Solvarmeanlegg for vann- og romoppvarming - Keul, Andre Landsnes (Institutt for energi- og prosessteknikk, 2010)
Energi til romoppvarming og til produksjon av varmt forbruksvann utgjør en stor del av den totale energibruken i bygninger, og fossil energi eller elektrisitet blir ofte benyttet. Bruk av fossil energi og elektrisitet produsert av fossile kilder bidrar til global oppvarming, og det er derfor ønskelig å redusere bruken av både fossil energi og elektrisk energi. Det er da aktuelt å bruke fornybar varme, og et solvarmeanlegg som dekker deler av varmebehovet i bygninger kan være et godt alternativ. Det ble derfor gjort et litteraturstudie over mulighetene for å utnytte soloppvarming av vann i Norge, med fokus på steder med et klima tilsvarende Oslo-klima. Det ble også gjort en analyse av mulighetene for å utnytte et solvarmeanlegg i et spesifikt kontorbygg i Oslo som skal bygges ut. Kontorbygget bruker nå fjernvarme til vann- og romoppvarming, men andre alternativer undersøkes. For å undersøke mulighetene for å utnytte et solvarmeanlegg i kontorbygget ble det gjort simuleringer i to simuleringsprogram, utført en økonomisk analyse, og en kort analyse av potensiell reduksjon av klimagassutslipp. Til slutt ble det gjort en kort analyse av et nytt solvarmeanlegg for oppvarming av varmtvann i et grendesenter i Oslo, med blant annet en barnehage, skole, og en flerbrukshall. Analysen av grendesenteret er basert på temperaturmålinger fra solvarmeanlegget. Litteraturstudiet indikerer at solvarmeanlegg passer generelt best for bygninger med et stort varmtvannsbehov, og bygninger med et stort varmtvannsbehov i forhold til totalt varmebehov. Dette medfører at idrettshaller og lavenergiboliger og passivhus er best egnet for solvarmeanlegg. For kontorbygg vil et solvarmeanlegg ikke kunne dekke noen særlig stor andel av totalt varmebehov. Det vil imidlertid kunne bidra til at krav i nye standarder og forskrifter blir oppfylt. I tillegg vil et solvarmeanlegg kunne bidra til en bra energimerking av kontorbygg og bygg generelt. Hvis det skal bygges et solvarmeanlegg i tilknytting til kontorbygget i Oslo anbefales det å bygge et solvarmeanlegg for vann- og romoppvarming med solfangere på taket. Solvarmeanlegget som anbefales har et solfangerareal på 100 m2 og en lagringskapasitet på 5000 liter. Solvarmeanlegget bruker en god vakuumrørsolfanger som er vendt mot sør og har en helningsvinkel på 60 °. Solvarmeanlegget gir en årlig varmeproduksjon på 13,9 % av årlig energibehov til vann- og romoppvarming. Resultatene fra den økonomiske analysen av solvarmeanlegget til kontorbygget er usikker. Resultatene er avhengig av hva levetiden til solvarmeanlegget blir og hvor stor kostnaden knyttet til planlegging og oppføring av solvarmeanlegget er. Hvis levetiden til solvarmeanlegget er 20 år og kostnad knyttet til planlegging og oppføring av solvarmeanlegget er 39 % av total investeringskostnad vil anbefalt solvarmeanlegg gi et tap på omtrent 209 328 kr, det trengs da en støtte på 2,2 kr/kWh produsert fornybar varme for at solvarmeanlegget skal gå i null. Hvis levetiden til solvarmeanlegget er 20 år og kostnad knyttet til planlegging og oppføring er 20 % av total investeringskostnad vil solvarmeanlegget gi en gevinst på omtrent 53 766 kr. Hvis levetiden til solvarmeanlegget er 30 år og kostnad knyttet til planlegging og oppføring er 39 % av total investeringskostnad vil anbefalt solvarmeanlegg gi et tap på omtrent 65 421 kr, det trengs da en støtte på 0,7 kr/kWh produsert fornybar varme for at solvarmeanlegget skal gå i null. Hvis levetiden til solvarmeanlegget er 30 år og kostnad knyttet til planlegging og oppføring er 20 % av total investeringskostnad vil solvarmeanlegget gi en gevinst på omtrent 197 673 kr. Anbefalt solvarmeanlegg vil redusere årlig klimagassutslipp fra kontorbygget med omtrent 8924 kg CO2-ekvivalenter. Dette tilsvarer omtrent å fjerne 1,5 biler fra veiene i året. Resultatene viser at det er mulig å bruke solvarmeanlegg som kan ta en del av varmebehovet i kontorbygninger i et klima tilsvarende Oslo-klima. Om solvarmeanleggene er lønnsomme kommer an på hvor lang levetid solvarmeanleggene får og hvor stor investeringskostnaden blir. Mange av de simulerte systemløsningene for solvarmeanlegg i kontorbygget ble aldri lønnsomme, selv med lang levetid og optimistisk investeringskostnad. Det er derfor viktig å gjøre en grundig analyse før en bygger store solvarmeanlegg for kontorbygninger. Beregninger indikerer at solvarmeanlegget på Storøya Grendesenter har produsert varme tilsvarende 5,8 % av totalt energibehov til oppvarming av varmtvann i perioden anlegget har blitt analysert. Beregningene er basert på temperaturmålinger fra og med uke 11 til og med uke 14, og fra og med uke 18 til og med 28. mai i uke 21. Beregningene er svært usikre siden de bare er basert på temperaturmålinger, men de indikerer at solvarmeanlegget ikke fungerer optimalt.