler til at styre energikilderne.

Bravida har stået for montage af samlebrønd, termonet.

Bråskovgård Efterskole har givet lov til opstilling af lokal vejrstation, som også kan benyttes i skolens undervisning.

Salling Plast har leveret rør til termonettet. Der er benyttet PE-rør med PP-kappe fra Uponor og termiske sonder fra HakaGerodur.

NID har leveret kørefaste brønddæksler med et design, der indikerer, at brøndene indeholder kollektiv forsyning.

Metro Therm har til bygherre leveret 4 kW Metro Delta varmepumper drevet af R290 (propan), som er et naturligt kølemiddel med meget lav klimabelastning.