| dc.description.abstract | Rapporten tar for seg energilagring og smart styring ved Klimalaben lokalisert på Otta. Klimalaben er et passivhus som er bygget i tilknytning til en skole. Den blir benyttet av skolen som en lab og et undervisningslokale, og elevene lærer på denne måten om energi og klimarelaterte løsninger. Arealet er på 160 m^2. Klimalaben er tilknyttet en luft-vann varmepumpe, 30 fastmonterte solcellepaneler, 5 vribare solcellepaneler og et 8,78 m^2 bygningsintegrert solfangeranlegg. Varmeoverskuddet og energisparingspotensialet er analysert fra varmepumpen og solfangeranlegget for å finne aktuelle lagringsteknologier.
Målet for rapporten var først å undersøke relevante energiproduksjons- og lagringsteknologier. Deretter skulle lagringspotensialet ved prediktiv styring på døgn- og sesongbasis kvantifiseres. Til slutt ble det gjort en økonomisk analyse for praktisk implementering.
Det ble i den initielle analysen oppdaget feil med måledataene, noe som førte til at både de målte dataene fra solfangerene og de målte COP-verdiene for varmepumpen måtte forkastes. Rapporten ble derfor basert på målt varmebehov for bygget, målt utetemperatur og teoretiske modeller for energi fra de to relevante varmesystemene.
Data fra luft-vann varmepumpen ble analysert for å se på energisparingspotensialet på døgnbasis. Ved hjelp av et temperaturuavhengig prediktivt styringsprinsipp, ble reduksjon i tilført kompressorenergi beregnet til maksimalt 3,8 kWh/dag. Akkumulert gjennom året ble energisparingen 217 kWh uten varmetap. Etter at varmetapet i en akkumulatortank på 1000 liter ble beregnet, ble akkumulert energisparingspotensiale 67 kWh. Dette førte til en nedbetalingstid for investeringene på 168 år. En særdeles lang periode som beviser at investeringen ikke vil lønne seg, selv med mye lavere investeringskostnader. Den prosentmessige kostnadsreduksjonen var på kun 1,4 %. Det ble vurdert optimal styring av varmepumpen ved bruk av eksisterende akkumulatortank, dette viste et potensiale for besparelse på 26 kr/år. Besparelsene kan trolig ikke forsvares økonomisk.
Varmeoverskuddet fra det bygningsintegrerte solfangeranlegget ble estimert til 360,6 kWh i perioden 1. juni- 30.august. Overskuddet ble videre analysert ved hjelp av en simuleringsprogramvare der temperaturnivåer inngår. Sesonglagring ved bruk av celler med natrium acetat trihydrat som faseendringsmateriale ble foreslått. En celle med volum på 0,05 m^3 ble designet for å lagre energi. Oppvarming over faseendringstemperaturen på 58 ˚C i cellen gjorde det mulig med underkjøling, noe som begrenser energitapet for sesonglagring. Effekten fra en celle ble beregnet til 8,19 kW. Tilført og utnyttbar energimengde ble beregnet til henholdsvis 8,64 kWh og 3,1 kWh per celle. Virkningsgraden for lagring i cellen ble dermed 35,9 %. Lav virkningsgrad har liten betydning, da varme fra solfangeranlegget i utgangspunktet ville gått tapt i løpet av sommeren, samt at det ikke var behov for all energien.
Sesonglagring ved bruk av cellen med natrium acetat trihydrat for energiforsyning i kalde perioder ble forkastet på grunn av et høyt energibehov i bygget og følgelig for stort lagringsvolum. Reduksjon i effekttopper for el-kjelen ved bruk av cellene ble undersøkt. 11 dager i løpet av sommeren hadde høy nok innstråling til å varme opp og gjøre faseendringen i cellen. En topplast-reduksjon på 3 kWh/h ble testet. I et gjennomsnittlig år krevde dette 9 celler for å dekke kuldeperiodene. Årlig besparelse ble beregnet til 1238,8 kr dersom Klimalaben ble betraktet som en separat enhet der effekttariffer er innført. Besparelsen fører til en reduksjon av variable effektkostnader på 35,8 %. Dette kan ikke ekstrapoleres til større bygg, da de vil ha en lavere marginalkostnad for effekten. Nedbetalingstiden for denne investeringen ble beregnet til 74 år. En særdeles lang periode, så drastisk lavere investeringskostnader eller høyere effekttariffer må til for at dette skal bli lønnsomt.
Det er flere aspekter ved antakelsene og analysen som er usikre. Det kan derfor være behov for ytterligere og enda mer detaljerte beregninger. Antakelsene endrer trolig ikke størrelsesorden på de økonomiske betraktningene. Analysen viser at de relevante energilagringsteknologiene er ulønnsomme. Andre elementer som forsyningssikkerhet eller forhold som ikke inkluderer økonomisk besparelse, kan derimot lede til at teknologiene likevel kan benyttes. | |
