ELFORSK-projekt viser vej til klimavenlig og effektiv opvarmning

Forsøget støttes af ELFORSK for at udvikle en mere effektiv varmepumpe (PVT-Booster), der kan fremme konvertering af olie- og naturgasopvarmning til en kombi­nation af solenergi og el.

Ideen til ELFORSK-projektet udspringer af erfaringerne fra et pilotanlæg med solceller, solfanger, energi­absorber, batteri og varmepumpe som er testet hos en familie i Stenløse. Testfamilien bor i en boligafdeling med rækkehuse, hvor test af pilotanlægget har givet værdifulde erfarin­ger om drift af anlægget.

Med baggrund i et ELFORSK-projekt fra 2017, der støttede udviklingen af en nye type energianlæg for konvertering af olie- og naturgasopvarmning til eldrevne varmepumper og solenergi, vedtog Landsbyggefonden at medfinansiere et pilotanlæg af typen BIPVT-E (Bygningsintegrerede solceller, solfanger og energiabsorber). Pilotanlægget i Stenløse blev bakket op af ELFORSK, der i 2018 besluttede at støtte udvikling af et måleprogram, der dokumenterer energianlæggets drift. Landsbyggefonden har efterfølgende medfinansieret et fuld­skalaanlæg, der ventes i drift i foråret 2021.

Projektet vil forvandle boligafdelingen til et lokalt CO₂-neutralt kraftværk, der på årsbasis leverer dobbelt så meget grøn el til elsystemet som beboernes samlede forbrug.

De praktiske driftserfaringer med pilotanlægget i Stenløse viste dog, at varmepumpe burde optimeres, så den også kan operere med en høj virkningsgrad (COP-værdi) ved meget lave temperaturer i den kolde buffer.

På den baggrund har ELFORSK støttet et nyt projekt i 2019, som handler om optimering og test af METRO THERMs Micro-Booster. Formålet er her, at varmepumpen både kan bruges til at optimere BIPVT-E anlæg og integreres i lokale varmesystemer. Her vil den optimerede varmepumpe især være en fordel ved lavtemperaturdrift, fordi varmepumpen også kan sikre systemet mod legionella-infektion ved regelmæssigt at opvarme temperaturen i boligernes varme brugsvand til ca. 60 °C.

For at kunne optimere styringen af varmepumpen til samdrift med PVT-moduler har METRO THERM etableret et testanlæg med tre typer PVT-anlæg fra henholdsvis danske RACELL, hollandske Triple Solar og slovenske Talum. Disse paneler er koblet til tre PVT-Boostere, så anlægget kan køre alle paneler på én gang eller hver for sig. I starten af 2020 har METRO THERM stresstestet forsøgsopstillingen, så anlægget kan blive klar til den egentlige testdrift fra foråret. Så snart der foreligger stabile driftsresultater, vil anlægget blive præsenteret for potentielle kunder.

Som en forberedelse til forsøgsanlægget har COWI med brug af Polysun-programmet simuleret driften af forskellige anvendelser af PVT-Boosterne. Beregningerne tyder på, at det bliver muligt at optimere varme­forsyningen i både enfamiliehuse og boligblokke med en kombination af PVT-Boostere og PVT-moduler på en måde, der både forbedrer boligernes energiforsyning og reducerer CO₂-udledningen.

PVT-Boosteren vil muligvis kunne sættes i kommerciel fuldskala-drift første gang i en mindre boligbebyggelse fra foråret 2021 i kombination med en større varmepumpe fra METRO THERM. Her viser Polysun-beregningerne, at en sådan installation ikke alene kan skabe et beboerøkonomisk driftsoverskud. En supplerende beregning, bygget på samfundsøkonomiske forudsætninger, tyder på, at kombinationen af varmepumper og PVT-moduler kan producere el og varme til en omkostning, der er på niveau med nye havvindmølleparker.

Erfaringerne fra demonstrationsanlægget i Stenløse kan bl.a. udnyttes i de øvrige ca. 40.000 almene tæt/lave boliger, der i dag opvarmes med naturgas, ligesom det vil være egnet til enfamiliehuse, der skal have renoveret tag og udskiftet naturgas- eller oliefyr til en varmepumpe. Dermed kan BIPVT-E anlæg blive et nyt bidrag til at nå ambitiøse klimapolitiske målsætninger om at reducere det danske CO₂-udslip med 70 % i 2030.

ELFORSK-projekter støtter udviklingen af ny type energianlæg med solenergi, batteri og varmepumpe:

349-054 (2017): BIPVT-E: Udvikling af styringsstrategi til fleksibelt energiproduktionsanlæg med solceller, solvarme, varmepumpe, energiabsorber og batterilager

350-022 (2018): Måleprogram og optimering af ny type energianlæg til enfamiliehuse med varmepumpe og batterilager

351-013 (2019): PVT-booster – En ny og temperaturfleksibel varmepumpe til lavtemperaturfjernvarme og stand alone applikationer