Lönsamt med solhybrid och bergvärme

Ett närvärmesystem med solhybridpaneler och borrhål kan vara en riktigt lönsam investering. Det visar utvärderingen av ett bostadsområde i Kungälv.

Bostadsrättsföre­nin­gen Vårlöken i Kungälv, med cirka 70 lägenheter, kan glädjas åt en rejäl minskning av kostnaden för värme och varmvatten. Detta tack vare närvärmesystemet med solhybridpaneler (PVT) och bergvärme som ersatte fjärrvärmen år 2013.

Forskare vid Rise har analyserat närvärmesystemet och beräknat livscykelkostnaden. Installationen består av 330 kvadratmeter solhybridpanel och tre bergvärmepumpar med elva, 225 meter djupa, borrhål. Nuvärdeskostnaden för värme och varmvatten har visat sig bli ungefär halverad jämfört med kostnaden för fjärrvärme.

– Det här är en ny systemlösning som kombinerar flera förnybara energikällor. Därför är det viktigt att lära mer om hur det fungerar, säger Jessica Benson, forskare och projektledare hos Rise där hon arbetat ihop med Patrik Ollas, Pernilla Gervind och Oskar Räftegård.

Utöver kostnadskalkylen har forskarna gjort fältmätningar och kommit fram till att sol- och bergvärme kompletterar varandra väl. Under sommaren kyls solhybriden med hjälp av vätska från borrhålen, vilket ökar effekten. Samtidigt hjälper solvärmen till att höja värmepumparnas verkningsgrad. Deras SPF-värde (Seasonal Performance Factor) är i genomsnitt 3.1, medan SPF för hela systemet landar på 2.6, eftersom en elpanna behövs som spets vintertid.

På inrådan av forskarna har systemet optimerats under projektets gång. Tidigare var solvärmen kopplad till returen på värmepumparna och gick direkt ner i borrhålen. Genom att i stället koppla solvärmen på tilloppet ökade utbytet från värmepumparna.

Den tredje värmepumpen installerades i mars 2015, främst för att minska behovet av spetsvärme från elpannan. Efter åtgärden gick elpannan (90 kilowatt) bara igång en gång under ett år – vid en köldknäpp i november. På köpet ökade effektiviteten i värmepump 2, som inte längre behövde starta och stoppa lika ofta under sommaren.

– Vi har också sett att det går att öka solvärmeproduktionen rejält genom att styra på den omgivande temperaturen, säger Jessica Benson.

Under projektet, som genomförts i samarbete med Energiförbättring Väst, har bostädernas radiatorer bytts ut. Detta för att bättre passa de lägre temperaturer som används för uppvärmningen. Enkäter till de boende har visat att övervägande delen är nöjda med systemet. Många gillar också att vara självförsörjande på värme och varmvatten.

Ungefär 60 procent av solelen som produceras i hybridpanelerna används i området; för att driva värmepumparna, i tvättstugor, bastu och trapphus. En fjärdedel av elen som behövs för att driva värmepumpsystemet är egenproducerad. Överproduktionen av solel under sommaren matas ut på elnätet.

Ingen solel används i hushållen. Det beror enligt Jessica Benson på lagstiftningen som kräver att det ska finnas en gemensam anslutningspunkt till elnätet, vilket inte är fallet här. Områdets anslutningspunkter har också säkringar på över 100 Ampere. Därför är föreningen inte berättigad till skattereduktionen på 60 öre per kilowattimme för överskottsel.

Forskarna har även arbetat med simuleringar av Vårlökens system och hittat möjligheter till ytterligare förbättringar. Ökad återladdning av solvärme till borrhålen vore önskvärt, eftersom högre temperatur i hålen förbättrar värmepumparnas prestanda. En tumregel är att COP (coefficient of performance eller värmefaktor/verkningsgrad) ökar med två till tre procent per grad. På så vis minskar behovet av tillsatsel.

Hittills har säsongslagring av solvärmen begränsats av att borrhålen ligger för långt ifrån varandra. Det gör att värmen förs bort i berget. Solvärmeproduktionen är inte heller tillräckligt stor för säsongslagring. Det skulle krävas en fyra gånger större panelyta för att möjliggöra säsongslagring.

I nuläget är borrhålen placerade i en rektangel med 15 meter mellan hålen. Beräkningar visar att värmelagringen skulle kunna effektiviseras om hålen blir färre (cirka sju), djupare och placeras på en linje. En sådan borrhålskonfiguration skulle även få lägre investeringskostnad.

En annan rekommendation är att isolera varmvattenrören i kulverten som går mellan husen. Under vintern finns markområden ovanför kulverten där snön smälter.

– Förlusterna gör att den installerade effekten blir onödigt hög. Genom att isolera rören kan närvärmesystemet bli mer energieffektivt, säger Jessica Benson.

Fakta/Solhybrid i Kungälv

För fem år sedan bestämde bostadsrättsföreningen Vårlöken att ersätta fjärrvärmen med ett eget närvärmesystem. Systemet som kombinerar solhybridpaneler och bergvärme har nu utvärderats av forskare vid Rise.

På taken till tvåvåningshusen, med cirka 70 lägenheter, finns 330 kvadratmater solhybridpanel. Panelerna ger både el och värme som används till driften av tre bergvärmepumpar. Dessa är anslutna till elva, 225 meter djupa, borrhål.