GEOENERGI I VÅRA AKVIFÄRER

Malva Abugor-Ahlkrona

2013-04-04

Hydrogeokarta Uppsala för diskussionsunderlag.

Uttagsbrunn temperatur: +4 - 9°

Kallt grundvatten Uppvärmt grundvatten

Återföringsbrunn temperatur: +10- 15°

Akvifärlager - princip

KylbatteriFörvärmning av ventilationsluftVärmepumpar

Process - hur arbetar WSP med geoenergi

Källa: VAS-rådet rapport 6, 2009. Dricksvattenförekomster i Stockholms län

Från: Bonte, Matthijs et al, 2011. Underground Thermal Energy Storage: Environmental Risks and Policy Developments in the Netherlands and European Union. Ecology and Society 16 (1)

TACK!

• Läs mer:• Bonte, Matthijs et al, 2011. Underground Thermal Energy Storage: Environmental Risks and

Policy Developments in the Netherlands and European Union. Ecology and Society 16 (1)• Geotec och Svensk Geoenergi 2012:1. Geoenergin i samhället.• Rydel, Dominika A. 2013. Geoenergiborrhål som avviker och hamnar under en grannes fastighet. Gör de intrång i grannens äganderätt? Examensarbete vid Stockholms universitet, juridiska institutionen• Sommer et al 2013. Combining shallow geothermal energy and groundwater remediation. European Geothermal Congress 2013• VAS-rådet rapporter nr 6, 2009. Dricksvattenförekomster i Stockholms län. Prioriteringar för

långsiktigt skydd. ISSN 1653-8870

Malva Abugor-Ahlkrona, 070-6886256 malva.ahlkrona@wspgroup.se

Tillståndsprocessen

300 borrhålslager

Storskaliga geoenergilager

100-tal akvifärlager

Borrhålslager Akvifärlager

Typdata

Källa: Vägval Geoenergi - IVA

Ekonomisk översikt för olika lagringsalternativ

Process - hur arbetar WSP med geoenergi

Exempel – Arlanda akvifärlager

För värmning av landningsbanor och kylning av lokaler

Inga värmepumpar

Varm och kall sida skiljs åt av bergrygg

BONUSBILDER

Geoenergi är en hållbar energikälla

Geoenergi är en hållbar energikälla, jämförbar med fjärrvärme och fjärrkyla, enligt Energimyndigheten.

Inneboende energi – energiåtgång för tillverkning, transport och drift är ca fem gånger större för kylmaskiner jämfört med borrhålslager.

WSP projekt akvifärlager

Kvarteret Hunden i Luleå Scientologkyrkan i Arlöv

SAS Frösundavik Akvifärlager

Värmeproduktion 3,7 MW, Kylning 1,5 MW, pay-off 2-4 år

• Vinter - Uppvärmning med värmepump - Akvifären kyls

• Sommar - Kylning (frikyla) - Akvifären värms

• System COP - 7

• I drift sedan år 1987

(togs i drift 1989)

Förutsättningar Bara värmebehov

Direktväxlat högtemperaturlager + solfångare för lagerladdning och varmvatten + fjärrvärmekomplettering - golvvärme [Anneberg i Danderyd]

!. !.

!.

!.

!.

!.

!.

!.

!.!(

!(!(

!(

!(

!(!(

!(

!(!(

!(

!( !(

!(

kv Hästskon (bef, omprövning)

kv Trollhättan (ny)

Fortum (bef)

kv Grävlingen (ny)

0 40 8020 meter±Teckenförklaring

Brunnsanvändning

!( Kall

!( Varm

!. Övriga brunnar för akvifärkyla

term_pav_geoarena

Akvifärdjup

>20

- 20 - -15

-15 - -10

-10 - -5

-5 - 0

0 - +15

Akvifärlager inom WSP

2014 (beställning ca 1 Mkr vid årets start)

Gallerian och Rosenborg

Halmstad och Skövde

Nya kunder!

2013 (1 300 plus 200 plus 1600 blir 3,1 Mkr)

Gallerian (inlämnad ansökan, borrningar, provpumpning, avtal)

Rosenborg (provpumpning 1, 2)

IKEA mediacentral

2012 (700 plus 100 plus x plus 200 blir ca 1 Mkr)

Gallerian och Grävlingen/Hammaren (modelleringsarbeten)

Kvarteret Hunden

Rosenborg (anbud provpumpning)

2011 (1 Mkr)

Gallerian, Grävlingen/Hammaren (förstudie)

Kvarteret Hunden

Sollentuna Energi förstudie

2009

Arlöv scientologi

Flera förstudier, bl a Skanstull, Södertörns fjärrvärmeförbund

Gyllene 80 och 90-talet

SAS Frösundavik

WSP kan alla delar

Byggnadens förutsättningar, energikartläggnin och LCC

Hydrogeologi inklusive vattenskydd och modellering

Tillståndsansökan och MKB

Projektering

Projektledning

Från projektidé till färdig anläggning för akvifärlagerprojekt

FörstudieU

ngefärligt energi- och effektbehov

Hydrogeologiska förutsättningar (finns akvifär, temperatur, trolig brunnskapacitet)

Platsförhållanden (plats för brunnar, marktillgänglighet, rådighet över mark att placera brunnar på)

Hinder mot tillstånd (vattenskyddsområden, naturreservat mm)

Preliminär dimensionering och systemlösning

Preliminär kostnadsbedömning

Hydrogeologiska undersökningar och utvärdering i beräkningsmodell

Tillståndsansökan för vattenverksamhet

Slutlig projektering, installation, driftsättning och besiktning

Ny tjänst - process

Berlin och Bålsta

Tyska parlamentsbyggnaden i Berlin Två akvifärlager

Naturligt salthaltigt på 300 m djupt, för lagring av överskottsvärme, 70ºC

Sötvatten på 65 m djup, används för kylning, 5ºC

Bålstad räddningstjänst, utanför Enköping

Borrhålslager och solfångare ger tappvarmvatten under sommaren

Vintertid tas värme från borrhålslagret

Överskottsvärme från solfångare återladdar borrhålslagret

Undersökningar

Jordprovtagning med rördrivning

Installation av minst en provpumpningsbrunn

Genomförande av hydrauliskt test som provpumpning

Utvärdering av vattenkemidata avseende igensättning, korrosionsrisk

Magasinsanalys och utvärdering av termiska egenskaper, t ex i MODFLOW-miljö

Beräkning av akvifärens lagringskapacitet med optimal brunnsplacering

Läsa mer

Bonte et al, 2011, Underground Thermal Energy Storage, Environmental Risks and Policy Developments in the Netherlands and European Union)

Eriksson och Göräng 2013 – examensarbete om geoenergi vid Mälardalens högskola.

Geoenergi i samhället – Geotec 2012

IVA Geoenergi – underlagsrapport Vägval energi

Vi hjälper er med

•Förstudier•Lämpliga systemlösningar•Hela projekt•Förfrågningsunderlag

Från projektidé till färdig anläggning för borrhålslagerprojekt

FörstudieU

ngefärligt energi- och effektbehov

Geologi – jorddjup, bedömning av bergets värmeledningsförmåga

Eventuella hinder för tillstånd (tunnlar, planfrågor)

Preliminär dimensionering och systemlösning

Preliminär kostnadsuppskattning

Undersökningar och utvärderingP

rovborrning

Termiska responstester

Simulering, t ex i EED

Tillståndsansökan eller anmälan (olika i olika kommuner)

Slutlig projektering, installation, driftsättning och besiktning

Förutsättningar Värme & kylbehov

Värmepump + energilager (värme & kyla) i berg, ev med kompletterande värme(kyl)laddning av energilager med KMK & nålbatt. + frikyla(KMK) (+ solfångare för varmvatten) + solceller + spetsvärme från fj.värme / elpanna / oljepanna (bio) + spetskyla från VP i kyldrift

[lösningsvariant för ny färjeterminal i Värtan]

[lösningsvariant med solceller för Ideon GateWay i Lund]

Rostock – laddning och uttag ur akvifären

Rostock – i siffror

Akvifär mellan 10-30 m djup

55 meter mellan brunnarna

Hydrogeologiska undersökningar visar på hydraulisk konduktivitet 6 *10-5 m/s och 9 *10-5 m/s men varierande med djupet

Nedladdad värme i akvifärlager: 250-300 MWh per år

Återhämtad värme: 140-160 MWh per år

Solinstrålning: 1200-1400 MWh/år

Nyttogjord solenergi: 40-50% av instrålad energi

Investeringskostnad 1000 € varav solfångare och akvifärlager 700 €.

Rostock - systemskiss

Rostock – solfångaranläggning med akvifärlager

Tak täckta av solfångare, integrerade fönster

Sommartid produceras tappvarmvatten och överskottet laddas till akvifär

Vintertid uppvärmning från akvifär

Drifttaget år 2000

Källa: Schmidt et al, The Central Solar Heating Plant with Aquifer Thermal Energy Store in Rostock – Results after four years of operation

Energilager för fjärrkyla

Vintertid lagras kallt vatten i grundvattenmagasinet i Brunkebergsåsen (+3,5°C).April-juni frikyla från EdsvikenJuli-september frikyla från akviferlagret (temperaturen i Edsviken är för hög)3 000 kg miljöfarliga freoner försvinner från Sollentuna Sparar 2.000.000 kWh el och ökar omsättningen av vattnet i Edsviken.

Borehole Thermal Energy Storage – BTES

Aquifer Thermal Energy Storage - ATES

UTES - Underground Thermal Energy Systems

Miljöaspekter

Borrhålslager Köldbärare

Kortslutning av vattenförande system (igenfyllning av borrhål motverkar)

Elanvändning

Akvifärlager Konkurrerande vattenintressen som dricksvatten eller naturvärden

Förändrad vattenkemi som redoxförhållanden, salinitet mm

Kortslutning av akvifärer och nya flödesvägar (sällan)

Temperaturpåverkan på mikrobiologiska förhållanden (inte noterat hittills)

Påverkan på grundvattennivå kan ge stabilitets eller översvämningsproblem

Elanvändning

(Se även Bonte et al, 2011, Underground Thermal Energy Storage, Environmental Risks and

Policy Developments in the Netherlands and European Union)

Var är tekniken tillämplig?

Borrhålslager

• Överallt (beroende på markens/bergets värmeledningsförmåga)

• Bäst värmeutvinning från urberg

Akvifärlager

• Isälvsavlagringar - ”Rullstensåsar”

• Sedimentär berggrund

• 10-15 % av Sveriges yta (25-30 % av befolkningen).

Uttagsbrunn temperatur: +4 - 9°

Återföringsbrunn temperatur: +10- 15°

Akvifär med hög genomströmning – ensidigt uttag möjligt

KylbatteriFan coil

KylbafflarFörvärmning av ventilationsluft

Ta hand om oss

I år passerade vi det årliga resurstillskottet (de resurser som jorden återskapar varje år) den 20 augusti.

Beräkningar visar att vi kommer att passera samma punkt den 17 augusti nästa år, dvs tre dagar tidigare.

Skiktning i akvifär

Var är tekniken tillämplig?

Typdata

Lagringsprincip

Bild - Norconsult

Akvifärlager(ATES)

Sammanfattande jämförelse

Aspekt Borrhålslager Akvifärlager

Geologi Grunda berglägen av kvartsrikt urberg

Grundvattenförande formation t ex ås

Energileverans Baslast Baslast eller topplast

Förundersökningar Få (termiskt responstest) Flera (provpumpning, modellering, grundvattennivåer)

Miljörisker Läckage av köldbärare Ändrade grundvattennivåer

Tillstånd Oftast anmälningsplikt Tillstånd för vattenverksamhet (miljödom)

Återbetalningstid 4-6 1-3

Antal i Sverige 300 100