– Vi har mye varme på sommeren, kan vi ikke få spart den til vinteren?
Høsten 2018 sitter fagansvarlig for energi, klima og miljø i Bærum kommune, Camilla Torp, og tenker nye tanker. Hun jobber med en lenge planlagt utvikling av områdene Nadderud og Bekkestua Nord.
Sentralt står spørsmålet om hvordan et nytt Bekkestua, som skal utvides fra 16.000 til 22.000 kvadratmeter med gateareal, skal få nok varmeenergi uten å bygge ut eksisterende trafo, samt hvordan forsyne nærliggende kommunale bygg og anlegg med varme uten å sløse med strøm.
Vannfylt lager under fotballbane
Da TU møter Torp og hennes kollega Thea Mork Kummen utenfor for Nadderudhallen i begynnelsen av juli 2019, har de innovative tankene blitt til en Enova-støttet konseptutredning, gjort av Rambøll.
Prosjektet har tittelen «Sorte fotballbaner og sentrumsgater som solfangere, sesonglagring av varme i gropvarmelager».
I dag er det elektriske varmekjeler med back up fra olje eller bioolje som forsyner Bekkestuas gatevarmeanlegg og Nadderuds idrettsanlegg og skoler med varme.
– For å dekke varmebehovet ville vi prøve noe nytt. Vi vil lagre varme i et vannfylt lager, et gropvarmelager, under Nadderud stadion, sier hun og utdyper:
– Under banene ligger det vannfylte varmerør tett i tett som avgir varme på vinteren. Vi vil bruke banene som solfanger på sommeren og frakte det solvarmede vannet gjennom rørene til en cirka 15 meter dyp grop vi graver under en av treningsbanene, forklarer Torp.
Varme fra gatevarmeanlegget på Bekkestua skal også fraktes til lageret gjennom sommeren.
50 000 kubikkmeter med 65 graders varmt vann
Det finnes ulike måter å lagre varme fra solfangere på. Rambølls prosjektleder Ingrid Amundsen Welde forteller at de har hentet tall og erfaringer fra prosjekter i Danmark, der de har designet store solfangeranlegg på opptil 70.000 kvadratmeter. Varmen fra dem lagres i store groper i bakken som de graver ut. De utgravde massene flyttes opp på siden slik at massene benyttes på stedet til å lage enda større groper. Gropene tettes og dekkes over med en plastikkmembran, og arealet over brukes ikke til noe.
Slik blir det ikke på Nadderud, over gropvarmelageret skal det spilles fotball. Men ikke toppkamper.
– Vi turte ikke røre selve banen der eliteserien spilles, og så er det jo mange regler for hvordan proffbanene skal bygges, sier Mork Kummen.
Anlegget fungerer som et vanlig fjernvarmesystem. Rambøll foreslår å sette opp en containerløsning ved siden av gropvarmelageret, den vil inneholde en varmepumpe og en varmeveksler som veksler varmen mot lageret. Fra lageret vil varme på 55 grader leveres ut på nettet og forsyne idrettsanlegg og skolebygg på Bekkestua og undervarme til Bekkestuas gater.
I utredningen har Rambøll delt sesongen i to. Fra 1. april til 1. oktober tas det solvarme via undervarmesystemene til banene og gatevarmelageret.
Varmen er kilde for en varmepumpe som leverer varme på 65 grader til toppen av lageret. I løpet av sommersesongen fylles lageret helt opp.
– 1. oktober vil det være 55.000 kubikkmeter med 65 graders varmt vann i lageret, sier Torp.
Fra 1. oktober vil driftstilstanden endres, forklarer hun videre. Da vil varmen kjøres ut på fjernvarmenettet og forsyne byggene, lageret tømmes.
– Vi hadde håpet at lagerkapasiten ble holdt oppe til slutten av februar, for å få ned de høyeste lastuttakene, men dessverre viser de første beregningene at lageret er tomt i starten av januar, sier hun.
For å få absorbert mest mulig varme, står det på idéblokka å bruke sorte kunstgressmatter som solfangere på banene.
– Sort absorberer mer varme enn grønt og det vil være interessant å finne ut om det kan ha stor betydning på potensielt varmeopptak, sier Torp.
Varmetap og kostbare masser
Gropvarmelageret vil kunne bidra til at man kan ta opp 2870 MWh med solenergi fra kunstgressbaner og gatevarmeflater. Men lageret har til gjengjeld et energitap på 800 MWh, noe som er et skår i gleden for Torp.
– Det er potensielt mye gratisvarme å hente, men tapet påvirker lønnsomheten. Lageret må gi flere fordeler for at det skal være en god løsning, sier hun tankefullt.
Totalt vil hele investeringskostnaden være på 65 millioner kroner, ifølge Welde. Trolig vil prosjektet få 20 millioner kroner i Enova–støtte.
Welde forteller at de også har regnet på hva fotballbanen tåler. De har konkludert med at det går helt fint an å spille fotball, men at banen tåler ikke å brukes som konsertarena.
– Vi vet ikke hva som vil skje med vannet hvis alle hopper i takt, ler hun.
Også snømasser er et usikkerhetsmoment. Siden undervarmerørene kun tiner banen på vinteren, men ikke smelter bort snøen, må banen måkes. Og nettopp dette kan by på problemer. Tunge snømåkingsmaskiner kan bli en for stor belastning for banen, forteller Torp.
– Lageret tåler en belastning på 3,5 tonn. De minste snømåkingsmaskinene som benyttes på banen veier 3 tonn.
Welde anbefaler at det lages et pilotanlegg med mindre dimensjoner og mindre dybde hvor man kan teste lastbegrensninger, men også leke seg med ulike overflater og se om det har innvirkning på energiopptaket.
Den andre utfordringen er kostnadene knyttet til massene som de graver ut. I Danmark er dette mye billigere, blant annet fordi de bruker massene til å fylle opp rundt kanten.
– Her må vi grave dobbelt så dypt og frakte bort alle massene, dette ødelegger hele investeringsanalysen, sier Torp.
Energibrønner som alternativ
I konseptutredningen har Rambøll sett på to andre alternativer opp mot gropevarmelageret, og sammenlignet de tre.
Alternativene er å bruke energibrønner, enten ved å utvide dagens energisystem med flere energibrønner eller å bruke energibrønner som lagrer energi fra sommer til vinter. I likhet med gropvarmelageret vil disse alternativene også kreve bruk av varmepumpe for å heve temperaturen.
Ved sesonglagring i energibrønner skal solfangeranlegg benyttes, blant annet det som allerede står på taket av Nadderudhallen.
Lastbalansering ved å samle produksjonen
Uansett hvilket alternativ kommunen går for, er kongstanken at alle energisystemene på Bekkestua skal samles. I dag består de av en varmepumpe, fem elkjeler, tre oljekjeler, to biooljekjeler og et solfangeanlegg. De produserer tilsammen 7200 MWh, ifølge Rambølls utredning.
Rambøll har laget en simulering med alle timesverdiene til de ulike anleggene, og testet om nåværende kapasitet holder eller ikke. Uavhengig av alternativene som blir valgt, vil oljekjelene kunne utelukkes fra systemet såfremt alle enhetene er koblet sammen til ett system.
I tillegg vil en sammenkobling og varmeforsyning fra flere enheter til dit behovet er, gi en lastbalansering og således unngå at hvert anlegg må bygge ut kapasiteten. Fordelingen lar seg gjøre fordi effekttoppene til de ulike byggene og anleggene på Bekkestua aldri kommer samtidig.
Målsetningen med prosjektet var at lageret skulle redusere det samlede maksimale effektuttaket fra forbrukerne i høyforbruksmånedene januar og februar, forteller Torp.
– På grunn av tapet i lageret lønner det seg å tømme det med en gang det er fullt, noe som gjør at vi ikke får optimal utnyttelse av lageret når vi trenger det. Over sommeren skal vi se mer på eltariffene som er brukt i utredningen, og finregne på om dette kan bli lønnsomt likevel, sier Torp.
