Opfølgningsprogram for store varmelagre i Danmark€¦ · · 2016-09-23Design og implementering, ... (opskummet PE med en lukket celle krydsbunden ... det isolerede låg består

1

Opfølgningsprogram for store varmelagre i Danmark

EUDP, j.nr. 64014-0121 og 64015-0567

Morten Vang Bobach ([email protected]) & Daniel Trier ([email protected])

Erfa-møde i solvarmegruppen • Kolding d. 20/9 - 2016

2 Erfa-møde i solvarmegruppen • Kolding d. 20/9 - 2016

Agenda

• Borehulslager• Opbygning

• Måleresultater

• Damvarmelagre• Opbygning

• Måleresultater

• Forskelle mellem lagrene

• Erfaringer

• Kommende ny hjemmeside


Opfølgende måleprogram på fire store varmelagre i Danmark

• Borehulslager i Brædstrup (pilotlager)• 19.000 m3 jord (5.000-10.000 m3 vandækvivalent)• Etableret i 2011-2012

• Damvarmelager i Marstal• 75.000 m3 vand• Etableret i 2011-2012

• Damvarmelager i Dronninglund• 60.000 m3 vand• Etableret i 2013

• Damvarmelager i Gram• 122.000 m3 vand• Etableret i 2014-2015

4

Borehulslager i Brædstrup


Design og implementering, Brædstrup








Måleresultater, Brædstrup




























23

Damvarmelager i Marstal


Design og implementering, Marstal












30

Damvarmelager i Dronninglund


31

Måleresultater, Dronninglund


32



33



34



35



36



37



38

Damvarmelager i Gram


39

Damvarmelager i Gram


• Lageret i Gram er isoleret med LECA i stedet for måtter af Nomalen (opskummet PE med en lukket celle krydsbunden struktur)

• Lageret i Gram er desuden væsentligt større end Marstal og Dronninglund

• Måleresultater fra lageret i Gram forventes klar i starten af 2017

• (EUDP-projektet løber frem til juni 2018)

40

Linere til damvarmelagre


• Til lagrene i Marstal, Dronninglund og Gram er der anvendt plastlinere (HDPE) til bund, sider og låg.

• Plastlinere har to væsentlige problemer• De nedbrydes over tid af høje temperaturer.

• De er ikke 100 % diffusionstætte for vanddamp, hvilket kan skabe fugtophobning i lågisoleringen.

• Lineren i Marstal samt 4 andre linere er tidligere testet af Teknologisk Institut med en accelereret levetidstest for at forudsige levetiden af lineren.• Fælles for de testede linere er at de har en levetid på under 5 år

ved konstant påvirkning ved 90 °C.

• I et solvarmelager er temperaturen kun en lille del af året på omkring 90 °C og ved et typisk årsprofil for et solvarmelager kan der påvises en levetid på 20 år.

41

Linere til damvarmelagre


• Som en del af EUDP-opfølgningsprogrammet for store varmelagre i Danmark testes en ny HDPE-liner, som er udviklet med henblik på højere temperaturer.

• De første delresultater fra Teknologisk Institut viser ikke en forbedret levetid i forhold til de tidligere testede linere.

• PlanEnergi har i samarbejde med Marstal Fjernvarme i et projekt støttet af Dansk Fjernvarme undersøgt alternative linermaterialer i aluminium og rustfrit stål, men disse har indtil videre ikke været attraktive i forhold til plastlinere pga. væsentligt højere materialepris og installationsomkostninger.

• I projektet er prisen anslået til hhv. 67-90, 225-300 og 260-375 kr./m2 for plast-, aluminium-, og rustfri stålliner inkl. installationsomkostninger.

42

Isoleret låg til varmelagre


• Til borehulslageret i Brædstrup er der anvendt muslingeskaller som isoleringsmateriale.

• For at hindre et væsentligt varmetab via konvektion i isoleringen er muslingeskallerne separeret i flere lag, og der er indlagt membraner over isoleringen for at undgå nedsivning af regnvand, men samtidig tillade opstigende fugt at passere.

• Over isoleringen er lageret dækket af muldjord.

• Muslingeskaller som isolering forventes at være robust overfor temperatur og fugt, men for at følge isoleringens tilstand og isoleringsevne over tid, måles der som en del af opfølgningsprogrammet fugtighed i lågisoleringen.

43



• Til damvarmelagrene i Marstal og Dronninglund er der anvendt fleksible måtter af skumisolering, som er indbygget mellem to HDPE-linere.

• Den nederste liner flyder på vandoverfladen og bærer det isolerede låg, mens den øverste sikrer at regnvand mv. ikke trænger ned i isoleringen.

• Den anvendte isolering er ligesom plastlinere følsom overfor høje temperaturer. Derudover kan høj fugtighed være et problem, hvis fugten trænger ind i isoleringsmaterialet og forringer isoleringsevnen. For at følge med i dette undersøges isoleringen løbende, og der måles fugtighed, varmeflux og temperaturer udvalgte steder i låget.

44



• Til lageret i Gram er der anvendt LECA-nødder i stedet for skummåtter.

• LECA-løsningen blev først projekteret for damvarmelageret i Marstal, men blev her fravalgt til fordel for løsningen med skummåtter.

• Isolering med LECA er ligesom isolering med muslingeskaller følsom overfor konvektion og der kan være udfordringer med at få udluftet låget tilstrækkeligt til at undgå at der sker fugtophobning i isoleringen.

• Derudover kan det være problematisk at LECA’en ikke bliver liggende jævnt fordelt pga. bevægelser i låget som følge af temperaturudvidelse, luftbobler under låget og regnvandsophobninger oven på låget.

• For lageret i Gram vil der også blive målt fugtighed i låget som en del af opfølgningsprojektet.

45



• For at forhindre nogle af problemerne med de nuværende lågkonstruktioner, har PlanEnergi arbejdet med alternative løsninger, hvor det isolerede låg består af faste elementer af PUR-skum, som enten flyder direkte på vandoverfladen, eller indbygges mellem linere.

• En lignende løsning er anvendt tidligere med succes på et 1.500 m3

damvarmelager (Ottrupgaard) som har været i drift i mere end 20 år.

• PUR-skum har samme udfordring med fugtophobning som nogle af de øvrige isoleringsmaterialer, men dette kan løses ved at udforme elementerne som sandwich-elementer bestående af PUR-skum, rustfrit stål og andre materialer. Disse løsninger forventes udviklet yderligere i kommende damvarmelagerprojekter.

46

Korrosion og vandkvalitet


• Damvarmelagrenes vandkvalitet undersøges bl.a. for korrosion. De tre damvarmelagre har benyttet forskellig vandbehandling ved vandpåfyldning og har forskellige stålkonstruktioner.

• Som en del af opfølgningsprogrammet gøres følgende:

• Der udtages årligt vandprøver til analyse.

• Der foretages årligt dykkerinspektion af stålkonstruktioner og rørarrangement i lageret.

47



• For de tre damvarmelagre i projektet har der været følgende forhold og observationer:

• Marstal:

• Indløbsrør: Udført i almindelig ”sort” konstruktionsstål.

• Vandbehandling: Vandet blev blødgjort under påfyldning

• Vandet blev forurenet af sandfygning mv. pga. en lang byggeperiode og fyldningsperiode som strakte sig hen over vinteren.

• Sigtbarhed i lageret er meget dårlig.

• Der blev observeret udpræget korrosion af indløbsrørene efter det første års drift. Det blev konkluderet, at der var tale om bakteriel korrosion. Herefter blev der monteret offeranoder på stålkonstruktioner og pH værdien blev hævet til 9,5 ved tilsætning af NaOH. Efterfølgende dykkerinspektioner har konstateret at korrosionen er bremset.

48



• For de tre damvarmelagre i projektet har der været følgende forhold og observationer:

• Dronninglund:

• Indløbsrør: Udført i rustfrit stål.

• Vandbehandling: Vandet blev blødgjort, renset med omvendt osmose under påfyldning og pH-værdi hævet til 9,5 ved tilsætning af NaOH.

• Sigtbarhed i lageret er meget god.

• Ingen korrosion.

• Gram:

• Indløbsrør: Udført i almindelig ”sort” konstruktionsstål og ”off-shore”-coatet mod korrosion

• Vandbehandling: Vandet blev blødgjort under påfyldning og pH-værdi hævet til 9,5 ved tilsætning af NaOH.

• Sigtbarhed i lageret er god.

• Ingen korrosion

49

Varmelagre.dk


• Der udvikles og oprettes som en del af opfølgningsprojektet en hjemmeside med måleresultater for store varmelagre i stil med solvarmedata.dk

• Lignende design

• Andet farvetema

• Andre ikoner

• Hjemmesiden forventes tilgængelig i 2017

(Skitse)

50

Principielt om økonomi


• Ved solvarme-dækningsgrader < 30% er sæsonvarmelagre ikke rentable.

• Ved solvarme-dækningsgrader > 30% bør sæsonvarmelagre undersøgesnærmere.

• Jo større varmebehov desto bedre er økonomien i sæsonvarmelagring.

• Solvarmedækningsgrader > 60% er også teknisk mulige.

• Varmepumper kan forbedre økonomien, men det kræver omhyggeliggennemregning(!) fordi…

• Varmeproduktion er blevet kompleks

• Kedler

• Kraftvarme & korttids-varmelagre

• Spotmarked

• Solvarme

• Langtids-varmelagre

• El-drevne varmepumper

Tak for opmærksomheden

Morten Vang [email protected]

Daniel [email protected]

www.planenergi.dk

Tak for opmærksomheden


Dronninglund

Documents

Opfølgningsprogram for store varmelagre i Danmark€¦ · · 2016-09-23Design og implementering, ... (opskummet PE med en lukket celle krydsbunden ... det isolerede låg består