Nyheter 30. november 2018

Slik kan campus få smarte energiløsninger

Brønnpark med grunnvarme, bygningsintegrerte solceller og egen varmepumpesentral? Et omfattende utredningsarbeid viser at det finnes flere muligheter for smart styring av egen energibruk og lagring av overskuddsenergi ved framtidens NTNU.

Illustrasjon av energieffektivisering

Skrevet av: May Brit Leirtrø Røstad

Med støtte fra Enova har NTNU siden mai jobbet sammen med eksterne konsulenter fra Asplan Viak og Multiconsult for å utrede smarte energiløsninger på Gløshaugen. De har sett nærmere på om det er mulig å få ned energiforbruk og effekttopper, på hvordan mest mulig av energien kan produseres selv, og om det er mulig å styre og eventuelt lagre energien. Dette er i tråd med uttalt mål for ny campus om å legge til rette for ambisiøse miljøløsninger (se faktaboks). Motivasjonen til NTNU er å spare både penger og miljø gjennom smartere bruk, produksjon og styring av energi og effekt. NTNU vil gjøre dette på en samfunnsmessig ansvarlig måte, noe som blant annet innebærer å ha et helhetsperspektiv på energisystemene.

Les tidligere artikkel: Skal utrede smarte energiløsninger for ny campus

Dette har man undersøkt for å finne smarte energiløsninger på Gløshaugen:

Energibruk og passive tiltak

Energieffektivisering i eksisterende og ny bygningsmasse vil være et viktig steg på veien til å nå Stortingets ambisiøse miljøplaner for campus Gløshaugen.

Man har sett på dagens behov for varme og elektrisitet og beregnet hva behovet vil være etter nybygging og ombygging. En ser at utvidelse av campus Gløshaugen ikke nødvendigvis forutsetter et behov for mer energi eller effekt totalt sett, om man holder et høyt nok ambisjonsnivå for energieffektivisering og passive tiltak. Med passive tiltak menes ikke bare bedre isolerte vegger og vinduer, men også ting som å bedre varmegjenvinning i ventilasjonssystem, mer energieffektive vifter, og fjerning av unødvendig og gammelt utstyr som bruker strøm.

– For å oppnå det høye ambisjonsnivået, kreves det god planlegging nå som vi er i tidlig fase av campussamlingen. Det krever også en helhetstenking utover det som vanligvis gjøres i byggeprosjekter, og for campus Gløshaugen må vi se løsningene utover det enkelte bygg. Å oppgradere eksisterende bygningsmasse vil redusere energibehovet vesentlig. Videre vil nye bygg være mer energieffektive enn gamle bygg, fordi selve bygget og de tekniske systemene vil være langt mer effektive enn i eldre bygg, sier Christian Solli, miljørådgiver ved NTNU og primus motor for utredningsarbeidet.

Situasjonsbilde fjernvarme og elektrisitet

Smart lagring og styring av energi (Energihub)

Utredningen av smart lagring og styring av energi viser både en kostnadsbesparelse og en miljøgevinst om man får til å flytte varme fra sommer til vinter. På sommeren er det overskudd av varme både i NTNU sitt interne varmenett og i Statkrafts eksterne fjernvarmenett.

– Hvis vi kan flytte denne til vinteren og redusere forbruk av varme på vinterstid, vil man kunne spare både penger, miljø og utnytte eksisterende infrastruktur for varmeleveranse på en bedre måte, forteller Solli.

Utredningene viser at dette kan være mulig å få til. For eksempel gjennom et sesonglager for varme basert på en park av grunnvarmebrønner. En slik park kan ses på som en «termos i fjellet». Et lager må ha en ganske stor størrelse for at det skal fungere som tiltenkt. I utredningen har man regnet med et 95 ganger 70 meter rutenett, med cirka 300 brønner cirka 120 meter ned i bakken. Siden brønnene er tenkt å ligge under jorda, vil man i utgangspunktet ikke se noe til dem. Plassering er imidlertid avhengig av egnede grunnforhold. Lageret er opprinnelig tenkt i berggrunn, men det kan også være mulig å lagre i leire.

Geoteknisk evaluering grunnvarmebrønner

– Det er også gevinst å hente ut ved å jevne ut varmebehovet på times- og dagsbasis, spesielt i de kaldeste periodene. Etablering av et korttids varmelager i form av en stor isolert vanntank ble derfor utredet, forteller miljørådgiveren.

En del av prosjektet gikk også ut på å etablere en modell for å forutse behovet for elektrisitet og innkjøpt fjernvarme på campus time for time, og så se på hvordan behovet for innkjøpt fjernvarme effekt kan reduseres med varme som er forhåndslageret.

Solli sier at det også kan være aktuelt å teste ut et batteri koblet til NTNUs interne høyspentnett på samme måte som et termisk lager.

Sesongvarmelager Stadtwerke München

Egenproduksjon av energi på campus: Solceller, solvarme og varmepumpe

I utredningene knyttet til egenproduksjon av energi, har man sett nærmere på solceller, solvarme og varmepumper. Varmepumpe er nødvendig for å heve temperaturen fra et eventuelt sesonglager. Hvis man lagrer energi i bakken, så vil ikke denne holde høy nok temperatur til å kunne brukes direkte i varmenettet på campus for å varme opp gamle bygninger på de kaldeste dagene.

Varmekildene som varmer opp campus i dag, for eksempel radiatorer, krever ofte temperaturer helt opp i 90 grader. For å avgi nok varme må temperaturen i varmesløyfen være høy nok, og en varmepumpe kan bidra til å heve temperaturen fra varmelageret til varmesløyfen. På sikt, om alle bygg på Gløshaugen renoveres til høyere energiklasse, kan man tenke seg et varmesystem hvor det ikke er behov for så høye temperaturer.

En vesentlig del av undersøkelsene har vært knyttet til å finne ut hvor mye strøm som er mulig å produsere ved campusen ved installasjon av solceller. Både produksjon på egnede eksisterende bygninger og planlagte nye bygg ble utredet, og det kom frem at det er mulig å produsere nesten 6 GWh strøm på campus.

Grunnlag for videre arbeid

Arbeidet er nå avsluttet, og konklusjonene fra konseptutredningen sammenfattes i en egen rapport. Den vil kunne brukes i utviklingen av ny campus der det er mulig og for å utvikle egne interne energisystemer videre.

– Jeg håper at rapporten kan støtte opp under NTNUs strategi og planer for å redusere klimafotavtrykket fra energibruk. Og at vi kan jobbe videre med mange av de elementene som kom opp for å få ned energiforbruket, og for å intensivere arbeidet med egenproduksjon av energi og på smart lagring og styring. Vi har pågående initiativ for å jobbe videre med alle disse områdene, sier Solli.

Han håper også at noen av konklusjonene fra utredningen som er gjort for Gløshaugen kan overføres og eventuelt utredes videre ved NTNUs andre campuser.

Miljørådgiver Christian Solli ved NTNU

Fakta

Om NTNUs miljøambisjon i ny campus

Et uttalt mål for ny campus er å legge til rette for ambisiøse miljøløsninger. I et anmodningsvedtak fra Stortinget i Statsbudsjettet 2017 står det blant annet: «Stortinget ber regjeringen legge til rette for at den nye campusen på NTNU utvikles med ambisiøse miljøløsninger inkludert bygningsmasse som produserer mer energi enn den bruker, utslippsfrie transportløsninger og annen infrastruktur som kan stimulere til både ny forskning og nye arbeidsplasser». 

Om konseptutredningen «Smarte energiløsninger for campus Gløshaugen»

Som følge av anmodningen sendte NTNU i mars i år inn en søknad til Enova, kalt «Smarte energiløsninger for campus Gløshaugen». I begynnelsen av mai fikk NTNU positivt svar om støtte fra Enova til å lage en konseptutredning. Med dette ønsker man å se på om det er mulig å få ned energiforbruk og energitopper, se på hvordan mest mulig av energien kan produseres selv, og om det er mulig å styre og eventuelt lagre energien.

Konseptutredningen gir kunnskap som sikrer at ny campus Gløshaugen henter ut de kostnadsmessige, energimessige og miljømessige gevinstene som kan ligge i samspillet mellom ulike (nye og eksisterende) bygg og tekniske systemer på en ansvarlig måte.

Sluttrapporten blir i løpet av 2018 levert til Enova og utredningene brukes som kunnskapsunderlag for den videre campusutviklingen.

Enova

Enova SF ble opprettet i 2001 for å bidra til omlegging av energibruk og energiproduksjon. Selskapet holder til i Trondheim, har 75 medarbeidere, og eies av Klima- og miljødepartementet.

Enovas mål er å bidra til:

• Reduserte klimagassutslipp som bidrar til å oppfylle Norges klimaforpliktelser for 2030[6].

• Økt innovasjon innen energi- og klimateknologi tilpasset omstillingen til lavutslippssamfunnet.

• Styrket forsyningssikkerheten gjennom fleksibel og effektiv effekt- og energibruk.

Enova støtter utvikling av energi- og klimateknologi, energieffektive løsninger, og energitiltak som bidrar til økt forsyningssikkerhet. Dette gjøres hovedsakelig gjennom programmer som tilbyr finansiell støtte rettet mot de områdene hvor det kan dokumenteres størst effekt i form av reduserte klimagassutslipp, spart, omlagt eller produsert energi.