Kursus d. 5. Maj 2015 TM 14 Grundvandsbaseret Geoenergi ... · processen, inkl tolkning/evaluering heraf, således at resultater heraf kan indgå i udviklingen af projektet og teknisk/økonomisk

#

Kursus d. 5. Maj 2015

TM 14 – Grundvandsbaseret Geoenergi

Erfaringer med grundvandsbasererede geoenergi anlæg

Grundvandskøling/-og opvarmning, udvikling af anlæg i praksis

-hvilke overvejelser, muligheder og udfordringer

Eksempler bl.a. fra udvikling af anlæg for grundvandskøling på DR og ATP-huset på Langelinie

Jan Stæhr COWI

15. maj 2015

Erfaringer med udvikling af grundvandsbaserede geoenergi anlæg

Jan Stæhr

#

Indhold og rammer

Fokus i nærværende foredrag på:

Grundvandskøling på DR

Strategier og udvikling af projektet

Erfaringer

Grundvandskøling ATP Pakhuset

Strategier

Grundvandskøling/havvandskøling

Køling/opvarmning, koncept mv

Myndighedskontakt, tidlig dialog mv

Energi-regnskab mv.

udvikling af projektet

Nogle generelle konklusioner

25. maj 2015


Jan Stæhr

#

Grundvandskøling på DRStrategier og udvikling af projektet

Kølebehov beregnet svarende til 150-200 m3/t, geo-hydro, muligheder, hensynet til omgivelserne, myndigheder mv.

35. maj 2015

Erfaringer med udvikling af grundvandsbaserede geoenergi anlægJan Stæhr

#

Kølekoncept DR fortsat

45. maj 2015


Jan Stæhr

#

Faktisk placering og udformning.

55. maj 2015


#

Erfaringer mv

Fuld vinterdrift (dvs 500.000 m3 hver vej), ej realistisk og/eller rentabelt (pga. flow i grundvandsmagasin samt energiforbrug af tagkølere mv.)

Fuld sommer –og reduceret vinterdrift, forventet netto-energibesparelse 260.000 kWh/år

Sikre at driftspersonale udnytter og optimerer brugen af systemets muligheders i praksis

Følger

65. maj 2015


#

ATP Pakhuset på LangelinieAktører

Bygherre: ATP Ejendomme

Arkitekt: Lundgaard & Tranberg Arkitekter

Bygherrerådgiver: Rambøll

Ingeniør: COWI

Udførende: NCC (byggegrube mv), (Pihl & Søn) Aarslev (råhus), Jakon (indvendig komplettering), Kemp & Lauritzen (Teknik), GEO (gvs-køling implementering), Brøker (dybe boringer)

75. maj 2015


#

Mål for byggeri

Klima –og miljøvenlige løsninger generelt

Bæredygtige løsninger/drift med reduceret energibehov

Lave (reducerede) udgifter til drift –og vedligehold

Driftvenligt

Koncept:

Samlet energikoncept for køling, varme og ventilation,

Integreret/iterativ udvikling/udformning af byggeri og energikoncept

85. maj 2015


#

Grundvandskøling kontra havvandskøling, strategier/muligheder mv

Indledende screening af muligheder, fordele/ulemper, teknisk/økonomisk mv.

Havvandet er varmt om sommeren

Grundvand, udgangspunkt 9-11 grader

Vurdere muligheder, forskellige alternativer, fordele/ulemper, teknisk/økonomiske konsekvenser (anlægs og driftfasen), hydrogeo, miljøforhold, myndighedsaspekter mv mv.

Mange alternativer:-Havvandsløsning-(Oppumpning fra dybereliggende lag, infiltration i højere lag), flere løsninger, også energilagring (varme/kulde)-Oppumpning fra dybereliggende lag, udledning til havet-Oppumpning fra dybereliggende lag, infiltration til samme lag (flere løsninger med forskellige afstand mellem op/nedpumpning, også energilagring – varme/kulde, ulemper-Oppumpning fra højereliggende lag, infiltration i højere lag

Bygherren åben og positiv i forhold til muligheder

95. maj 2015


Jan Stæhr

#

Mange alternativer, eksempler herpå…(Op/nedpumpning, flere magasiner –stor afstand/"over hinanden", lovgivning mv)

105. maj 2015


Jan Stæhr

#

Hydrogeologiske forhold Flere vandførende lag, flere mulighederForundersøgelser, boringer/prøvepump/modellering mv.Miljøforhold, omgivelser mvGrundvandsressourcen til rådighedMyndighedsanliggende mv

115. maj 2015


0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

5.50

6.00

6.50

7.00

7.50

8.00

8.50

9.00

1.30

1.50

1.70

1.90

2.10

2.30

2.50

2.70

2.90

3.10

2011-08-04 2011-08-06 2011-08-08 2011-08-10 2011-08-12 2011-08-14 2011-08-16 2011-08-18 2011-08-20 2011-08-22

Vand

spej

l i p

umpe

borin

g [m

. und

er to

p af

rør]

Vand

spej

l i p

ejle

borin

ger

[m. u

nder

top

af rø

r]

PG04-øvre, logger PG04-nedre, logger PG06-øvre, logger PG06-nedre, logger

PG07-øvre, logger PG07-nedre, logger PG08-øvre, logger PG08-nedre, logger

PG09-nedre, logger PG09-øvre, logger Havn, logger PU1, logger

PU1, logger

#

Grundvands- eller havvandskøling(eventuelt kombinationer heraf !!)

Grundvandskøling

Fordele

Bedre energiregnskab generelt

Billigere i drift, mere direkte køl, bedre COP om sommeren mv.

Simplere løsning, pladsbesparende i bygningen mv. (giver frie m2), mange penge…

Udfordringer

Grundvandressourcen kan være begrænset, hydrauliske forhold lokalt mv

Mulig påvirkning af omgivelserne (grundvand, overfladevand)

Myndighedsforhold

Havvandskøling

Fordele

Havvandet er lige ved siden af, og der er nok af dette (store anlæg)

Afledning af det samme vand til havet

Kendt løsning mv.

Kan være billigere at etablere (men dyrere i drift)

Udfordringer

Temperaturer i havnen ej optimale

Indtag havvand, risiko for oversvømmelse af kældre, rensning mv

Mere pladskrævende

125. maj 2015


#

Proces i udviklingen af anlæggetGrundvand/havvand

Vurdering af grundvand/havvand, muligheder, teknisk/økonomisk, fordele/ulemper mv. , (jf forrige slides)

Indledende dialog med myndighederne, vigtig

Grundvandsmodellering (indledende), gvs-model KBH

Tidlig tilkendegivelse fra myndighederne

Grundvandskøling. Forundersøgelser, boringer, prøvepumpning mv(ressourcen, vandføringsevne, inflowzoner, lækage, gvs-kemi)

Opdatering af grundvandmodel lokalt mv, scenarier, følsomhedsanalyser, iterativ proces…

Myndighedsprojekt, tilladelser mv, iterativ proces…

Detailprojektering, optimering af vandbehov/køling

Implementering og drift af anlæg

135. maj 2015


#

Iterativ optimering af projekt og design, vandbehov, udnyttelse, påvirkning, CO2 mv.Flere alternativer, afhænger bl.a af mulig Q, peaks mv.

145. maj 2015


Jan Stæhr

Grundvandsmodel, eksempel på påvirket område i dybtliggende lag (100 m.u.t)

Grundvandsressoucen, størrelse

Muligheder, flere magasiner

Optimering

Myndigheder

#

Forundersøgelser

Generelt. Udføre nogle "ordentlige" forundersøgelser tidligt i processen, inkl tolkning/evaluering heraf, således at resultater heraf kan indgå i udviklingen af projektet og teknisk/økonomisk optimering heraf.

155. maj 2015


Jan Stæhr

0

2

4

6

8

10

12

14

16

02-02-12 04-02-12 06-02-12 08-02-12 10-02-12 12-02-12 14-02-12 16-02-12 18-02-12 20-02-12

Van

dsta

nd

[m

u.M

P]

Dato

DGU 201.8053

DGU 201.8064

-2.000

-1.500

-1.000

-0.500

0.000

0.500

1.000

1.500

2.0002.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

01-02-12 06-02-12 11-02-12 16-02-12 21-02-12

Hav

neva

ndst

and

(kot

e m

)

Van

dsta

nd (

m u

. M.P

.) / B

arom

eter

tryk

(m

H2O

)

Dato

Barometertryk

Loggerdata, ikke korrigerede

Loggerdata, korrigerede

Håndpejlinger

Havnedata

Stigning i 201.8064

1. 10. 100. 1000. 1.0E+4 1.0E+5 1.0E+60.01

0.1

1.

10.

Agarwal Equivalent Time (sec)

Reco

very

(m)

Obs. Wells

201.8064

Aquifer Model

Leaky

Solution

Hantush-Jacob

Parameters

T = 0.001364 m2/secS = 0.0001179r/B = 0.08745Kz/Kr = 1.b = 20. m

#

Køling/opvarmning, koncept bl.a

Samlet energikoncept for køling, varme og ventilation,

Integreret/iterativ udvikling/udformning af byggeri og energikoncept

Bygning designes med et lavt varme og kølebehov

Der etableres termoaktive dæk:

Sparer plads, muliggør en ekstra etage !

Bygningen bliver kølet/opvarmet med termoaktive dæk(køling/varme om natten, beton buffer, afgiver om dagen)

Luft til varmeveksler (sparer 30-40 % til opvarming)

Ved kombination af termoaktive dæk og grundvandskøling, ej nødvendigt at skulle producere køling og varme ved meget lave eller høje temperaturer.

165. maj 2015


Jan Stæhr

#

Bestemmelse af kølebehov

Varighedskurve for kølebehov

– Komfortkøl via BSim-beregninger

– Teknik- og serverkøl

Tre alternative forsyningsmulighedermed stigende energiforbrug og CO2

– Frikøl+kompressor, max. 70 m³/h -> ~400 kW frikøl

– Frikøl+kompressor, max. 35 m³/h -> ~200 kW frikøl

– Kompressor, max. 35 m³/h

175. maj 2015


Jan Stæhr

#

Iterativ optimering af projekt og design, vandbehov, udnyttelse, påvirkning, spare 70-80 % CO2 mv.Flere alternativer, afhænger bl.a af mulig Q, peaks mv.

185. maj 2015 Erfaringer med udvikling af grundvandsbaserede

geoenergi anlæg. Jan Stæhr

#

Optimering fortsat-alternativ 1 valgt (oppumpning/afledning til hav) -væsentlige CO2 besparelser (op til 70-80 %)-væsentlige drift økonomiske besparelser

Traditionel køling, CO2 udledning og driftøkonomivil ligge yderligere 20-25 % over Alternativ 3.

Havvandskøling vil ligge mellem Alternativ 2 og 3

195. maj 2015


Jan Stæhr

Alternativ 1 Alternativ 2 Alternativ 3 Enhed

Vandbehov 178.556 157.538 89.278 m³/år

Maksimalt

døgnmiddel55 35 26 m³/døgn

Elforbrug52.634 84.118 228.595

kWh/år

CO2-udledning23,5 37,5 102,0

ton CO2/år

Driftsøkonomi94.742 151.413 411.471

kr./år

#

Overordnet principdiagram(sommerdrift)

205. maj 2015 Erfaringer med udvikling af grundvandsbaserede

geoenergi anlæg Jan Stæhr

#

Frikøl, op til 400 kW kølebehov

215. maj 2015 Erfaringer med udvikling af

grundvandsbasrede geoenergianlægJan Stæhr

Udsnit afprincipdiagram for varme/kølesystem

#

Kombidrift, op til 800 kW kølebehov

225. maj 2015


Jan Stæhr

Udsnit afprincipdiagram for varme/kølesystem

#

Nogle generelle overvejelser og konklusioner

Det er i høj grad bæredygtigt…

-Nødvendigt at vurdere hver lokalitet/projekt for sig, muligheder, udføre en indledende screening heraf…

-Samlet energikoncept. Bygning bør designes med et lavt varme og kølebehov

-"Skræddersy" løsningen, strategier, ordentlige forundersøgelser, tidlig ind i processen, energimæssig-teknisk-økonomisk optimering mv.

-Gør ej systemerne for komplekse (så udnyttes potentialet måske ikke fuldt ud i praksis)

-Vigtigt med tidlig og åben dialog mv (bygherre, myndigheder mv)

-Grundvandskøling/havvandskøling, grundvand kan være en fordel på mindre anlæg-hvis mulig. Havvandskøling på større anlæg. Evt kombination heraf.

-Ressourcen er tilstede, og kan udnyttes bæredygtig. Muligheder, beliggenhed, design (ferskvand, saltvand, nedsivende havvand, ingen uønsket påvirkning, oppumpning/reinfiltration, varme/kuldelagring mv)

-Reinfiltration af grundvand vil normalt være nødvendigt (ressourcen, omgivelserne mv), undtagelser findes. Reinfiltration, mulighed for lagring

-Sparer op til 80 % CO2, billigere i drift, grønt signal mv.

235. maj 2015


#

Tak for god ro og orden. Spørgsmål mv.

245. maj 2015


Jan Stæhr

Documents

Kursus d. 5. Maj 2015 TM 14 Grundvandsbaseret Geoenergi ... · processen, inkl tolkning/evaluering heraf, således at resultater heraf kan indgå i udviklingen af projektet og teknisk/økonomisk