Brug af grundvandslagring på Bispebjerg Hospital. Den producerede varme opsamles i grundvandsmagasiner i undergrunden, således at 80% af varmeindholdet kan udnyttes i varmepumper i varmesæsonen.
Projektbeskrivelse
En udbredt løsning til køling i dag, både lokalt og til fjernkøling, er brug af eldrevne kompressor køleanlæg, som i mange tilfælde placeres på taget og hvor den producerede varme blot smides ud til omgivelserne.
Den løsning skal vi væk fra og her er brug af grundvandskøling et oplagt alternativ, der samtidigt har den fordel, at den producerede varme opsamles i grundvandsmagasiner i undergrunden ved såkaldt reinjicering, således at 80% af varmeindholdet kan udnyttes i varmepumper i varmesæsonen. Sådanne anlæg kaldes ATES systemer, hvor ATES står for Aquifer Thermal Energy Storage. Et anlæg af denne type blev i februar 2020 igangsat til Bispebjerg Hospital i København.
Allerede ved etableringen i februar 2020 var ATES systemet til Bispebjerg Hospital et ikonisk projekt, som virkelig illustrerede, hvad grundvandsvarme og -køle systemer kan bidrage med i praksis i kombination med varmepumper.
Der opnås meget betydelige energibesparelser sammenlignet med almindelig køling og fjernvarme. Typisk kan der opnås en 90% besparelse af energiforbruget til køling, og energiforbruget til opvarmning reduceres med 50%.
Dette er nærmere beskrevet i 2 Enopsol artikler, som gennemgår ATES anlægget i detaljer. Og herunder er vist en mere generel information om teknologien:
Introduktion til en række problematikker der er vigtige i forhold til ATES anlæg
Grundvandsboringer til ATES anlæg, der udnyttes til hhv. grundvands baseret køling og opvarmning skal under alle omstændigheder godkendes af myndighederne, som har til opgave at sikre at man undgår en negativ påvirkning af grundvandet i områder med særlige drikkevandsinteresser. Da grundvandet ikke påvirkes direkte af de varmevekslere, det sendes igennem inden det tilbageføres via en anden grundvandsboring, er det eneste forhold, der kan vække bekymring, at der sker en større temperaturændring af grundvandet. Normalt vil der være et krav om ikke at overskride et temperaturniveau på 20°C i grundvandet, hvor den normale temperatur typisk er 8°C.
Den normale måde at få accepteret brug af ATES anlæg på, er at bruge simuleringsmodeller til at bevise, at man kan sikre en såkaldt termisk balance på årsbasis for grundvandet. Her er kombinationen af grundvandskøling og så brug af grundvands varmepumper til at levere varme i varmesæsonen en oplagt løsning, som har bevist sin værdi i mange ATES projekter.
Og i den forbindelse vil forholdet ideelt være, at selvom grundvandskøling om sommeren giver en temperaturstigning, så vil en tilsvarende køling med varmepumper i varmesæsonen betyde, at man når ned på den normale grundvandstemperatur på 8°C, når året er gået.
Det er meget oplagt at anvende grundvandet til køleformål, hvis det kan lade sig gøre, fordi man både sparer meget energi til køling i sommerhalvåret og undgår larmende kompressoranlæg på taget, samtidigt med at man får sikret en opvarmning af grundvandet.
Hvis der ikke er kølebehov at dække, kan det være en mulighed at bruge termiske solfangere til at opvarme grundvandet i sommerperioden, således at man i varmesæsonen stadigvæk har mulighed for at opnå en meget effektiv varmepumpedrift ved hjælp af det opvarmede grundvand.
Under alle omstændigheder er det afgørende, at de installationer man kobler ATES-anlægget sammen med fungerer efter hensigten. Det vil sige at køleanlægget i de tilknyttede bygninger virkeligt sikrer en tilpas opvarmning af kølevandet og at de varmeanlæg, som varmepumperne skal levere varme til, også kører med en god lavtemperaturdrift.
Inden for ATES-anlæg er der som nævnt tradition for at man begrænser opvarmningen af grundvandet til maksimalt 20°C. Der er dog eksempler på anlæg, hvor man har varmet op til 30°C uden problemer. Dette tyder det på, at Naturstyrelsen godt vil tillade, i starten nok baseret på dispensationsansøgninger. Hvis dette i fremtiden kan blive normal praksis, så kan rentabiliteten forbedres betydeligt, da man så kan klare sig med færre grundvandsboringer for at opnå den samme energiomsætning.
Afslutningsvis skal også lige berøres forhold vedr. varmetab fra ATES varmelageret. Erfaringen er, at grundvandet normalt ligger ret stabilt og at der ikke er risiko for at opvarmet grundvand er væk, inden det skal udnyttes i varmepumperne efter typisk et halvt år. Faktisk er der erfaringer fra nogle ATES-anlæg, hvor man mest har udnyttet grundvandet til køleformål, at der over en længere årrække sker en langsom temperaturøgning af grundvandsmagasinet. I princippet vil der selvfølgelig være et vist varmetab fra et grundvandsmagasin, der er varmet 20 – 30°C op i forhold til omgivelserne. Men da der er tale om et meget betydeligt volumen, så er det sådan, at det er svært for varmen at slippe væk på f.eks. et halvt til et helt år. Samtidigt er der en effekt af at grundvandsmagasiner, der både varmes op og køles af til en vis grad kan få noget af et muligt varmetab igen i forbindelse med afkølingsperioden, ligesom man ser det ved store damvarmelagre, der virker på sæsonbasis.
Organisering
Projektet er udført af specialistfirmaet Enopsol der har udført 40 ATES anlæg forskellige steder i Danmark, blandt andet Til Københavns Lufthavn, og løsningen kombineres med fjernvarme fra HOFOR.
Vurdering og beskrivelse af bæredygtighed
Der opnås meget betydelige CO2 besparelser sammenlignet med normale køle- og varmeløsninger.