Småskalig säsongslagring av solenergi för uppvärmning av byggnader
Simulering av täckningsgrad och lagerutformning för lågenergibyggnader
Solen är en enorm energikälla med stor potential att, på ett miljömässigt hållbart sätt, kunna bidra med energi till bland annat uppvärmning av lokaler och bostäder. För att kunna förse byggnader med energi från solen krävs att tillgången på energi flyttas över tid till då behovet uppstår. Med hjälp av ett säsongslager kan solenergi från sommaren lagras och användas på vintern då behovet av energi är som störst.Dagens befintliga anläggningar finns huvudsakligen i Europa och då främst i Tyskland. Dessa anläggningar är dimensionerade för energibehov större än 500 MWh och täcker ungefär 40-50 % av detta energibehov som består av energi till uppvärmning och tappvarmvatten. Hur stor del av energibehovet som täcks, det vill säga täckningsgraden, beror bland annat på förlusterna från lagret som i sin tur är kopplade till lagrets mantelarea. Ju större ett lager är desto mindre blir förlusterna då förhållandet mellan mantelarea och lagervolym minskar. Ser man till storleken på de säsongslager som idag är i drift uppstår frågan om säsongslagring lämpar sig även för anläggningar som är dimensionerade för energibehov mindre än 500 MWh.Jonas Haglund på arkitektkontoret Skanark AB i Karlstad planerar ett boende på 40 lägenheter och hoppas att säsongslagrad solenergi kan fungera som huvudsaklig energikälla för uppvärmning och tappvarmvatten. Byggnaden kan komma att byggas enligt normal byggnadsstandard alternativt som ett lågenergihus. Haglund vill därför utreda huruvida täckningsgraden för lagret påverkas om energibehovet motsvarar ett lågenergibehov jämfört med ett standardenergibehov.Syftet med examensarbetet är att utreda möjligheten att, genom säsongslagring, tillgodose ett småskaligt energibehov motsvarande cirka 50-500 MWh. Undersökningen skall visa vilka täckningsgrader som kan uppnås med olika lagerkoncept då lagerstorlek och solfångararea varieras. Undersökningen skall även svara på hur täckningsgraden förändras då energibehovet karaktär ändras. Dessa frågeställningar besvaras genom simuleringar med beräkningsverktyget COMSOL Multiphysics.Resultaten visar att det går att komma upp i täckningsgrader över 80 % med tillräcklig solfångararea. Lämplig lagervolym varierar beroende på vilket lagerkoncept som är aktuellt men överlag krävs en mindre lagervolym för tanken jämfört med lerlagret. På samma sätt varierar lämplig solfångararea beroende på vilket lagerkoncept som studerats. Resultatet visar att tanken uppnår högre täckningsgrader än lerlagret vid samma solfångararea. Det visar sig även att energibehovets karaktär har stor betydelse för täckningsgraden. Täckningsgraden ökar betydligt då lågenergibehovet skall tillgodoses oberoende av lagerkoncept.