Bachelor  of  Science  Thesis  

KTH  School  of  Industrial  Engineering  and  Management  Energy  Technology  EGI-­‐2013  SE-­‐100  44    STOCKHOLM  

       

Solenergi  och  värmelagring  i  kvarteret  Lagern    

Lina  Börjeson  Frida  Rogberg  

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  II  

 

   

 

  Bachelor  of  Science  Thesis  EGI-­‐2013  

 

Solenergi  och  värmelagring  i  kvarteret  Lagern  

          Lina  Börjeson  

Frida  Rogberg  Approved  

 Examiner  

Catharina  Erlich  Supervisor  

Nenad  Glodic     Commissioner  

 Contact  person  

 

     

  III  

Abstract    Humanity  stands  before  a  huge  challenge  to  lower  its  emissions  of  carbon  dioxide  and  its  use  of  energy  at  the  same  time  as  the  global  population  is  rising  and  the  developing  countries   are   being   industrialized.   A   lot   of   newly   built   buildings   are   due   to   this  challenge,   designed   to   be   more   energy   efficient   but   also   use   renewable   energy  resources   instead   of   pollutant   fossil   fuels.   Solar   energy   is   one   of   the   purest   forms   of  energy  that  exists  in  abundant  amounts,  which  is  why  it  is  most  likely  that  it  could  come  to  play  a  major  part  in  the  future  energy  market.    

 

The   main   purpose   of   this   report   is   to   investigate   the   possibility   to   implement   a  sustainable  energy  system  with  solar  thermal  heat  and  heat  storage  as  main  sources  of  energy   in   the   neighbourhood   “kvarteret   Lagern”,   which   is   the   area   where   the   old  football   stadium   “Råsunda   Stadion”   was   located.   New   developments   within   different  heat  storage  techniques  have  opened  up  new  approaches  to  enable  buildings  an  all  year  round   heat   supply   from   solar   energy.   This   report   will   focus   on   heat   storage   in  boreholes.    

 

At  the  present  there  is  only  a  preliminary  plan  of  how  the  neighbourhood  is  supposed  to  be  designed.  This  plan  has  been  used  in  all  the  calculations  regarding  the  potential  areas  where  solar  collectors  and  a  heat  storage  system  could  be  integrated.  The  solar  collector  area  has  been  maximized  according  to  these  conditions  to  be  able  to  maximize  the  use  of  solar  energy   in  “kvarteret  Lagern”.  The  results  show  that  the  energy  from  the  solar  collectors   would   supply   the   total   demand   of   heat   energy   during   May   to   September,  where   the  potential  heat  excess  would  be  stored   in   the  boreholes   to  be  extracted  and  used  during  the  winter.    

 

The  heat   storage   system   that  has  been  designed   for   “kvarteret  Lagern”   consists  of  36  boreholes.  The  borehole  system  has  the  potential  to  store  977  MWh  per  year  where  the  heat  losses  are  estimated  to  be  around  44  percent.  The  heat  excess  that  would  be  stored  during   the   summers  will   enable  611  MWh  of   heat   to   be   extracted   and  used   from   the  boreholes  during  the  winter.    

 

The   result   of   the   economic   calculations   and   the   sensitivity   analysis   show   that   an  implementation   of   this   type   of   energy   system   in   “kvarteret   Lagern”,   would   lead   to  positive   net   present   values   and   therefore   be   a   profitable   investment.   They   also   show  that   the   payback   time   is   significantly   shorter   than   the   lifetime   period   of   the   solar  collectors.      

  IV  

Sammanfattning    En   stor  utmaning   som  människan   står   inför  är   att  minska  utsläppen  av  koldioxid  och  minska   energianvändningen,   samtidigt   som   jordens   befolkning   ökar   och  utvecklingsländer   industrialiseras.   Många   nybyggnationer   som   sker   idag   är   därför  anpassade  till  att  vara  mer  energieffektiva  samt  utnyttja   förnybara  energikällor.  En  av  de  renaste  formerna  av  energi  är  solenergi  som  är  en  outtömlig  resurs  och  således  en  av  de   främsta   energikällorna   som   antagligen   kommer   spela   en   mycket   stor   roll   i  framtidens  energimarknad.    

 

Rapportens  huvudsakliga  syfte  är  att  integrera  ett  hållbart  energisystem  med  solvärme  och  säsongsvärmelagring  som  energikälla  i  det  ännu  ej  byggda  kvarteret  Lagern,  vilket  kommer   ligga   i   området   där   gamla   Råsunda   stadion   låg.   Utvecklingen   av   olika  värmelagringstekniker   har   öppnat   nya   vägar   för   storskalig   uppvärmning   året   om   av  byggnader  med  solvärme.  Energilagring   i  borrhålsystem  är  den   teknik  som  rapporten  kommer  att  utreda.    

 

Det   finns   i  dagens   läge  endast  en  preliminär  detaljplan  över  hur  kvarteret  Lagern  kan  komma  att  utformas.  Denna  detaljplan  har  använts  som  underlag  för  att  dimensionera  hur  stor  solfångararea  som  kan   integreras   i  området.  En  maximering  av  solfångararea  har  beräknats  utifrån  dessa  förutsättningar  för  att  maximera  användningen  av  solenergi  i  området.  Resultatet  visar  att  den  energi  som  produceras  av  solfångararean  täcker  det  hela  värmeenergibehovet  under  maj   till   september.  Under  dessa  månader  produceras  även  överskottsvärme  som  kan  lagras  för  att  användas  under  vinterhalvåret.    

 

Ett  borrhålslagersystem  har  tagits  fram  som  består  av  36  borrhål.  Detta  system  har  en  uppskattad   lagringskapacitet   på   977   MWh   per   år   där   förväntade   värmeförlusterna  beräknas   ligga   runt   44   procent.   Lagring   av   värmeöverskottet   som   produceras   under  sommaren  möjliggör   därför   att   611  MWh   solenergi   kan   utvinnas   från   borrhålslagret  under  vinterhalvåret.    

 

Resultatet   för  de  ekonomiska  kalkylerna  visar  att  en   implementering  av  ett  solvärme-­‐  och   borrhålsvärmelagringssystem   i   kvarteret   Lagern   är   en   lönsam   investering   som  kommer  att  återbetala  sig  långt  innan  solfångarnas  livslängd  har  passerat.    

 

 

 

 

  V  

Förkortningar  och  Nomenklatur  

Förkortningar  

 

Förkortningar Betydelse

Atemp      Arean  av  samtliga  våningsplan  som  skall  uppvärmas  till  mer  än  10°C  

BOA   Boarea  

BTA   Brutto  Total  Area    

EED   Earth  Energy  Designer    

EI   Energimarknadsinspektionen  

EU Europeiska  Unionen

FoU Forskning  och  Utveckling

IEA International  Energy  Agency  

IPCC Intergovernment  Panel  on  Climate  Change  

KPI Konsument  Pris  Index

LOA   Lokalarea  

NASA National  Aeronautics  and  Space  Administration

REN  21 Renewable  Energy  Policy  Network  for  the  21st  century  

ROT Reparation,  Ombyggnad  &  Tillbyggnad  

SCB Statistiska  Centralbyrån

SEK Svenska  kronor  

SGU Sveriges  Geologiska  Undersökning

SMHI Sveriges  Meteorologiska  och  Hydrologiska  Institut

UO  SRML  University  of  Oregon  –  Solar  Radiation  Monitoring  Laboratory  

WRI World  Resources  Institute

WWF World  Wildlife  Fund/Världsnaturfonden

  VI  

Nomenklatur  

 

Storhet   Beteckning   Enhet  

A   Area   m2  

a   Temperatur  ledningskoefficient   m2/s  

ai   Kassaflöde  för  period  i   SEK  

B   Besparing   SEK  

b   Bredd   m  

c   Värmekapacitet   J/(m3∗K)  

cp   Specifik  värmekapacitet   J/(kg∗K)  

Dm  Avstånd  markyta  -­‐-­‐>  klotets  centrum   m  

d   Avstånd   m  

E   Energi   Wh  

e   Energibehov   Wh/(månad,m2)  

G   Grundinvestering   SEK  

H   Borrhålsdjup   m  

h   Värmeförlustfaktor   -­‐  

Imånad  Infallande  solstrålning  för  given  månad   Wh/m2  

i   Tidsperiod   år  

K   Kostnad   SEK  

l   Solfångarens  längd   m  

m   Massa   kg  

N   Tidsperiod   dagar  

Nborrhål   Antal  borrhål   -­‐  

n   Ekonomisk  livslängd   år  

NPV  Net  Present  Value/Nettonuvärde   SEK  

Q   Värme   J  

  VII  

R   Karaktäristiska  längden   m  

R0   Borrhålsradie   m  

r   Kalkylräntan   %  

ΔT   Temperaturskillnad   Celsius  

T   Temperatur   Celsius  

Tm   Medeltemperatur   Celsius  

t   Tid   timmar  

ts  Brytningstid  mellan  transient  och  stationärt  förhållande   sekunder  

V   Volym   m3  

γ   konstant   -­‐  

λ   Värmeledningsförmåga   W/(m∗K)  

ρ   Densitet   kg/m3  

 

   

  VIII  

 

Innehållsförteckning    Abstract   III  Sammanfattning   IV  Förkortningar  och  Nomenklatur   V  Förkortningar   V  Nomenklatur   VI  

Innehållsförteckning   VIII  Figurer   X  Tabeller   X  1.   Introduktion   1  1.1   Energifrågan  i  allmänhet   1  1.1.1   Temperaturförändring   1  1.1.2   Vision  Stockholm  -­‐  Fossilbränslefri  stad  år  2050   2  

2.   Syfte  och  Mål   3  2.1   Problemformulering   3  2.2   Frågeställningar   4  2.3   Delmål   4  

3.   Litteraturstudie   4  3.1   Solenergi   5  3.2   Teknik   7  3.2.1   Solvärmetekniker   7  3.2.1.1   Plana  solfångare   8  3.2.1.2   Vakuumrörsolfångare   9  3.2.1.3   Verkningsgrad  hos  solfångare   10  3.2.1.4   Placering  av  solfångare  i  värmesystemet   12  

3.2.2   Värmelagring   13  3.2.2.1   Värmelagringsmaterial   13  3.2.2.2   Värmelagringstekniker  för  säsongslagring   14  3.2.2.2.1   Lagring  i  bergrum   14  3.2.2.2.2   Borrhålslager   17  3.2.2.2.3   Lerlager   19  3.2.2.2.4   Akviferlager   19  

3.2.2.3   Tidigare  projekt  inom  värmelagring   19  3.3   Ekonomi   20  3.3.1   Kalkylmetoder   20  3.3.1.1   Nuvärdesmetoden   20  3.3.1.2   Payback  –  metoden   21  

3.3.2   Styrmedel   22  3.3.2.1   Solvärme  och  styrmedel   22  

3.3.3   Energipriser   23  3.3.3.1   Fjärrvärmepriser   23  3.3.3.2   Fjärrvärme  i  framtiden   24  

3.3.4   Kostnader   24  3.3.4.1   Solfångare   25  3.3.4.2   Värmelagring   26  3.3.4.3   Underhålls-­‐  och  driftskostnader   26  

3.3.5   Inflation   26  3.4   Kvarteret  Lagern   27  

  IX  

3.4.1   Termiska  egenskaper   28  3.4.2   Detaljplan  kvarteret  Lagern   29  3.4.3   Nuvarande  energianvändning  Solna  Kommun   30  3.4.3.1   Förväntad  energianvändning  kvarteret  Lagern   31  

4.   Metod   33  4.1   Arbetsmodell   34  4.2   Begräsningar   34  4.3   Antaganden   35  4.4   Olika  parametrar  och  beräkningssteg  i  modellen   37  4.4.1   Disponibel  area  samt  dimensionering  av  area  för  solfångare  och  borrhålslagring   37  4.4.2   Solinstrålning   37  4.4.3   Energiutvinning  från  solfångare   38  4.4.4   Energilagring  i  borrhål   38  4.4.5   Kontors-­‐  och  bostadshusens  energibehov   40  4.4.6   Ekonomiska  kalkyler   41  4.4.6.1   Kassaflöden   42  4.4.6.2   Nuvärdesmetoden   43  4.4.6.3   Payback-­‐metoden   43  

4.5   Känslighetsanalys   43  5.   Resultat,  diskussion  och  känslighetsanalys   46  5.1   Resultat  och  diskussion  för  utvunnen  energi  från  solfångaranläggningen   46  5.2   Resultat  och  diskussion  för  jämförelse  av  värmebehov  och  värmeproduktion   48  5.3   Resultat  och  diskussion  för  lagring  av  energi  i  borrhål   50  5.4   Resultat  och  diskussion  för  de  ekonomiska  kalkylerna   54  5.5   Diskussion  av  hållbarhetsaspekter   57  5.6   Resultat  av  känslighetsanalys   57  5.7   Slutdiskussion   61  

6.   Slutsatser   62  7.   Förslag  till  framtida  arbeten   63  8.   Litteraturförteckning   65  9.   Bilaga   74  9.1   Bilaga  1  –  Detaljplan  kvarteret  Lagern   74  9.2   Bilaga  2  –  Soldata  kvarteret  Lagern   75  9.3   Bilaga  3  –  Fjärrvärmescenarion   76  9.4   Bilaga  4  –  Indata  till  Energy  Earth  Designer   78  9.5   Bilaga  5  –  Tabell  över  energitillförseln  under  ett  år  i  kvarteret  Lagern   79    

     

     

  X  

Figurer    Figur  1.  Utsläpp  i  Stockholm  (Miljöförvaltningen,  2010)   3  Figur  2.  Instrålning  och  reflektion  (Nordell  &  Söderlund,  2006)   6  Figur  3.  Solens  infallsvinkel  i  Råsunda  (UO  SRML,  2013)   7                        Figur  4.  Plan  solfångare  (Kalogirou,  2004)   9  Figur  5.  Vakuumrörsolfångare  (Kalogirou,  2004)   10  Figur  6.  Verkningsgradkurva  (Andrén,  2011)   11  Figur  7.  Energiflödet  och  värmeförlusterna  i  en  solfångare  (Andrén,  2011)   11  Figur  8.  Plana,  vakuumrörs  samt  pool  solfångares  verkningsgrad  i  förhållande  till  

temperaturdifferensen  mellan  solfångarens  medeltemperatur  och  omgivande  luft  (Andrén,  2011)   12  

Figur  9.  Statistik  över  fjärrvärmepris  (Svensk  Fjärrvärme,  2012)   23  Figur  10.  Inflationsprognos  enligt  KPI  (Sveriges  riksbank,  2013)   27  Figur  12.  Exempel  på  fasadutformning  mot  söder  skala  1:1000  (Solna  stad,  2011a)   28  Figur  13.  Värmeledningsförmåga  för  olika  magmatiska  bergarter  (Sundberg,  1991)   29  Figur  14.  Stockholms  befolkningsmängd  (SCB,  2013b)   31  Figur  15.  Flödesschema  över  tillvägagångssättet   34  Figur  16.  Utveckling  i  fjärrvärmepris  enligt  scenario  1  och  2   42  Figur  17.  Jämförelse  av  värmebehov  och  värmeproduktion  i  kvarteret  Lagern   49  Figur  18.  Förslag  till  placering  av  borrhålslager  i  kvarteret  Lagern   51  Figur  19.  Bild  över  det  rektangulära  borrhålslagret   52  Figur  20.  Fördelning  av  energitillförsel   53  Figur  21.  Ekonomikalkyler  scenario  1   55  Figur  22.  Ekonomikalkyler  scenario  2   56  Figur  23.  Nettonuvärdet  för  olika  scenarion   61  Figur  24.  Detaljplan  kvarteret  Lagern,  skala  1:1000  (Wallin,  2013)   74      Tabeller    

Tabell  1.  Borrhålslager  Emmaboda   20  Tabell  2.  Prissättning  av  fjärrvärme  för  bostäder   24  Tabell  3.  Prissättning  av  fjärrvärme  för  lokaler   24  Tabell  4.  Priser  för  plana  solfångare   25  Tabell  5.  Priser  för  vakuumrörssolfångare   25  

  XI  

Tabell  6.  Arealer  kvarteret  Lagern   30  Tabell  7.  Data  fastigheten  Farao  20   31  Tabell  8.  Månadsfördelning  värme-­‐  &  varmvattenanvändning  i  kontorshuset   32  Tabell  9.  Månadsfördelning  värme-­‐  och  varmvattensanvändning  i  bostadshusen   33  Tabell  10.  Störning  av  olika  inparametrar,  känslighetsanalys  för  energiberäkningar   44  Tabell  11.  Störning  av  olika  inparametrar,  ekonomisk  känslighetsanalys   45  Tabell  12.  Dimensionering  av  solfångare   46  Tabell  13.  Energiutvinning  från  de  olika  solfångarareorna   47  Tabell  14.  Energidifferens   49  Tabell  15.  Dimensionering  av  ett  borrhålslagersystem  i  kvarteret  Lagern   51  Tabell  16.  Ekonomi  solfångare   54  Tabell  17.  Ekonomi  borrhål   54  Tabell  18.  Känslighetsanalys  för  solfångararea  och  verkningsgrad   57  Tabell  19.  Känslighetsanalys  för  solfångararean,  verkningsgraden,  andel  utvunnen  

energi  från  borrhålslagret  samt  värmeenergibehovet.   58  Tabell  20.  Känslighetsanalys  för  fjärrvärmescenario  1   59  Tabell  21.  Känslighetsanalys  för  fjärrvärmescenario  2   59  Tabell  22.  Soldata  för  kvarteret  Lagern   75  Tabell  23.  Fjärrvärmepriser   76  Tabell  24.  Ekonomi  fjärrvärme   77  Tabell  25.  Indata  för  EED   78  Tabell  26.  Energitillförseln  under  ett  år  i  kvarteret  Lagern   79  

  1  

1. Introduktion  

Gamla  Råsunda  stadion  håller  på  att  rivas  och  området  kommer  att  bebyggas  med  ett  nytt   bostadskvarter   och   ett   nytt   kontorshus   (Solna   Stad,   2011a).   Denna   rapport  kommer   på   uppdrag   av   Teknikmarknad   att   undersöka   möjligheten   att   integrera   ett  solvärme-­‐  och  värmelagringssystem   i  detta  område,   för   att  möjliggöra  en  mer  hållbar  och  klimatvänlig  energiförsörjning.      Området   vid   gamla   Råsunda   stadion,   även   kallat   kvarteret   Lagern,   har   goda  förutsättningar   för   att   använda   sig   av   solenergiförsörjning.   Detta   på   grund   av   att   det  finns  få  närliggande  byggnader  som  kan  orsaka  skuggning  samt  att  kontorsbyggnaden  och   vissa   av   bostäderna   kommer   ha   fasader   som   är   riktade   mot   söderläge,   vilket  möjliggör  för  en  hög  solinstrålning.  Denna  energi  kan  tas  tillvara  på  genom  att  installera  solfångare  på  byggnaderna,  både  på  tak  samt  genom  integration  i  fasaden.      Utvecklingen   av   olika   värmelagringstekniker   har   öppnat   nya   vägar   för   storskalig  uppvärmning   året   runt   av   byggnader   med   solvärme,   där   ombyggnad   av   befintliga  bergrum   och   borrhålslagring   är   två   av   dessa   alternativ.   Genom   en   installation   av   en  värmelagringsteknik   som   tar   till   vara   på   den   överskottsvärme   som   solfångaren  producerar  under  sommaren,  kan  det  därmed  uppnås  en  större  värmeförsörjning  som  kommer  från  solen  under  vinterhalvåret.    

1.1 Energifrågan  i  allmänhet  

Fossila  bränslen  förser  80  procent  av  världens  totala  energikonsumtion  (REN21,  2012),  där   koldioxiden   som   bildas   vid   förbränning   står   för   80   procent   av   totala  koldioxidutsläppen   (Världsnaturfonden   WWF,   2013a).   Jordens   befolkningsmängd  förväntas  att  nå  över  9.3  miljarder  människor  år  2050  (Förenta  Nationerna,  2011)  detta  tillsammans  med  ett  energisystem  där  den  största  energikällan  är  fossila  bränslen  är  i  framtiden   inte   hållbart.   Brundtland   kommissionen   definierade   år   1987   begreppet  hållbar   utveckling   som   "en   utveckling   som   tillfredsställer   dagens   behov   utan   att  äventyra   kommande   generationers   möjligheter   att   tillfredsställa   sina   behov"  (Regeringskansliet,  2012).  Vid  en  oförändrad  konsumtion  av   fossila  bränslen  kommer  den   globala   produktionen   av   energi   att   nå   sin   topp   runt   år   2018,   för   att   kunna  säkerställa   en   stabil   energiförsörjning   för   framtida   generationer   krävs   det   således   en  ordentlig  och  snar  satsning  på  förnybar  energi  (Sverdrup,  2013).      

1.1.1 Temperaturförändring  

Det   senaste   århundradet   har   jordens   medeltemperatur   ökat   med   0.6   grader   (SMHI,  2013),  detta  är   till   stor  utsträckning  på  grund  av  de  ökade  halterna  av  växthusgaser   i  

  2  

atmosfären.  Enligt  Världsnaturfonden  har  människan  sedan  början  av  den   industriella  revolutionen   släppt   ut   2.3   biljoner   ton   CO2   i   atmosfären   varav   häften   av   detta   har  tillkommit   under   de   senaste   30   åren   (Världsnaturfonden   WWF,   2013b).   Totalt   har  mängden  växthusgaser  ökat  med  35  procent  sedan  mitten  av  1700-­‐talet,  där  de  största  bidragande   orsakerna   har   varit   förbränning   av   fossila   bränslen   samt   skövling   av  världens  skogsområden  (Baumert  m.fl.,  2005).    FN:s   klimatpanel   IPCC   har   beräknat   jordens   kommande   medeltemperaturökning   per  decennium  till  mellan  0.1  -­‐  0.2  grader  Celsius  (IPCC,  2007).  Många  forskare  är  eniga  om  att   mängden   av   koldioxid   i   atmosfären   måste   minska   till   nivåer   under   350   ppm  (Rockström  m.fl.,  2009)  om  jorden  ska  undgå  en  global  temperaturökning  på  2  grader  Celsius.  Utan  ordentliga  globala  åtgärder  mot  växthusgaserna  kommer  2°C-­‐senariot  att  bli   en   verklighet   redan   år   2050   (Europeiska   Kommissionen,   2011).   Fram   till   dess  kommer   temperaturökningen   att   ha   lett   till   stora   irreversibla   klimatförändringar   så  som   minskade   polarisar,   stigande   havsnivåer   samt   förändrade   nederbördsmönster  (Energimyndigheten,  2009a).  

1.1.2 Vision  Stockholm  -­‐  Fossilbränslefri  stad  år  2050  

För   att   hantera   den   nuvarande   utsläppstrenden   har   Europeiska   Kommissionen   tagit  fram   en   färdplan   för   hur   EU   ska   nå   en   konkurrenskraftig   och   koldioxidsnål   ekonomi  fram   till   år   2050,   där   utsläppen   ska  minska  med   80-­‐95   procent   i   jämförelse  med   år  1990  (Europeiska  Kommissionen,  2011).  Enligt  nya  publikationer  från  IEA  tros  Sverige  klara   sina   åtagande   i   Kyotoprotokollet   med   god   marginal   genom   att   år   2020   ha  reducerat   sina   utsläpp   av   växthusgaser   med   17   procent   jämfört   med   år   1990   (IEA,  2013).  Utöver  detta  har  Sverige  satt  upp  flera  egna  miljömål  (Miljömål,  2012)  som  bland  annat  innefattar  att  begränsa  sin  klimatpåverkan.  Ett  sätt  att  göra  detta  sammanfattas  i  en   nationell   strävan   att   ha   noll   nettoutsläpp   av   växthusgaser   år   2050   (IEA,   2013,  Länsstyrelsen  i  Stockholms  län,  2012).    Visionen  är  att  Stockholm  ska  vara  den  stad  i  Sverige  som  i  framtiden  ska  ta  täten  i  ett  mer  klimatanpassat   samhälle,  där  målet  är  att  minska  stadens  energianvändning  med  50  procent  och  vara  helt  fri  från  fossila  bränslen  innan  år  2050  (Stockholm  Stad,  2013).  År  2010  blev  Stockholm  vald  till  Europas  första  Miljöhuvudstad,  dels  på  grund  av  dess  2050-­‐vision   men   även   på   grund   av   att   staden   år   2005   lyckats   reducera   sina   totala  växthusgaser  med  25  procent  sedan  år  1990  (Europeiska  Kommissionen,  2010).  En  av  ansatserna   för   att   klara   vision   2050   är   att   fortsätta   att   minska   andelen   utsläpp   per  invånare,  Figur  1  visar  utsläppstrenden  uttryckt  i  ton  koldioxidekvivalenter  (CO2e)  per  invånare  i  Stockholm  från  1990  fram  till  idag  samt  framtida  mål.  Där  år  2015:s  mål  är  3  ton   CO2-­‐ekvivalenter   per   invånare   och   år,   vilket   är   44   procent   lägre   jämfört   med   år  1990  (Miljöförvaltningen,  2010).    

  3  

Figur  1.  Utsläpp  i  Stockholm  (Miljöförvaltningen,  2010)  

 

2. Syfte  och  Mål  

Det   huvudsakliga   syftet   med   detta   projekt   är   att   integrera   ett   hållbart   energisystem  med   solvärme   som   energikälla   i   det   ännu   ej   byggda   kvarteret   Lagern.   Rapporten  kommer   att   utforska   olika   tekniker   för   solenergi   och   värmelagring   som   värmekälla  samt  den  ekonomiska  nyttan.     Huvudmålet   med   denna   rapport   är   att   undersöka   det   bästa   alternativet   för   att  maximera  användningen  av  solenergi  i  kvarteret  Lagern.  För  att  uppnå  detta  mål  krävs  en   utförlig   analys   och   jämförelse   av   de   olika   solenergitekniker   och  värmelagringsalternativen  som  finns  på  marknaden  idag.  Samt  att  undersöka  vilka  som  är   genomförbara   i   det   aktuella   området   för   att   möjliggöra   en   värmeförsörjning   från  solenergi   året   om.  Vidare  kommer   rapporten   att   genomföra   en   ekonomisk   jämförelse  mellan  solvärme  och  andra  värmeförsörjningssätt  för  att  kunna  leverera  en  helhetsbild  samt  stödja  rapportens  resultat  och  diskussion.  

2.1 Problemformulering    

Energi   från   solen   är   en   outtömlig   energiresurs   och   kommer   antagligen   vara   en   av  de  främsta  energikällorna  som  kommer  att  spela  en  mycket  stor  roll  i  den  framtida  globala  energimarknaden.  I  Sverige  har  värme  från  solenergi  stora  möjligheter  att  tillgodose  det  

5,4  

4,5  4,0  

Fossilbränslefritt  

3,0  

0  

1  

2  

3  

4  

5  

6  

1990   2000   2005   2015   2050  

Ton    CO2e/invånare  

År  

Utsläppen  i  Stockholm  minskar  

  4  

uppvärmningsbehov  som  krävs  i  de  byggnader  där  förutsättningarna  finns.  Ett  problem  är  dock  att  solinstrålningen  i  Sverige  under  vinterhalvåret  inte  är  tillräckligt  hög,  vilket  resulterar  i  en  reducerad  produktion  av  värme  då  byggnaderna  behöver  det  som  mest.  För  att  kunna  maximera  användningen  av  energin  som  genererats  av  solfångare  krävs  således  ett  värmelagringsalternativ  för  att  möjliggöra  en  försörjning  av  värme  året  om.  

2.2 Frågeställningar  

• Undersöka   möjligheten   att   maximera   solenergianvändning   i   det   aktuella  området,  både  ur  ett  ekonomiskt  samt  tekniskt  perspektiv.  

• Presentera   vilken   typ   av   solfångare   samt   värmelagringsalternativ   som   är   bäst  lämpad  för  området,  detta  i  form  av  en  teknisk  rapport.    

 

2.3 Delmål  

• Hur  ser  dagens  energianvändning/energibehov  ut  i  det  aktuella  området?  • Vilken  potential  för  solenergianvändning  finns  det  i  området?  • Undersöka   utifrån   området   vilken   av   fasadintegrerade,   takplacerade   eller  

markplacerade  solfångare  som  lämpar  sig  bäst.    • Vad  finns  det  för  möjligheter  i  området  till  värmelagring  i  bergrum  och  borrhål?  

Finns  det  andra  värmelagringsalternativ?    • Vilka   är   de   ekonomiska   aspekterna   i   en   implementering   av   ett   solvärme-­‐   och  

värmelagringssystemen?  • Undersöka  möjligheten  till  distribution  av  värme  vid  eventuella  överskott.    • Vilka  är  hållbarhetsaspekterna?    

   

3. Litteraturstudie  

För  att  klara  de  nya  åtagandena  att  vara  helt  fria  från  fossila  bränslen  år  2050  är  en  av  de   tänkbara   lösningarna   för   Stockholm   stad   att   utforma   en   ordentlig   strategi   för  solenergi   (Länsstyrelsen   i   Stockholms   län,   2012).   Solenergi   är   en   av   de   renaste  formerna  av  energi  som  existerar  på   jorden,  då  det  varken  förekommer  några  utsläpp  av   växthusgaser   eller   skadliga   restprodukter   vid   produktion.   Det   finns   ett   antal   olika  tekniker  att  utnyttja  den  energi  som  solen  överför  till  jorden.  De  vanligaste  är  solceller,  som   genererar   elektricitet   och   solfångare,   som   genererar   värme   (Svensk   Solenergi,  2013a).  Denna   litteraturstudie  som  kommer  att   fokusera  på  solfångare,  kommer   först  att   behandla   solenergi   i   sig   själv   för   att   därefter   i   andra   avsnittet   utveckla   de   olika  teknikerna  som   finns   inom  solvärme  samt  värmelagring,   tredje  avsnittet   fokuserar  på  

  5  

den   ekonomiska   aspekten   för   att   till   sist   avsluta   med   detaljerad   fakta   angående  området.      

3.1 Solenergi    

Solen  är   jordens  närmaste   stjärna  och  beräknas  vara   ca  4,6  x  109  år  gammal,  med  en  radie   på   696   000   km   och   en  massa   på   över   333   000   gånger   jordens  massa   styr   den  solsystemet   och   dess   planeter   (Andrén,   2011).   Den   energi   som   bildas   från  kärnprocesser  i  solens  inre  når  jorden  i  form  av  solstrålning  efter  drygt  8  minuter  och  är   livsviktigt   för  alla   levande  organismer,  vattnets  kretslopp  samt  energiförsörjningen  (Nationalencyklopedin,  2013).  Energin  från  solen  har  sedan  urminnes  tider  används  för  att   bland   annat   torka   människans   mat   och   kläder.   Medan   idéen   att   använda   sig   av  solfångare  för  att  utnyttja  solens  energi  sträcker  sig  ända  tillbaka  till  år  212  före  Kristus  då   Archimedes   använde   sig   av   solenergi   för   att   bränna   ner   den   romerska   flottan  (Kalogirou,  2004).  Under  de  senaste  decennierna  har  solenergi  och  dess  teknik  belysts  i  och  med  den  pågående  klimatförändringen  som  jorden  just  nu  genomgår.  Mellan  åren  2011-­‐2012   ökade   bland   annat   andelen   PV-­‐solceller   med   74   procent   medan   termisk  solvärme   ökade   med   27   procent   vilket   gör   solenergi   till   den   snabbast   växande  förnyelsebara  energikällan  (REN21,  2012).    Solen  är  klassad  som  en  gul  dvärg  eller  en  GV  stjärna  (Cain,  2008)  vilket  gör  den  till  en  av  de  större  stjärnorna  som  existerar  i  Vintergatan  (Cain,  2012).  Solen  kan  ses  som  en  gigantisk  kontinuerlig  fusionsreaktor  där  väte  omvandlas  till  helium  (Kalogirou,  2004)  under  en  effektiv  temperatur  på  uppskattningsvis  5777  Kelvin  (NASA,  2013).  Den  totala  energi  som  solen  emitterar  uppgår  till  3,8  x  1020  MW  där  endast  1,7  x  1014  kW  strålas  mot   jorden  (Andrén,  2011).  Trots  att  det  bara  är  en  bråkdel  av  solens  energi  som  når  jorden   skulle   30  minuter   överföra   tillräckligt  med   energi   för   att   tillgodose   den   årliga  globala   energibehovet   (Kalogirou,   2004).   Solenergi   transporteras   till   jorden   i   form  av  elektromagnetisk  strålning  som  kan  delas  in  i  3  delar:  UV-­‐ljus,  synligt  ljus  och  infrarött  ljus   (Villanueva,  2010).  Majoriteten  av  värmen   från   solen  anländer   i   form  av   infraröd  strålning  (National  Geographic,  2013  ).                                        

  6  

                     Figur  2.  Instrålning  och  reflektion  (Nordell  &  Söderlund,  2006)  

Den  mängd  solenergi  som  når  jordens  yta  brukar  kallas  för  solinstrålning  och  kan  delas  upp   i   diffus   och  direkt   instrålning.  Andelen   solenergi   som  når   olika  platser  på   jorden  beror   på   vinkeln   mellan   solen   och   jordytan   samt   faktorer   som   absorberar   och  reflekterar  instrålningen  (S-­‐Solar,  2010)  som  exempelvis  lokalt  väder  eller  ozonlagrets  tjocklek  (SMHI,  2009).  Då  solen  står   i  zenit  är   instrålningsvinkeln  90  grader  vilket  ger  maximala   värden   på   den   direkta   solinstrålningen   är   himlen   å   andra   sidan   helt  molntäckt   anses   instrålningen   vara   helt   diffus.   I   Sverige   är   ca   50   procent   av  solinstrålningen   diffus.   Detta   tal   varierar   med   mängden   vattenånga   i   luften   och   har  därför  låga  värden  på  sommaren,  ca  20  procent  och  höga  värden  på  vintern,  80  procent  (Sidén,  2007).  Diffus  instrålning  innehåller  även  den  energi  vilket  gör  det  möjligt  att  ta  tillvara   på   solens   energi   även  då   det   är  molnigt   (S-­‐Solar,   2010)   vilket   visas   i   Figur   2.  Medeleffekten   av   solinstrålningen   som   träffar   jordens   atmosfär   kallas   för  solarkonstanten  och  i  Sverige  beräknas  den  till  1  373  W/m2  medan  den  instrålning  som  träffar   markytan   ligger   på   900-­‐950   W/m2   (S-­‐Solar,   2010).   Den   årliga  ”medelsolinstrålningen”   i   landet   mot   horisontala   ytor   uppges   vara   1   000   kW/m2  

(Andrén,  2011).    Instrålningsvinkeln   är   viktig   att   ta   hänsyn   till   då   det   kommer   till   solenergisystem.     I  Sverige  är  det  optimalt  att  ha  en  söderriktad  vertikal  yta  för  att  maximera  upptagningen  av   solenergi   med   en   lutning   på   ca   10   grader   under   den   breddgrad   som  solenergisystemet  befinner  sig  på  (Sidén,  G.,  2007).  En  annan  aspekt  att  ta  hänsyn  till  är  

  7  

skuggning  där  närhet   till  andra  byggnader  samt   läge  spelar  stor  roll.   I  Figur  3  ses  hur  solens  infallsvinkel  i  Råsunda  varierar  under  dygnet  den  21:a  varje  månad  mellan  juni  och  december,  denna  har  tagits  fram  med  hjälp  av  ett  beräkningsverktyg  som  återfinns  på  UO  SRML  websida.    

Figur  3.  Solens  infallsvinkel  i  Råsunda  (UO  SRML,  2013)  

 

3.2 Teknik    

I  detta  avsnitt  kommer  olika  tekniker  inom  solvärme  samt  värmelagring  att  behandlas.      

3.2.1 Solvärmetekniker  

Oljekrisen  som  inträffade  under  1970-­‐talet  resulterade  i  att  utvecklingen  av  solfångare  drevs   framåt   och   Sverige   var   teknikledande   inom   solenergi   ända   fram   tills  mitten   på  1990-­‐talet.   Teknikutvecklingen   har   fortsatt   uppåt   inom   både   företag   och   forskning  (Andrén,  2011).  Förekomsten  av  solfångare  är  störst  i  Kina  som  står  för  ca  75  procent  av  den  totala  världsmarknaden  men  Europa  kommer  på  en  andra  plats  där  utvecklingen  ser   ut   att   vara   lika   positiv   som   i   Kina.   I   Sverige   fanns   det   år   2012   ca   15   000  solvärmesystem   och   det   installeras   drygt   2000   system   per   år.   Solvärmesystem  

  8  

förekommer   idag  mest   i  småhus  men  det   finns  också  andra  tillämpningar   i  anslutning  till   bland   annat   flerbostadshus,   utomhusbad   och   fjärrvärmesystem   (Svensk   solenergi,  2013b).      Huvudkomponenten   i   ett   solvärmesystem   är   solfångaren   som   tar   till   vara   på   värmen  från  infallande  solstrålning  genom  uppvärmning  av  ett  medium,  som  kan  antingen  vara  en   gas   eller   vätska.   Den   insamlade   solenergin   transporteras   därefter   genom   det  cirkulerande  mediet  där  värmen  överförs  direkt  till  exempelvis  en  badanläggning  eller  indirekt  via  en  värmeväxlare  (Kalogirou,  2004).  Det  finns  två  olika  typer  av  solfångare  som  här  kommer  studeras  närmare,  plana  solfångare  samt  vakuumrörsolfångare.      

3.2.1.1 Plana  solfångare  

Den  plana  solfångaren  är  den  typen  som  har  installerats  mest  sedan  1980-­‐talet  i  Sverige  (Energimyndigheten,   2013a).   I   Figur   4   illustreras   denna   typ   av   solfångaren.   En   plan  solfångare   bärs   upp   av   en   bärande   ram,   en   transparent   skiva,   en   absorbator   och  isolering.   Skivan   som   sitter   framtill   lådan   består   ofta   av   flera   lager   glas,   eller   annat  transparent   material,   som   har   en   hög   överföring   av   kortvågig   strålning   och   låg  överföring  av  långvågig  strålning.  Skivan  har  en  skyddande  funktion  då  den  hindrar  att  värme  går  förlorad  i   form  av  konvektion  och  strålning  men  skyddar  även  absorbatorn  från   yttre   väderförhållanden.   Det   finns   även   isolering   på   baksidan   och   på   sidorna   av  absorbatorn  som  tillsammans  med  ramen  förhindrar  värmeförluster  genom  konvektion  (Kalogirou,  2004).        Den  transparenta  skivan  släpper  igenom  den  infallande  solstrålningen  till  absorbatorn  som   är   av  metall   med   hög   absorptionsförmåga   och   är   den   viktigaste   komponenten   i  solfångaren.   Absorbatorn   absorberar   så   mycket   som   möjligt   av   instrålningen   som  passerar  genom  glaset,  samtidigt  som  så  lite  som  möjligt  av  värmen  ska  gå  förlorat  till  omgivningen  och  genom  baksidan  av  ramen.  I  absorbatorplattan  omvandlas  solljuset  till  termisk  energi.  Vanligtvis  är  absorbatorplattans  metallyta  svartmålad  för  att  absorbera  så   mycket   värme   som   möjligt,   men   det   har   kommit   förslag   på   olika   färger   på  beläggningar   för  maximal   värmeupptagning,   ofta   på   grund   av   estetiska   skäl.   Värmen  förs   sedan  bort  med  hjälp  av  en   fluid   som  cirkulerar   i   rör,  ofta   tillverkade  av  koppar,  som   byggts   in   i   absorbatorplattan.   Värmen   transporteras   i   denna   slutna   krets   till   ett  värmelager  som  kan  vara  en  ackumulatortank  eller  varmvattenberedare  som  är  en  del  av  solenergisystemet  (Tian  och  Zhao,  2012).    

  9  

                     Figur  4.  Plan  solfångare  (Kalogirou,  2004)  

3.2.1.2 Vakuumrörsolfångare  

Plana  solfångare  var  till  en  början  utvecklade  för  att  användas  i  soliga  och  varma  klimat,  men   då   väderförhållandena   försämras   med   blås,   kyla   och   molniga   dagar   försämras  upptagningen   av   solenergi.   Konstruktionen   av   vakuumrörssolfångare   blir   då   mer  gynnsam.  Se  Figur  5   för  en   förklarande  bild  av  hur  en  vakuumrörsolfångare   fungerar.  Tekniken   bygger   på   att   cirkulära   absorbatorer,   ”heat   pipes”,   istället   placeras   i  vakuumförseglade   glasrör.   Det   bidrar   till   minskning   av   både   konvektions-­‐   och  ledningsförluster,  på  grund  av  att  vakuum  varken  leder  värme  eller  kyla  bidrar  det  till  att  prestandan  därmed  ökar  för  en  vakuumrörsolfångare  (Andrén,  2011).      Vakuumrörsolfångare  använder  sig  av  en  metod  där  en  fluid  förångas  i  ”heat  pipes”,  där  den   förångande   fluiden   kondenserar   i   en   kanal   som   sedan   i   en   värmeväxlare   avger  värmen   till   en   annan   fluid   som   cirkulerar   och   transporterar   bort   värmen.   Den  kondenserade  vätskan  återvänder  därefter  till  solfångaren  där  processen  återupprepas.  Denna   process   transporterar   värmen   effektivt   och   skyddar   mot   överhettning   och  frysning   av   fluiden.   Likt   plana   solfångare   tar   vakuumrörsolfångare   in   både   diffus   och  direkt  solinstrålning,  men  verkningsgraden  är  större  vid  mindre   infallsvinklar   jämfört  med  plana  solfångare  vilket  är  fördelaktigt  (Kalogirou,  2004).        

  10  

                                 Figur  5.  Vakuumrörsolfångare  (Kalogirou,  2004)  

3.2.1.3 Verkningsgrad  hos  solfångare    

Verkningsgrad   är   förhållandet  mellan  nyttiggjord  och   tillförd   energi   i   ett   system  eller  omvandlingsprocess.   Då   verkningsgraden   ska   kalkyleras   hos   solfångare   studeras  sambandet   mellan   den   infallande   solstrålningen   och   den   värme   som   solfångaren  producerar.  Det  brukar  uttryckas  i  kW  (effekt)  eller  kWh  (energi)  per  m2  och  år.  I  Figur  6   visas   verkningsgradskurvan   som   anger   hur   stor   andel   användbar   värme   som  omvandlas   av   solfångaren   under   ett   givet   förhållande.   Verkningsgradkurvan   visar   att  värmeförlusterna  blir  större  då  differensen  mellan  solfångarens  arbetstemperatur  och  uteluftstemperaturen  blir  större  (Andrén,  2011).                          

  11  

                                                                               Figur  6.  Verkningsgradkurva  (Andrén,  2011)  

   Figur   7   illustrerar   energiflödet   och   värmeförlusterna   i   en   solfångare.   Där   visas   hur  instrålningen   som   träffar   solfångaren   både   reflekteras   och   absorberas   av   täckglaset.  Figuren   visar   även   värmestrålningsförlusterna   som  uppkommer   från   absorbatorn.  Då  absorbatorns  temperatur  överstiger  omgivningens  temperatur  sker  värmeförluster  dels  genom  värmeledning  genom  isoleringen  och  i  form  av  strålning  och  konvektion  genom  glaset.      

 Figur  7.  Energiflödet  och  värmeförlusterna  i  en  solfångare  (Andrén,  2011)    

         

  12  

Figur  8  visas  en  graf  över  hur  verkningsgraden   förändras   för  plana,  vakuumrörs  samt  poolsolfångare   i   förhållande   till   en   temperaturdifferens.   Temperaturdifferensen   är  mellan   solfångarens   medeltemperatur   och   omgivande   luft.   I   figuren   visas   att  vakuumrörsolfångare  har  överlag  en  bättre  verkningsgrad  än  plana  solfångare,  förutom  då  temperaturdifferensen  är  låg.      

 

       

         

           

Figur  8.  Plana,  vakuumrörs  samt  pool  solfångares  verkningsgrad  i  förhållande  till  temperaturdifferensen  mellan  solfångarens  medeltemperatur  och  omgivande  luft  (Andrén,  

2011)  

   

3.2.1.4 Placering  av  solfångare  i  värmesystemet    

Byggnadsintegrerade  solfångare  är  avsedda  för  installering  i  fasad,  dekor,  balkongräcke,  inglasning   etc.   De   är   främst   avsedda   för   att   installeras   på   stora   fastigheter   i  nybyggnations-­‐  eller  renoveringsprojekt  (S-­‐Solar,  2009a).  Den  typen  av  solfångare  som  används   i   dessa   installationer   är   de   plana   solfångarna.   När   solfångarna   integreras   i  fasaden  för  det  med  sig  många  fördelar  som  det  inte  gör  när  de  monteras  separat  från  själva  byggnaden.  Utifrån  de  grundläggande  funktionerna,  så  fungerar  den  också  som  en  skyddande   sköld  mot  atmosfäriska  effekter  då  den   skyddar  mot  både  värme  och  kyla  samt   att   den   förbättrar   de   termiska   egenskaperna   hos   byggnaden   med   hänsyn   till  positiva  fördelar  som  kommer  med  passiva  solsystem.  Fasadintegrerade  solfångare  har  även  en  estetisk  vinning  då  det  blir  en  mer  naturlig  del  av  husfasaden.  Vid  installering  av  solfångare  på  höghus  så  gör  fasadens  yta  det  möjligt  att  installera  dem  på  en  större  yta,  än  om  de  hade  placerats  på  ett  tak  (Matuska  och  Sourek,  2006).      

Temperaturdifferens,  °C  

  13  

Solfångare   kan   monteras   fristående   på   ett   tak   där   vinkel   mot   horisontalplanet   kan  väljas   fritt,  men   de   kan   även   integreras   på   ett   platt   tak.   Den   ger   då   skydd  mot   regn,  väder  och  vind  på  ett  effektivt  sätt.  Solfångare  kan  också  placeras  fristående  på  marken  (S-­‐Solar,  2009c).      

3.2.2 Värmelagring  

En   viktig   faktor   som   begränsar   applikationen   av   solenergi   är   att   det   är   en   cyklisk  tidsberoende   energikälla,   vilket  medför   att   solenergisystem   behöver   en   energilagring  som  kan  tillgodose  med  energi  under  nätter  och  perioder  med  mindre  solinstrålning.  En  teknik   för   värmelagaring   krävs   för   att   fördela   värme   från   det   att   det   omvandlas   i  solfångaren   till   den   ska   förbrukas.  Det   gör  det  också  möjligt   att   lagra  den  värme  som  inte  användas  att  sparas  till  ett  senare  tillfälle  (Dincer  och  Rosen,  2002).        I  Sverige  är  det  viktigt  att  överskottsvärmen  kan  lagras  från  sommaren  till  hösten  och  vintern  för  att  solvärme  ska  kunna  försörja  större  bostadshus  året  om.  Det  är  vad  som  kallas   säsongslagring   (Andrén,   2011).   Fördelen   med   säsongslagring   är   att   ett   större  lagringsutrymme  ger  mindre  värmeförluster  på  grund  av  det  lägre  förhållandet  mellan  yta   och   volym.   Det   behövs   inget   kompletterande   energislag   till   värme   eftersom   att  minskning  av  solinstrålning  under  en  period  har  en  liten  effekt  på  ett  stort  värmelager  (Dincer  och  Rosen,  2002).          Det   finns   även   system   för   korttidslagring   vilket   är   det   som   de   flesta   solvärmesystem  använder   sig   av   idag.   Det   innebär   att   värmen   förvaras   från   produktions-­‐   till  konsumtionstillfället   under   ca   en   till   två  dagar.  Det   används   framförallt  med   syfte   att  skapa  en  effektutjämning  i  fjärrvärmenät  och  gruppcentraler  och  är  den  lagringsteknik  som   är   mest   vanlig   idag   (Andrén,   2011).   Fördelen   med   korttidslagring   är   att  utrustningen  är  mindre  och  mer  lätthanterlig,  samt  att  dimensionering  av  daglig  lagring  inte  är  lika  kritisk  som  för  säsongslagring  av  värme  (Dincer  och  Rosen,  2002).        

3.2.2.1 Värmelagringsmaterial  

Materialet   som   används   för   att   lagra   den   termiska   energin   är   en   viktig   komponent   i  värmelagringstekniker.   Materialet   är   klassificerat   efter   tre   kategorier   utifrån   olika  lagringstekniker:  sensibel,  latent  och  kemisk  värmelagring.  Latent  värmelagring  innebär  att  termisk  energi  lagras  genom  att  ett  fasändringsmaterial  genomgår  en  fasförändring.    Fördelen   med   latent   värmelagring   är   att   den   kan   lagra   mest   energi   per   massenhet  jämfört   med   andra   värmelagringstekniker.   Kemisk   värmelagring   fungerar   genom   att  särskilda   kemikalier   kan   absorbera   och   släppa   ifrån   en   stor   mängd   termisk   energi.  Detta   blir   möjligt   då   kemikalierna   bildar   eller   bryter   loss   från   särskilda   kemiska  bindningar  under  endoterma  och  exoterma  reaktioner  (Tian  och  Zhao,  2012).   I  denna  rapport  är  det  den  sensibla  värmelagringsmetoden  som  kommer  studeras  närmare.        

  14  

 I   sensibla   värmelagringssystem   är   energi   förvarad   genom   att   byta   temperatur   på   ett  lagrat  medium  så  som  vatten,  luft,  olja,  sand  eller  lera.  Det  termiska  lagringsmediet  kan  alltså   både   var   i   fast   och   flytande   form.   Den   mängd   energi   som   är   tillförd   till   ett  lagringsmedium  är  proportionell  mot  temperaturskillnaden  på  lagringsmediet,  massan  på   mediet   och   mediets   värmekapacitet.   Mängden   värme   som   lagras   i   massan   av   ett  material  kan  uttryckas  enligt  Ekvation  1  alternativt  med  Ekvation  2:      

! = !!!∆!  

Ekvation  1  

alternativt    

! =  !!!!∆!  

Ekvation  2  

 där   cp   är   den   specifika   värmekapaciteten   för   lagringsmediet,   ∆  !  är  temperaturskillnaden,  V  är   volymen   på   lagringsmediet   och  !  är   densiteten   på  mediet  (Dincer  och  Rosen,  2002).      Termisk  energilagring  i  solenergisystem  försvåras  på  grund  av  i  huvudsak  två  orsaker.  Det   kräver   ett   lagringsystem   som   är   tillräckligt   stort   för   att   solvärmesystemet   ska  fungera  även  under  perioder  då  det  inte  finns  tillräckligt  med  solinstrålning.  Dessutom  så   behövs   det   en   stor   solfångararea   som   kan   ta   tillvara   på   det   överskott   av  solinstrålning  som  finns  under  vissa  perioder  som  lagras  för  framtida  bruk  (Dincer  och  Rosen,   2002).   Det   är   därför   viktigt   att   välja   en   värmelagringsteknik   som   är   väl  anpassad,  det  finns  olika  alternativ  och  några  av  dem  sammanställs  här  nedan.        

3.2.2.2 Värmelagringstekniker  för  säsongslagring  

3.2.2.2.1 Lagring  i  bergrum  

Ett  sätt  att  lagra  värme  är  i  en  eller  flera  utschaktade  volymer  i  berg.  Bergrumslager  är  idag  det  alternativ   som  är  bäst   lämpad   för   säsongslagring  och  det  är  en  väl  beprövad  teknik   som  har   använts   vid  olika  projekt   i   Sverige   (Andrén,   2011).  Volymen  bör   vara  minst  100  000  m3  för  att  värmeförlusterna  ska  vara  acceptabla,  såvida  ingen  isolering  tillförs   till   bergrummet.   Bergrummet   fylls   med   vatten   som   fungerar   som   ett  värmelagrande  medium  dit  värmen  från  solfångaren  överförs  där  det  lagras  till  framtida  användning.  Tekniken  har  använts   i   t.ex.  bergrum  för  oljeberedskapslager,  skyddsrum  och   tunnlar   (Fagerström,   1991).   Lagring   av   oljereserver   och   andra   förnödenheter   i  bergrum   används   idag   i   en   mindre   utsträckning.   Sveriges   Geologiska   Undersökning,  

  15  

SGU,  har  sedan  1994  avvecklat  oljelagringsanläggningar  runt  om  i  Sverige  (SGU,  2013a).  Fördelen  med  värmelagring   i  bergrum  är  att  det  möjliggör  storskalig  energilagring  på  grund  av  dess  stora  volym  (Fagerström,  1991).          Bergrum   är   oisolerade   vilket   resulterar   i   att   de   behöver   vara   tillräckligt   stora   för   att  hålla  nere  de  relativa  värmeförlusterna.  En  högre  temperatur  på  vattnet  resulterar  i  att  mer   energi   kan   lagras   i   bergrummet  men   då   ökar   också   värmeförlusterna.   I   svenskt  berg   som  är   av   god  kvalitet   är  det  möjligt   att   lagra   vatten   som  har   en   temperatur  på  90°C.  I  Ekvation  3  följer  den  formel  som  används  för  att  beräkna  hur  mycket  energi  som  kan  lagras  i  ett  bergrum  (Nordell  &  Söderlund,  2006):      

!! = !! ∙ !!"# −  !!"# ∙ !!"   ∙  !  

Ekvation  3  

 Där  El    är  den  värmeenergi  som  är  möjlig  att  lagra  i  bergrummet,  cp  är  vattnets  specifika  värmekapacitet,  Tmax   och  Tmin  är  högsta   respektive   lägsta   temperaturen   i  bergrummet,  Vbr  är  maximal  vattenvolym  i  bergrummet  och  !  är  vattnets  densitet.      Den  energi  som  går  att  utvinna  ur  lagret  är  beroende  av  de  värmeförluster  som  sker  till  omgivningen.  Värmeförlusterna  är  beroende  av  bergets  termiska  egenskaper  samt  hur  stor   grundvatteninströmningen   till   bergrummet   är.   Ekvation   4   visar   en   formel   för  beräkning   av   stationära   värmeförluster   härledda   till   bergets   värmeledningsförmåga  (Teknikmarknad,  2012):                                                                                                !!   = ℎ ∙  ! ∙ ! ∙ ! ∙ (!! −  !!)                                                                                  

Ekvation  4  

 Där  Es  är  stationära  värmeförluster  per  år,  h  är  en  dimensionslös  värmeförlustfaktor,  !  är   värmeledningsförmågan   hos   bergarten   som   omger   bergrummet,   Tm   är  medeltemperaturen  på  vattnet  i  bergrummet  under  året,  To  är  ostörd  marktemperatur  (årsmedeltemperatur   på   luften),  R   är   karakteristiska   längden   och   t  är   antalet   timmar  under  ett  år.      En   approximation   görs   då  bergrummet   likställs  med   ett   klot.   Till   följd   blir   då   att   den  karakteristiska  längden  R  blir  klotets  radie  och  kan  därmed  beräknas  med  Ekvation  5:            

  16  

! =  3 ∙ !4 ∙  !  

Ekvation  5  

 där  V  är  bergrummets  volym  som  används  för  värmelagring.      Den  dimensionslösa  värmeförlustfaktorn  h   tas   fram  med  Ekvation  6   (Teknikmarknad,  2012):                                                                                                                                        ℎ   ≈   !∙  !  

!!   !!∙  !!

                                                                                                                       

Ekvation  6  

 där  Dm  är  avståndet  från  markytan  till  klotets  centrum.      De  värmeförluster  som  beror  av  grundvattenströmning  beräknas  med  hjälp  av  Ekvation  7  (Teknikmarknad,  2012):      

!  !" = !! ∙ !! −  !!" ∙ !!" ∙  !  

Ekvation  7  

 Där   Egv   är   värmeförlusterna   som   orsakas   av   grundvattenströmning,   cp   är   vattnets  specifika   värmekapacitet,   Tm   är   medeltemperaturen   på   vattnet   i   bergrummet   under  året,   Tgv   är   grundvattentemperaturen,   Vgv   volymen   av   vattnet   som   strömmar   in   i  bergrummet  under  ett  år  och  !  är  vattnets  densitet.      De  totala  värmeförlusterna  kan  nu  beräknas  med  hjälp  av  Ekvation  8  och  Ekvation  9:                                                                                                                        !  ! = !! +  !!"                                                                                                                  

Ekvation  8  

 Där  Ef  är  den  totala  värmeförlusten  på  ett  år,  Es  är  de  stationära  värmeförlusterna  på  ett  år  och  Egv  är  värmeförlusterna  på  ett  år  som  beror  på  grundvattenströmning.      Ekvation   9   visar   hur  mycket   energi   som   behöver   tillföras   per   år   om   bergrummet   på  årsbasis  ska  hålla  ett  konstant  energiinnehåll  samtidigt  som  maximalt  energiuttag  sker  under  vintern:          

  17  

                                                                                                                           !  ! = !! +  !!                                                                                                                    

Ekvation  9  

 Där  Et  är  den  energi  som  måste  tillföras  per  år  för  konstant  energiinnehåll,  El  är  energin  som  kan  lagras  i  bergrummet  och  Ef  är  totala  värmeförluster  under  ett  år.        Maximalt  energiuttag  per  år  kan  fås  ur  Ekvation  10:                                                                                                                !  ! =  !! −  !! =  !!                                                                                                          

Ekvation  10  

 där  Eu  är  maximalt   energiuttag   per   år,  Et  är   energin   som   behöver   tillföras   per   år   för  konstant  energiinnehåll,  Ef  är  totala  värmeförlusterna  under  ett  helt  år  och  El    är  energin  som  kan  lagras  i  bergrummet.      

3.2.2.2.2 Borrhålslager  

Vid  borrhålslagring   förvaras  värmen   i  marken  och  är   en  av  de  värmelagringsmetoder  som  i  framtiden  kan  komma  att  vara  av  betydelse  för  långtidslagring  av  värme  (Nordell  &   Söderlund,   2006).   Borrhålslager   är   i   allmänhet   ett   större   system   där   ett   tiotal   till  hundratal  borrhål  som  borras  i  berggrunden  i  nära  anslutning  till  varandra.  Detta  lager  kan  under   sommaren   fyllas   på  med  värme   från   solfångare   för   att   sedan   använda  den  värmen  på  vintern  för  att  värma  upp  byggnader  (Heier,  2013).    I  de  vertikala  borrhålen   införs  U-­‐rör,   som  är  en  borrhålsvärmeväxlare,   till   ett  djup  på  30-­‐200   meter   (Pavlov,   2011).   I   de   U-­‐formade   rören   cirkulerar   ett   värmebärande  medium,  ofta  en  frostnedsättande  vatten-­‐  och  glykolblandning.  Vätskan  som  värms  upp  av  solfångaren  kyls  ner  av  det  omkringliggande  berget  som  tar  upp  värmen  och  lagrar  den.  När  den  lagrade  värmen  ska  användas  cirkulerar  en  svalare  vätska  i  rören  som  då  värms  upp  av  det  uppvärmda  berget  (Claesson,  1985).        Värmelagring   kan   ske   i   ett   enskilt   borrhål   eller   i   flera   borrhål   i   nära   anslutning   till  varandra.   Borrhål   som   ligger   nära   varandra   kommer   att   ha   en   termisk   påverkan   på  varandra,   detta   kan   undvikas   genom   att   borra   hålen   i   en   vinkel   för   att   åstadkomma  större  avstånd  ju  längre  ner  i  marken  rören  kommer.  Om  borrhålen  påverkar  varandra  termiskt  kommer  den  möjliga  värmekapaciteten  som  kan  fås  ut  att  minska  (Nordell  &  Söderlund,  2006).        

  18  

Den   värmeeffekten   som  går   att   hämta   från   ett   borrhål   varierar   under   årets  månader,  men  det  kommer  under  årens   lopp  att  bildas  en  stationär  värmeeffekt,  Q,   som  går  att  beräknas  med  hjälp  av  Ekvation  11  (Nordell  &  Söderlund,  2006):      

! =  2! ∙ ! ∙ ! ∙ (!!" − !!)  

ln !2!!

 

Ekvation  11  

 Där  λ  är  värmeledningsförmågan  hos  berget  som  omger  borrhålet,  H  är  hålets  djup,  Tom  är   den   ostörda   omgivningstemperaturen,   TR   är   medelvärdet   på   den   stationära  temperaturen  i  borrhålsväggen  medan  R0  är  borrhålets  radie.      Fram   till   dess   att   värmeeffekten   blir   stationär   beskrivs   det   transienta   förloppet  med  hjälp  av  Ekvation  12  (Nordell  &  Söderlund,  2006):    

!!" − !! ! =  !

2! ∙ ! ∙ !12 ln

4!"!!!

− !  

Ekvation  12  

 Där   t   beskriver   tiden   i   sekunder   som   gått   sedan   installationen   av   borrhålen,   a   är   en  temperaturledningskoeffecient   som   även   kan   uttryckas   i   kvoten   a   =   λ/c   där   c   är  värmekapaciteten,  och  γ  är  en  konstant  med  värdet  0,5772  så  länge  som  t  <  ts.  Variabeln  ts  beskriver  brytningen  mellan  det  transienta  och  stationära  förloppet  och  beskrivs  med  Ekvation  13  (Nordell  &  Söderlund,  2006):    

!! =  !!

9!  

Ekvation  13  

 Det   går   även   att   beräkna   hur   flertalet   borrhål   påverkar   vid   en   konstant   uttagen  medeleffekt,  Q0,  vilket  görs  med  hjälp  av  Ekvation  14  (Nordell  &  Söderlund,  2006):    

!!" − !! ! =!!! ∙

12!" ∙ ! ∙ !

! !! ,!!

! ,!!"

!…  

Ekvation  14  

 

  19  

Där  N  anger  antalet  borrhål  som  är  placerade  med  avståndet  B  från  varandra  där  g(…)  är  en  dimensionslös   temperaturfunktion   som  beskriver   sambandet  mellan  borrhålens  temperaturer.  Det  kan  inte  beräknas  analytiskt  utan  kräver  datorberäkningar.      

3.2.2.2.3 Lerlager  

Värmelagring   i   ler-­‐   eller   jordlager   bygger   på   att   slangar   förs   ner   i   jordmaterialet   och  används  som  en  markvärmeväxlare,  där  den  omkringliggande  leran  tar  upp  och  lagrar  värmen.   Liksom   vid   borrhållslagring   cirkulerar   uppvärmt   vatten   i   slangar   som  successivt  kyls  ner.  När  värmen  ska  användas  så  sker  den  omvända  processen.  Denna  lagringsteknik   kan   användas   med   nedgrävda   horisontella   eller   vertikala   slangar  (Claesson,  1985).      

3.2.2.2.4 Akviferlager  

Lagring   i  akviferer  är  då  värme  lagras   i  grundvattenmagasin.  Om  det  vid  platsen  finns  mark   som   är   porös   och   bergformationer   som   innehåller  mycket   grundvatten   kan   det  användas  till  att   lagra  värme  och  kyla.  Akviferlager  passar  bäst   för  säsongslagring  och  användas  oftast  för  att  kombinera  lagring  av  värme  och  kyla  eller  enbart  lagring  av  kyla.  För  systemet  krävs  en  värmepump  respektive  kylmaskin  (Fagerström,  1991).      

3.2.2.3 Tidigare  projekt  inom  värmelagring  

Säsongslagring  i  bergrum  i  Lyckebo  I  Lyckebo  utanför  Uppsala  har  ett  bergrum  för  säsongslager  använts  för  att  lagra  värme.  Det   byggdes   i   början   på   80-­‐talet   och   har   sedan   år   1983   försörjt   500   bostäder   med  värme.  Ett  fält  med  ca  4300  m2  plana  solfångare  fungerar  som  värmekälla.  Lagret  är  ett  100   000   m3   stort   bergrum   som   är   beläget   30   meter   under   marken   (Claesson   m.fl.,  1993).   Anläggningen   i   Lyckebo   har   inte   använts   för   solproduktion   sedan   år   1997   då  verksamheten   omöjliggjordes   på   grund   av   att   det   krävdes   en   återinvestering   av  solfångare  och  värmeväxlare  (Åsberg,  2011).    

 

Säsongslagring  i  borrhål  i  Anneberg  

I  Danderyds  kommun   ligger  bostadsområdet  Anneberg  där   solfångare  har   installerats  på   taket  med  en  area  på  2400  m2.  Området  omfattar  50  bostadsenheter  där  projektet  förväntas   att   generera   70   procent   av   det   totala   värmebehovet.   Solenergin   lagras   i   ett  borrhålslager  som  består  av  100  stycken  borrhål,  som  har  ett  djup  på  65  meter  och  en  diameter  på  1,15  dm.  Värmelagret  omfattar  ungefär  60  000  m3  berg  där  borrhålen  är  ordnade  i  en  kvadrat  som  är  10  x  10  meter  med  3  meter  emellan  varje  hål  (Dalenbäck,  

  20  

2006).  Lagret  håller  en  temperatur  på  45   °C  när  det  är  fulladdat  och  35   °C  när  det  är  urladdat  (Bernestål  och  Nilsson,  2007).  

 

Säsongslagring  i  borrhål  i  Emmaboda  

I   Emmaboda,   Småland   togs   under   år   2010   ett   borrhålsvärmelager   i   bruk   som   laddas  med   industriell   spillvärme   från   ett   gjuteri   ägt   av   ITT  Water  &  Wastewater.   I   Tabell   1  visas  teknisk  data  för  säsongslagret  i  Emmaboda,  som  kommer  att  hålla  en  temperatur  på  ca  65-­‐70°C  i  den  centrala  sektionen  av  lagret.  Som  mest  kommer  lagret  att  kunna  ta  emot  3  800  MWh  per  år  där  det  årliga  energiuttaget  uppgår  till  2  500  MWh  medan  de  resterande  1  300  MWh  är  de  årliga  lagerförlusterna  (Carlstedt,  2010).        Borrhålslager  Emmaboda    Antal  borrhål   140  st  Borrhålsdjup   150  m  Borrhålsdiameter   108-­‐115  mm  Borrhålsavstånd   4  m  Lagrets  markyta   52  x  36  m2  Lagringsvolym  i  berg   300  000  m3  Tillförd  energimängd/år   3  800  MWh  Uttagen  energimängd/år   2  500  MWh  

Tabell  1.  Borrhålslager  Emmaboda  (Carlstedt,  2010)        

3.3 Ekonomi  

I   detta   avsnitt   kommer   olika   ekonomiska   aspekter   relaterat   till   solvärme-­‐   och  värmelagringstekniker  att  tas  upp.      

3.3.1 Kalkylmetoder  

För  bäst   lämpad  beslutsfattning  vid  olika   investeringsalternativ,  krävs  det  att  de  olika  investeringarna   jämförs   på   lika   villkor,   detta   görs   lättast   med   hjälp   av   olika  kalkylmetoder  som  syftar  till  att  ge  ekonomiskt  belägg  för  vilket  beslut  som  ska  fattas.  Nedan  presenteras  2  vanliga  kalkylmetoder.      

3.3.1.1 Nuvärdesmetoden  

Nuvärdesmetoden,   som   även   är   känd   som   diskonterings-­‐,   kassaflödes-­‐   och  kapitalvärdemetoden,  är  en  av  de  mest  använda  kalkylmetoderna  inom  svenska  företag  (Företagsvärdering,   2013).   Metoden   beräknar   värdet   av   en   investerings   framtida  

  21  

kassaflöde  och  diskonterar  dessa  till  dagens  penningvärde  med  hjälp  av  en  kalkylränta,  på  så  sätt  erhålls  en  samlad  värdering  av  företagets  investering  i  dagens  penningvärde  för  att  på  ett  enkelt  sätt  kunna  jämföra  med  andra  potentiella  investeringar.      Nettonuvärdet,  eller  Net  Present  Value,  är  en  mer  korrekt  benämning  på  denna  metod  vilket   innebär   differensen   mellan   nuvärdet   på   framtida   kassaflöden   och   nulägets  kassaflöde,   det   vill   säga  den  nödvändiga   investeringskostnaden.  Nettonuvärdet   för   en  investering  beräknas  enligt  Ekvation  15  (Sandoff  m.fl,  2005):        

!"# =  −  ! +  !!

1+ ! !

!

!!!

   

Ekvation  15            

Där  NPV   är   investeringens   nettonuvärde,  G   symboliserar   grundinvesteringsbeloppet   i  svenska   kronor,   n   representerar   den   ekonomiska   livslängden   det   vill   säga  avskrivningstiden,  ai  är  det  årliga  nettokassaflödet,  vilket  betyder   inbetalningar  minus  utbetalningar,  angivet  i  SEK  för  år  i,  medan  r  är  kalkylräntan.    En   nackdel   med   nuvärdesmetoden   är   att   den   inte   tar   hänsyn   till   eventuella  budgetrestriktioner  eller   likviditetspåverkan.  Det  är  nämligen  endast  NPV-­‐värdet   som  beaktas,   där   det   är   den   investering  med  högst  NPV   som  är  mest   fördelaktig   att   välja.  Detta   går   dock   att   kringgå   genom   att   utvärdera   investeringen   med   ytterligare   en  kassaflödesbaserad  metod  (Sandoff  m.fl.,  2005).    

3.3.1.2 Payback  –  metoden  

Payback-­‐metoden,   även   kallad   återbetalningsmetoden,   är   en   av   de   simplare  kalkylmodellerna   som   i   sin   enklaste   form   inte   tar   hänsyn   till   någon   kalkylränta.  Metoden  värderar  en  investering  baserat  på  det  antal  år  som  krävs  för  att  investerings  beloppet  ska  återbetala  sig  själv.  Ekvation  16  beskriver  hur  antal  år  beräknas  som  krävs  för   att   generera   ett   inbetalningsöverskott   som   överstiger   den   initiala   kostnaden  (Sandoff  m.fl.,  2005):    

! =   !!

!

!!!

 

Ekvation  16      

Där   återbetalningstiden   n   beräknas   genom   att   jämföra   grundinvesteringen   G   med  summan   av   nettokassaflödena   ai,   där   i  anger   det   aktuella   året.   För   att   ta   hänsyn   till  investeringens   tidsvärdet  kan  metoden  utvecklas  genom  att   justera  kassaflödena  med  

  22  

kalkylräntan  liknande  den  ovannämnda  nuvärdesmetoden.  Ekvation  17  beskriver  detta  samband  (Sandoff  m.fl.,  2005):      

! =  !!

(1+ !)!

!

!!!

   

Ekvation  17      

I  och  med  att  kalkylräntan  påverkar  nettokassaflödet  krävs  det  något   längre  tid   innan  summan   blir   den   samma   som   grundinvesteringsbeloppet,   vilket   resulterar   i   en   något  längre  återbetalningstid  då  tidsvärdet  på  investeringen  beaktas.      Fördelarna  med  payback-­‐metoden  är  att  den  är  enkel  att  förstå  och  använda,  då  den  ger  en  samlad  bedömning  på   investeringens   lönsamhet  samt  risk.  Där  exempelvis  en   lång  payback-­‐tid  betyder  att   investerarna  behöver   ligga  ute  med   likviditet  under  en   längre  period   vilket   gör   investeringen   relativt   olönsam.   En   lång   payback-­‐tid   kräver   även   en  längre  prognos  för  de  framtida  kassaflödena,  vilket  kan  indikera  att  det  är  mer  riskfullt  än  en  investering  med  en  kortare  payback-­‐tid  (Brigham  och  Ehrhardt,  2010).  

 

3.3.2 Styrmedel  

I  Sverige  har  politikerna  satt  upp  ett  antal  styrmedel  inom  energisektorn  för  att  främja  utvecklingen   mot   de   uppsatta   energi-­‐   och   miljömål   som   finns   uppsatta   för   landet.  Styrmedel   delas   ofta   in   i   fyra   underkategorier,   där   de   olika   kategorierna   har   olika  karaktär  och  grad  av  påverkan  (Energimyndigheten,  2009b).  Det  som  oftast  förknippas  med  styrmedel  är  den  ekonomiska  underkategorin  som  bland  annat   innefattar  skatter,  bidrag  &  subventioner  samt  olika  handelssystem  så  som  handeln  med  elcertifikat  och  utsläppsrätter.   De   administrativa   styrmedlen   påverkar   i   form   av   regleringar   och   är  stommen   i   Sveriges   miljöpolitik,   medan   information   agerar   som   ett   mer   frivilligt  styrmedel,   där   fokus   ligger   på   att   åstadkomma   förbättringar   hos   befolkningens  beteende  och  attityder  med  hjälp  av  upplysning  och  utbildning.  Sista  underkategorin  är  Forskning/Utveckling  där  stöd  till  FoU  leder  till  en  utveckling  inom  den  tekniska  delen  av  energisektorn  (Naturvårdsverket  och  Energimyndigheten,  2006).    

3.3.2.1 Solvärme  och  styrmedel  

Fram  till  den  sista  december  2011  fanns  det  ett  statligt  stöd  för  solvärme  som  gavs  ut  till  alla  som  valde  att  investera  i  denna  typ  av  solenergi,  allt  ifrån  bostadsföreningar  och  badanläggningar   till   industrier.   Detta   ekonomiska   styrmedel   för   solvärme   gav   2,5  kronor  per  årlig  producerad  kilowattimme,  där  det  maximala  stödet  uppgick  till  7  500  kronor  per   lägenhet  alternativt  3  miljoner  kronor  per  projekt   (Boverket,  2010).  Trots  att   detta   stöd   försvunnit   finns   det   fortfarande   möjligheter   att   erhålla   ekonomisk  

  23  

ersättning   i   och   med   ROT-­‐avdrag   för   arbetskostnader   för   installationen   av  solvärmesystemet  (Energimyndigheten,  2013b).  

3.3.3 Energipriser  

Energipriser   delas   ofta   in   i   kategorierna   el-­‐   och   värmepris,   då   denna   rapport   endast  behandlar  solvärme  kommer  elpriser  inte  att  tas  med  i  detta  avsnitt.      

3.3.3.1 Fjärrvärmepriser  

I   Sverige   finns   det   drygt   200   företag   som   levererar   fjärrvärme   som  alla   skiljer   sig   åt,  både   vad   gällande   storlek   samt   bränsletyp.   Detta   leder   till   kraftiga   skillnader   i  prissättning   runt   om   i   landet   (Energimyndigheten   och   Energimarknadsinspektionen,  2012).   Sedan   millenniumskiftet   har   priserna   på   fjärrvärme   stigit   i   medel   med   ca   51  procent   ute   i   landets   kommuner,   detta   kan   jämföras  med   konsument   pris   index,   KPI,  som  endast  ökat  med  21  procent  under  samma  period.  (Nils  Holgersson,  2012).  I  Figur 9  visas   hur   medelpriset,   inklusive   moms,   på   fjärrvärme   för   mindre   flerfamiljshus   har  varierat  under  åren  2009  till  2012  i  Sverige.  Där  medelpriset  i  Sveriges  kommuner  låg  på  79,68  öre  per  kilowattimme  under  år  2012,  medan  det  volymviktade  medelpriset  för  samma  period  låg  på  76,81  öre/kWh.  Volymviktat  medelpris  tar  hänsyn  till  storleken  på  fjärrvärmeleveransen  och  avger  en  mer  realistisk  prisbild.  Medelpriset  per  kommun  för  större   flerfamiljshus   låg   under   år   2012   på   77,64   öre/kWh.   Alla   dessa   priser   har   i  genomsnitt  ökat  med  3  procent  i  jämförelse  med  år  2011  (Svensk  Fjärrvärme,  2012).    

 Figur  9.  Statistik  över  fjärrvärmepris  (Svensk  Fjärrvärme,  2012)  

70,27   72,9   73,91   76,08  74,64   76,42   77,09   79,68  

0  

10  

20  

30  

40  

50  

60  

70  

80  

2009   2010   2011   2012  

Pris  (SEK)  

År  

Fjärrvärmepris    

Volymviktat  medelpris  

Medelpris  per  kommun  

  24  

Kvarteret  Lagern  ligger  i  Solna  Stad  vars  leverantör  av  fjärrvärme  är  Norrenergi.  I  Tabell 2  och  Tabell 3  visas  hur  2013  års  prissättning,  exklusive  moms,  förhåller  sig  för  bostäder  och  lokaler  inom  detta  område.      

Bostäder   Pris  exkl.  moms  2013  

Småhus   74,8  öre/kWh  

Mindre  flerfamiljshus   ca  69  öre/kWh  

Normalstort  flerfamiljshus   ca  69  öre/kWh  

Större  flerfamiljshus   ca  68,3  öre/kWh  

Mycket  stort  flerfamiljshus   ca  68,1  öre/kWh  

Tabell  2.  Prissättning  av  fjärrvärme  för  bostäder  (Norrenergi,  2013a)  

   

Lokaler   Pris  exkl.  moms  2013  

Mindre  lokalfastighet   ca  73,6  öre/kWh  

Normalstor  lokalfastighet   ca  73,4  öre/kWh  

Större  lokalfastighet   ca  72,6  öre/kWh  

Mycket  stor  lokalfastighet   ca  71,8  öre/kWh  

Tabell  3.  Prissättning  av  fjärrvärme  för  lokaler  (Norrenergi,  2013a)  

 

3.3.3.2 Fjärrvärme  i  framtiden  

Under  årsskiftet  2012/2013   fasades  många  kraftvärmeanläggningar,   som  använde  sig  av  biobränslen,  ut  ur  elcertifikatsystemet.  Trots  detta  förväntas  en  ökning  att  ske  inom  fjärrvärmesektor  fram  till  år  2020,  där  flera  av  företagen  förväntas  göra  en  gemensam  investering  på  29,4  miljarder  SEK  i  nya  anläggningar  som  kommer  att  öka  kapaciteten  med  600  MW  (Svensk  Fjärrvärme,  2011).      

3.3.4 Kostnader  

I  detta  avsnitt  kommer  olika  kostnader  relaterat  till  solfångare  och  värmelagring  att  tas  upp.  Kostnader  går  att  dela  upp  i  fasta  och  rörliga,  där  de  fasta  kostnaderna  innefattar  grundinvesteringen   så   som   solfångare,   värmelagringssystem   samt   installation,  medan  de  rörliga  behandlar  de  årliga  kostnaderna  för  att  underhålla  och  driva  systemen.    

  25  

3.3.4.1 Solfångare    

Investeringskostnader   i   solfångare   är   en   viktig   del   av   lönsamhetsanalysen   för   ett  solvärmesystem.  I  Tabell  4  och  Tabell  5  redogörs  hur  mycket  olika  solfångare  kostar.        

Tillverkare  (land)   Produkt  Referensarea  

(m2)  Yttermått  (m2)  

Levererad  energikapacitet  

(kWh/år)  

Pris  exkl.  moms  (SEK)  

Värmebaronen  (Sverige)  

Solfångare  K2   1,82   2,06   871   6  000    

Svesol    (Sverige)   Premium   2,37   2,62   1202   7  040    Svesol    (Sverige)  

Favorit  Max   2,30   2,48   955   4  400    

Aquasol    (Sverige)   Long  2   2,1   2,23   872   6  800    Effecta  (Sverige/Tyskland)  

Effecta  ST2AR   2,21   2,37   1037   6  636    

Medelvärde     2,16   2,35   987   6  175      

Tabell  4.  Priser  för  plana  solfångare  (Värmebaronen,  2013;  Svesol,  2013;  Aquasol,  2012;  Effecta,  2012)  

 

Tillverkare  (land)   Produkt  Referensarea  

(m2)  Yttermått  (m2)  

Levererad  energikapacitet  

(kWh/år)  

Pris  exkl.  moms  (SEK)  

Svesol    (Sverige)  

Optima  (Sunpur)  15     1,514   2,52   1087   10  800    

Aquasol    (Sverige)  

Zenit  RF  SP   2,24   4,08   1664   10  800    

Aquasol    (Sverige)  

Zenit  NA  DP   2,24   4,08   1664   11  800    

Effecta  (Sverige/Tyskland)  

Effecta  VAC   1,99   2,28   1186   9  418    

Medelvärde     2,0   3,24   1400   10  705    

Tabell  5.  Priser  för  vakuumrörssolfångare  (Svesol,  2013;  Aquasol,  2012;  Effecta,  2012)  

 

  26  

Priset   för   plana   solfångare   ligger   således   på   ca   2   600   kr   per   kvadratmeter   medan  vakkumrörsolfångare  har  ett  jämförande  pris  på  ca  3  300  kr  per  kvadratmeter.        

3.3.4.2 Värmelagring  

Priser   för   att   konvertera   ett   befintligt   oljebergrum   till   ett   säsongsvärmelager   skulle  kosta  61  kr/m3  i  1988  års  penningvärde  (Teknikmarknad,  2012)  vilket  skulle  generera  i  dagens   penningvärde   ca   108,6   kr/m3   (SCB,   2013a).     Motsvarande   kostnader   för  borrhålsvärmelager  är  ca  300  kr  per  meter  borrhål  (Acuña,  2013).        

3.3.4.3 Underhålls-­‐  och  driftskostnader  

Underhållskostnaderna   för   solfångare   är   i   regel   väldigt   låga,  nästintill   försumbara.  De  solfångare  som   innehåller  en  antifrysvätska  kräver  underhåll   i   form  av  byte  av  denna  vätska,   dock   endast   vart   femte   år   (Southface,   2013).   Det   kan   även   vara   bra   att  kontrollera   den   värmebärande   vätskan   i   solfångarna   någon   gång   per   år   (Svensk  Solenergi,  2013c).  En  riktlinje   för  hur  stor  driftskostnaderna   för  solfångarsystemet  är,  har  tagits   fram  med  hjälp  av  Teknikmarknad  och  kan  approximeras  med  1  procent  av  grundinvesteringsbeloppet  (Teknikmarknad,  2012).        

3.3.5 Inflation  

En   viktig   faktor   att   ta   med   i   ekonomiska   kalkyler   är   inflationen   som   kommer   att  påverka   alla   framtida  priser.   Sverige  har   ett   årligt   inflationsmål  på  +2  procent   för   att  motverka   deflation   samt   hålla   priserna   på   en   relativt   stabil   nivå   (Riksbanken,   1993).  Inflationen   i   Sverige   är   i   nuläget   låg,   då  den  under   februari   2013   låg  på   -­‐0,2  procent,  detta  är  en  följd  av  att  bland  annat  kronan  växt  sig  starkare  under  de  senaste  åren,  låg  resursutnyttjande  i  ekonomin  samt  sänkta  priser  på  importerade  varor.  Enligt  Sveriges  Riksbank  kommer  landets  inflation,  mätt  med  hjälp  av  KPI,  fortsätta  att  vara  låg  fram  till  och  med  2014  då  den  beräknas  att  stiga  i  enlighet  med  Figur  10  (Riksbanken,  2013).      

  27  

 Figur  10.  Inflationsprognos  enligt  KPI  (Sveriges  riksbank,  2013)  

   

3.4 Kvarteret  Lagern    

I  oktober  2011  togs  beslutet  att  Råsunda  fotbollsstadion  kommer  ersättas  med  bostads-­‐  och   kontorshus,   varpå   Fabege   och  PEAB  gick   in   som  nya   ägare   till   området.   Råsunda  stadion   har   varit   i   mycket   dåligt   skick   vilket   gör   det   både   ekonomiskt   och   tekniskt  ohållbart.  Rivningen  påbörjades  i  februari  2013  (Solna  Stad,  2013a).      Solnas   översiktsplan   från   2006   tar   upp   fem   utvecklingsområden,   där   området   kring  Solna   centrum   är   ett   av   dessa   områden.   Utgångspunkten   är   att   Solna   centrum   ska  förtätas  med  ny   bebyggelse.   Planområdet   för   kvarteret   Lagern   ligger  mellan  Råsunda  stenstad   och   Solna   centrums   mer   storskaliga   bebyggelsekaraktär.   Bebyggelsen   av  området  syftar  till  att  koppla  ihop  de  båda  stadsdelarna  (Solna  stad,  2011a).      Det   förslag   som   har   lagts   fram   föreslår   att   det   befintliga   kontorshuset   i   väst   där   det  tidigare  har   legat   en   läktare,  Kammen,   behålls   i   stort  men   en  ny   fasad  och   entré  mot  riktningen  där   torgstråket  byggs.    Det  kommer  även   tillkomma  en  mindre   tillbyggnad  på  det  befintliga  kontorshuset,  Dallashuset,  så  att  en  bättre  anslutning  till  entréplatsen  kan  utnyttjas  som  lokal.  Förutom  kontor  gör  ombyggnationen  även  det  möjligt  för  b.la.  skola  och  studentbostäder  att  använda  byggnaden  (Solna  Stad,  2011b).    Ett   nytt   kontorshus   är   planerat   att   byggas   i   den   södra   delen   av   området   mot  Frösundaleden,   där   ett   exempel   på   utformning   går   att   ses   i   Figur   11.   Kontorshuset  kommer  vara  uppdelat  i  tre  volymer  där  den  högre  delen  kommer  vara  13  våningar  hög,  de   andra   huskropparna   kommer   vara   10   våningar   respektive   5-­‐7   våningar.   Taken   är  planerade  att  utformas  som  flacka  tak  av  plåt,  sedum  eller  duk  (Solna  Stad,  2011a).  

  28  

   

 Figur  11.  Exempel  på  fasadutformning  mot  söder  skala  1:1000  (Solna  stad,  2011a)  

 Bostadshus  kommer  byggas  norr  om  kontorsbyggnaderna  som  kommer  ha  varierande  höjder  mellan   7   och   9   våningar.   En   eller   de   två   översta   våningarna   kommer   att   vara  indragna.  Bostadsbyggelsens  tak  kommer  i  huvudsak  vara  flacka  sadel-­‐  eller  pulpettak,  där  det  kommer  vara  en  maximal  taklutning  på  14  grader  (Solna  Stad,  2011a).    I   området   där   kvarteret   Lagern   kommer   ligga   finns   det   inga   tunnlar   eller   kulvertar  belagda.  Det   finns   inte  några  befintliga  bergrum  direkt  under  gamla  Råsunda  (Wihlke,  2013).  Information  kring  försvarsmaktens  bergrum  som  eventuellt  finns  i  området  går  ej  att  ta  del  av  på  grund  av  sekretess  av  rikets  säkerhet  (Parmer,  2013).      Gamla   Råsunda   stadion   har   tillgodosetts   med   fjärrvärme   från   Norrenergi   AB  (Vilhelmson,  2013).  Planen  är  att  den  nya  och  befintliga  bebyggelsen  kommer  försörjas  med  fjärrvärme  (Solna  Stad,  2011b).      

3.4.1 Termiska  egenskaper  

Värmelagring   i   bergrum   alternativt   borrhål   kräver   en   omfattande   undersökning   av  områdets   termiska   egenskaper.   Eskilson   and   Claesson   har   angett   de   typiska   svenska  värdena   på   de   konstanterna   som   ingår   i   ekvationerna   i   avsnitt   3.2.2.2,   där   λ   =   3,5  W/(m∗K),  a  =  1,62  ∗  10-­‐6  m2/s  samt  Tom  =  8°C  (Claesson  &  Eskilson,  1987)      Berget  under  gamla  Råsunda  stadion  består  till  huvuddel  av  sur  intrusivbergart  så  som  granit,  granodiorit  samt  monzonit  (SGU,  2013b)  där  Figur  12  visar  de  olika  värdena  på  λ  för  olika  typer  av  kristallina  bergarter.  Granit  har  en  värmeledningsförmåga  på  mellan  3-­‐4  W/(m∗K)   och   är   en   av   de   vanligaste   bergarterna   i   Sverige   vilket   även   stämmer  överens  med  bergarten  under  kvarteret  Lagern,  det  går  således  att  dra  slutsatsen  att  λ  =  3,5  W/(m∗K)  precis  som  Claesson  &  Eskilson  hävdade.      

  29  

 

 Figur  12.  Värmeledningsförmåga  för  olika  magmatiska  bergarter  (Sundberg,  1991)  

 Värmekapacitansen,   c,   brukar   för   de   flesta   kristallina   bergarter   ligga   på   0,55  kWh/(m∗°C)  vilket  ger  a  =  λ/c  ≈  3,5/(0,55∗1000∗3600)  =  1,77  ∗  10-­‐6.      Medeltemperaturen  vid  markytan  beror  utav  olika  faktorer  så  som  värmeutbyte  mellan  luft   och  mark   samt   bland   annat   nederbördens   inverkan.   Denna   temperatur   beräknas  huvudsakligen   fram  med   hjälp   av  medeltemperaturen   i   luften.  Markytans   temperatur  sägs   vara   ca   1,5°C   varmare   än   luftens   medeltemperatur   för   varje   100   dagar   med  snötäcke,  vilket  skulle  motsvara  runt  3-­‐4°C  över  luftens  temperatur  i  norra  delarna  av  Sverige,  men   något  mindre   än   1°C   i   de   södra   delarna   (Rósen  mfl.,   2001).   I   kvarteret  Lagern  är  den  uppmätta  medeltemperaturen   i   luften  ca  7,1°C   (European  Commission,  2013).    

3.4.2 Detaljplan  kvarteret  Lagern  

I  ”Bilaga  1  –  Detaljplan  kvarteret  Lagern”  finns  en  karta  över  hur  området  är  tänkt  att  utformas,  denna  detaljplan  är  framtagen  av  den  ansvariga  arkitektfirman  som  är  tillsatt  av  Fabege  att  utforma  kvarteret  Lagern.  I  enlighet  med  denna  plan  kommer  det  att  byggas  6  byggnader  som  kommer  att  inhysa  ca  730  lägenheter  samt  4  stycken  byggnader  som  kommer  att  användas  som  kontor  (Wallin,  2013).  I  Tabell  6  redogörs  de  totala  ytorna  som  kommer  att  byggas  samt  de  nödvändiga  ytor  som  kommer  att  

  30  

användas  i  modellen  för  beräkning  av  solfångare  samt  värmelagring.  Där  BTA  står  för  fastighetens  brutto  total  area,  BOA  för  bostadsarea  och  LOA  är  lokalarea.        Kvarteret  Lagern    Bostadshusens  BTA   ca  69  400  m2  Bostadsarea  (BOA)   ca  52  000  m2  Kontorshusets  BTA   ca  19  000  m2  Kontorets  lokalarea  (LOA)   ca  18  000  m2  Markarea   2  625  m2  Söderriktad  fasadarea   3  515  m2  Takarea  –  bostad  &  kontor   8  545  m2  

Tabell  6.  Arealer  kvarteret  Lagern  (Wallin,  2013)  

 I  ”Bilaga  2  –  Soldata  kvarteret  Lagern”  går  att  hitta  mer  information  angående  de  olika  soldata  som  tagits  fram  med  hjälp  av  ett  beräkningsverktyg  på  Europeiska  Kommissions  websida  för  Photovoltaic  Geographical  Information  System,  PVGIS.  Där  går  bland  annat  att  avläsa  att  den  optimala  lutningen  på  de  takintegrerade  solfångarna  är  41  grader  mot  söder   samt   att   den   årliga   medeltemperaturen   i   området   är   7,1°   Celsius   (European  Commission,  2013).    

3.4.3 Nuvarande  energianvändning  Solna  Kommun  

Ekonomisk   utveckling   och   befolkningstillväxt   är   två   faktorer   som   i   allra   högsta   grad  påverkar   framtida   energibehov.   Figur   13   visar   att   Stockholms   län   under   det   senaste  decenniet   växt   stadigt   i   befolkning   där   nya   siffror   visar   en   ökning   med   35   533  människor  under  år  2012  (Statistiska  Centralbyrån,  2013).  Detta  är  ett  resultat  av  både  ett   födelseöverskott   samt   en   större   inflyttning   än   utflyttning.   Energianvändningen   i  landets  hushåll  har  minskat  med  20  procent  jämfört  med  år  1990  (Ekonomifakta,  2010)  där   den   årliga   genomsnittliga   användningen   i   Stockholm   låg   på   8142   kWh/invånare  (Miljöbarometern,  2010).  Detta   skulle   resultera   i   att  huvudstadens  dryga  2.1  miljoner  invånare  har  ett  årligt  energibehov  till  sina  bostäder  på  17.3  TWh.  Solna  stad  har  med  motsvarande   7121   kWh/invånare   och   år   (Ekonomifakta,   2010),   ett   värde   under  riksmedel,   och   kräver   årligen  dryga  0.5  TWh   för   att   försörja   sina  71293   invånare,   en  siffra   som   beräknas   att   stiga   över   90   000   invånare   till   och   med   2020   (Solna   Stad,  2013b).        

  31  

 Figur  13.  Stockholms  befolkningsmängd  (SCB,  2013b)  

 

3.4.3.1 Förväntad  energianvändning  kvarteret  Lagern  

Kvarteret  Lagern  är  under  konstruktion,  vilket   leder  till  att  det   inte  finns  några  siffror  för   områdets   nuvarande   energiåtgång.   Fabege   har   dock   uppgett   att   den   förväntade  energianvändningen,  varmvatten  samt  värme,  i  kontorshuset  beräknas  vara  jämförbart  med   den   nuvarande   energianvändningen   i   fastigheten   Farao   20   som   är   beläget   i  Arenastaden   i   Solna.   Denna   fastighet   är   byggd   på   70-­‐talet   men   har   genomgått   en  omfattande   totalrenovering   år   2010   och   uppfyller   nu   kraven   för   GreenBuilding-­‐certifiering  (Fabege,  2013).  I  Tabell  7  redogörs  fastighetens  brutto  total  area,  BTA,  dess  Atemp  area  vilket  betyder  den  sammanlagda  arean  av  samtliga  våningsplan  som  skall  uppvärmas  till  mer  än  10°C,  samt  energianvändningen  i  Farao  20  (Wester,  2013).        Fastigheten  Farao  20  -­‐  2012    Area  -­‐  BTA   10  140  m2  Area  -­‐  Atemp   8  788  m2  Energianvändning  för  uppvärmning  och  varmvatten  per  år  

34,44  kWh/m2  

Total  energianvändning  för  varmvatten  per  år  

10  700  kWh  

Total  energianvändning  för  uppvärmning  och  varmvatten  per  år  

302  638  kWh  

Tabell  7.  Data  fastigheten  Farao  20  (Wester,  2013)  

 

1850000  

1900000  

1950000  

2000000  

2050000  

2100000  

2150000  

2005   2006   2007   2008   2009   2010   2011   2012  

Befolkningsm

ängd  

År  

Stockholms  befolkningsmängd  

  32  

Tabell  8  visar  hur  månadsfördelningen  av  värme  samt  varmvatten  ser  ut  i  Farao  20.      

Månad  Uppvärmning  (kWh/m2)   Varmvatten  (kWh/m2)  

Januari   5,781   0,102  Februari   5,915   0,102  Mars     4,416   0,125  April   2,837   0,114  Maj   1,306   0,102  Juni   0,535   0,091  Juli   0,428   0,091  Augusti     0,528   0,080  September   0,645   0,102  Oktober   1,551   0,125  November   4,118   0,114  December   5,152   0,080  Summa:   33,212  kWh/(m2,  år)   1,228  kWh/(m2,  år)  

Tabell  8.  Månadsfördelning  värme-­‐  &  varmvattenanvändning  i  kontorshuset  (Wester,  2013)  

 För  bostadshusen  används  schablonuppgifter  på  värme-­‐  samt  varmvattenanvändningen  i  enlighet  med  Boverkets  byggregler.  Solna  ligger  i  klimatzon  III  vilket  ger  med  de  nya  skärpta  kraven   från  2012  ett  värde  på  90  kWh/(m2,  år)   för   flerbostadshus   (Boverket,  2011)  där  ca  25  kWh/(m2,  år)  går  åt  till  varmvattnet  (Sveby,  2012).  I  Tabell  9  visas  hur  bostädernas   värmeanvändning   är   fördelad   över   året,   procentsatserna   för  månadsuppdelningen   av   uppvärmningen   är   framtagna   med   hjälp   av   en  energiinventering   av   flerbostadshuset   Toppsockret   1   i   Farsta   (ÅF,   2007).   Denna  procentsats   stämmer   även   relativt   väl   med   den  månadsfördelning   som   kontorshuset  har.  Varmvattenförbrukningen  anses  vara  jämt  fördelad  över  året  (Laike,  2013).                          

  33  

Månad  Procentsats  för  uppvärmning  

Uppvärmning  (kWh/m2)  

Varmvatten  (kWh/m2)  

Januari   0,171   11,12   2,083  Februari   0,140   9,1   2,083  Mars   0,119   7,74   2,083  April   0,075   4,88   2,083  Maj   0,048   3,12   2,083  Juni   0,010   0,65   2,083  Juli   0,00   0,00   2,083  Augusti   0,00   0,00   2,083  September   0,029   1,89   2,083  Oktober   0,095   6,18   2,083  November   0,136   8,84   2,083  December   0,177   11,51   2,083  Summa:   100  %      65  kWh/(m2,  år)   25  kWh/(m2,  år)  

Tabell  9.  Månadsfördelning  värme-­‐  och  varmvattensanvändning  i  bostadshusen  (Boverket,  2011;  Sveby,  2012;  ÅF,  2007)  

 

4. Metod    

I  rapporten  studeras  hur  de  kontors-­‐  och  lägenhetsbyggnader  som  kommer  byggas  vid  kvarteret  Lagern  kan  använda  sig  av  solvärme  som  ett  hållbart  energisystem.  Med  hjälp  av   den   detaljplan   som   har   tagits   fram   över   det   kommande   området,   kommer   de  disponibla   tak-­‐   och   fasadytorna   att   undersökas   för   att   se   om   en   implementering   av  solfångare   är   tekniskt   samt   ekonomiskt   genomförbart.   För   att   göra   det   möjligt   för  området  att  använda  energin   från  solfångare  året  om  kommer  värmelagring   i  borrhål  att  undersökas.      I   denna   del   av   rapporten   presenteras   den   övergripande   modellen   som   används.  Antaganden  och   indata  presenteras   samt  de  ekvationer   som  används   för   att   generera  ett  resultat.  De  begränsningar  som  modellen  innefattar  redogörs  samt  ett  överskådligt  flödesschema  över  tillvägagångssättet.              

  34  

4.1 Arbetsmodell    

Schematisk  bild  över  tillvägagångssättet  visas  i  Figur  14.    

Figur  14.  Flödesschema  över  tillvägagångssättet  

 

4.2 Begräsningar    

Det  finns  ett  antal  begräsningar  i  metoden  som  påverkar  resultatet  som  här  kommer  att  presenteras.  Området   är   ännu   inte   är   byggt   vilket  medför   att   rapporten   inte   kommer  analysera   kvarteret   Lagern   grundligt,   detta  medför   att   viss   data   saknas.   Vilket   därför  leder  till  att  rapporten  är  begränsad  och  håller  en  mer  teoretisk  än  praktiskt  nivå.      De   tekniska   specifikationerna   för   de   solfångare   som   eventuellt   kommer   installeras   i  området   är   ännu   ej   fastställt   vilket   resulterar   i   att   standarduppgifter   för   liknande  projekt   får  användas  vid  beräkningar  av  solfångararea,  energiutvinning,  kostnader   för  installation  samt  drift  och  underhåll.      Vid  beräkning  av  den  solenergi  som  kan  utvinnas  ur  den  installerade  solfångararean  tas  inte   någon   hänsyn   till   de   skuggningsförluster   som   kan   uppkomma   på   grund   av  exempelvis   närliggande   träd   och   byggnader.   Detta   på   grund   av   att   det   är   en   fiktiv  byggnad  som  undersöks.      

  35  

Enbart   typen   plana   solfångare   utreds   eftersom   att   de   fasadintegrerade   solfångare  utgörs  av  det,  de  takplacerade  solfångare  som  undersöks  kommer  således  också  vara  av  typen  plan  solfångare.      Endast  ett  värmelagringsalternativ  kommer  att  undersökas.  Utifrån  de   förstudier   som  har  genomförts  har  inga  uppgifter  hittats  angående  om  det  finns  ett  bergrum  i  området,  därför  kommer  bara  borrhålslager  undersökas.  Beräkningar  för  energilagring  i  borrhål  är  komplicerade  och  väldigt  omfattande  (Acuña,  2013).  Borrhålslagret  kommer  därför  att  dimensioneras  utefter  ett  befintligt  borrhålslagersystem  som  finns  i  Emmaboda.      Modellen  kommer  ej  att  ta  hänsyn  till  eventuella  underhållskostnader  som  exempelvis  snöröjning  för  de  takintegrerade  solfångarna  eller  till  underhållskostnaderna  som  krävs  för  att  byta  värmeväxlaren  i  borrhålsvärmelagret.  Eventuella  energikostnader  för  uttag  av  energi  från  värmelagringen  är  ytterligare  en  sak  som  begränsar  denna  modell.      Modellen   tar   ej   hänsyn   till   eventuella   investeringskostnader   för   att   ansluta   sig   till  fjärrvärmenätet   i   Solna,   då   dessa   kommer   att   ske   oavsett   om   solfångar-­‐   och  värmelagringssystemet  implementeras  eller  ej.          

4.3 Antaganden    

I  detta  avsnitt  presenteras  de  antaganden  som  har  tagits  med  i  beräkningarna.      Kvarteret   Lagern   är   fortfarande   en   fiktiv   byggnad   vilket   leder   till   att  energianvändningen   i   bostads-­‐   samt   kontorsbyggnaden   tas   fram   genom   att   studera  energianvändningen  i  en  liknande  kontorsbyggnad  samt  för  ett  nybyggt  flerbostadshus.  Den  kontorsbyggnad  som  ska  byggas  förväntas  vara  jämförbar  med  en  kontorsfastighet  som  genomgick  en  totalrenovering  år  2010  (Fabege,  2013).  För  bostadshusen  används  schablonuppgifter   för   värme   samt   varmvattenanvändningen   enligt   Boverkets  byggregler   (Boverket,   2011).   I   avsnitt   3.4.3.1   förklaras   framtagandet   av  energianvändningen  i  kvarteret  Lagern  mer  detaljerat.      Den  fasad-­‐  och  takarea  som  används  i  beräkningarna  kommer  att  vara  en  uppskattning  eftersom   byggnationerna   ännu   inte   har   påbörjats   i   kvarteret   Lagern.   Med   hjälp   av  Andreas  Wallin,  arkitekt  vid  Bernow  &  Wik  Arkitektur  AB,  har  en  sammanställning  av  disponibel  yta  för  installering  av  solfångare  och  borrhålslagring  tagits  fram  för  området.  Detta  utifrån  den  detaljplan  som  för  närvarande  är  aktuell  för  kvarteret  Lagern  (Wallin,  2013).    Vid   beräkning   av   fasadintegrerade   solfångararean   kommer   det   att   antas   att   hela  fasaden  kommer  täckas  med  solfångare.  Detta  på  grund  av  att  det  är  en  fiktiv  byggnad  

  36  

samt   att   de   fasadintegrerade   solfångarnas   yttermått   kan   anpassas   utefter  fasadutformningen  på  kontorsbyggnaden  (S-­‐Solar  2009b).    Vid   beräkning   av   den   takplacerade   solfångararean   används   ett   antagande   där   den  beräknas   till   hälften   av   den   tillgängliga   takytan   (Laike,   2013).   Vinkeln   för   de  takplacerade  solfångarna  mot  horisontalplanet  antas  vara  den  vinkel  som  är  optimal  för  solinstrålning  mot  en  plan  yta  i  området,  och  är  41°  (European  Commission,  2013).      Solinstrålningen  kommer  att  beräknas  vara  konstant  de  kommande  30  åren  och  vara  i  enlighet  med  värdena  från  år  2013.      Den  verkningsgrad  som  används  för  de  fasadintegrerade  och  takplacerade  solfångarna  antas  vara  40  procent.  Denna  verkningsgrad  är  en  uppskattning  som  Robert  Sundquist,  forsknings-­‐   och   utvecklingschef   på   S-­‐Solar,   använder   sig   av   vid   dimensionering   av  solfångarsystem.  Det  är  en  verkningsgrad  som  har  visat  sig  vara  mycket  tillförlitlig  vid  energiberäkningar   hos   solfångare   (Sundquist,   2013).   Denna   verkningsgrad   har   även  använts  i  Teknikmarknads  Rapport  ”Förstudie:  Värmelagring”  (Teknikmarknad,  2012).  Denna  verkningsgrad  inkluderar  de  förluster  som  sker  då  den  infallande  solstrålningen  når  solfångarytan.  Dock  förutsetts  att  inga  närliggande  byggnader  orsakar  skuggning  på  den   yta   där   solfångarna   monteras.   Verkningsgraderna   för   solfångarna   antas   vara  konstanta  och  oberoende  av  temperaturförändringar  i  och  utanför  solfångarsystemet.  I  avsnitt  3.2.1.3  kan  ses  hur  temperaturförändringar  påverkar  verkningsgraden.        Då  kvarteret  Lagern  ännu  ej  är  byggt  kommer  värmeenergibehovet  som  krävs  i  området  att  antas  hålla  samma  värden  de  närmsta  30  åren.  Dessa  är  baserade  på  nyckeltal  samt  liknande  kontors-­‐  och  bostadsbyggnader  i  Stockholmsområdet.    Det   borrhålslagersystem   som   dimensioneras   utgår   från   att   de   berg-­‐   och  markegenskaper  som  finns  i  Emmaboda  är  lika  de  som  finns  i  kvarteret  Lagern.      Det  krävs  även  antaganden  för  inflationsräntan  som  kommer  användas  i  beräkningarna,  där   beräkningarna   i   denna   rapport   kommer   att   följa   inflationsmålet   som   satts   utav  Riksbanken  (Sveriges  Riksbank,  1993).      Rapporten  kommer   att   räkna  på  de   solfångarpriser   som  Teknikmarknad   erhållit   i   sin  rapport  då  dessa  är  bättre  approximerade  till  stora  system,  priserna  i  tabellerna  under  avsnitt  3.3.4.1  kommer  således  inte  att  användas,  men  dess  medelvärde  på  solfångarnas  areor  kommer  att  spela  in  vid  beräkning  av  antal  tak  placerade  solfångare.        

  37  

4.4 Olika  parametrar  och  beräkningssteg  i  modellen  

I  detta  avsnitt  kommer  de  olika  beräkningsstegen  samt  parametrar  att  förklaras.    

4.4.1 Disponibel  area  samt  dimensionering  av  area  för  solfångare  och  borrhålslagring    

Projektet  befinner  sig  i  förstadiet  där  den  definitiva  utformningen  av  kontorsbyggnaden  och   bostäderna   ännu   inte   är   fastställt.   Den   area   som   finns   tillgänglig   för  fasadintegrerade   samt   takplacerade   solfångare   och   borrhålslagring   tas   därför   fram  genom  den  preliminära  detaljplan  som  har  sammanställts  för  kvarteret  Lagern.  Bernow  &  Wik  Arkitektur  AB  är  ett  av  de  företag  som  har  varit  med  i  detta  förarbete.  Med  hjälp  av  Andreas  Wallin,  arkitekt  vid  Bernow  &  Wik  Arkitektur  AB,  har  en  sammanställning  av  disponibel  yta  för  solfångare  och  borrhålslagring  tagits  fram  för  området.  I  ”Bilaga  1  –  Detaljplan  kvarteret  Lagern”  finns  denna  karta  presenterad  (Wallin,  2013).      Ett   solfångarsystem  med   både   fasadintegrerade   och   takplacerade   solfångare   kommer  att  undersökas.  Fasadintegrerade  solfångare  placeras  på  söderfasaden  på  den  nybyggda  kontorsbyggnaden   som   visas   i   Bilaga   1.   Denna   kontorsbyggnad   är   utmärkt   i   blått   i  Bilaga  1.  Vid  dimensionering  av  solfångararea  för  fasadintegrerade  solfångare  kommer  hela   fasadytorna   att   täckas   med   solfångare.   Detta   eftersom   dimensioneringen   av  solfångarens  yttermått  kan  anpassas  utefter  fasadens  utformning  (S-­‐Solar,  2009b).      Takplacerade  solfångare  kommer  placeras  på  samtliga  tak  som  visas  i  Bilaga  1,  taken  är  markerade  i  rött,  lila  och  blått.  Vid  dimensionering  av  area  för  takplacerade  solfångare  är  ett  riktvärde  att  den  kan  antas  vara  hälften  av  den  tillgängliga  kvadratmeterytan  som  finns   på   taken.   Detta   för   att   undvika   skuggningsförluster   (Laike,   2013).   Detta   är   ett  antagande  som  måste  göras  för  att  det  ännu  inte  har  fastställts  hur  taken  kommer  att  se  ut  i  området.      Den  markyta  som  finns  tillgänglig  för  borrhålslagring  är  markerat  med  grönt  i  Bilaga  1.  En   undersökning   om   hur   stor   markyta   borrhålslagret   kräver   kommer   att   fastställas,  samt  ett  förslag  till  vart  lagret  kan  placeras.        

4.4.2 Solinstrålning  

Positionen   av   kvarteret   Lagern,   alltså   positionen   i   latitud   och   longitud,   påverkar   hur  solinstrålningen  ser  ut  under  året  i  området.  Kvarteret  Lagerns  position  på  den  sfäriska  jordytan   är   59.36°   latitud   och   18°   longitud   (Mapcoordinates,   2013).   För   att   få  solinstrålningsdata   för   dessa   koordinater   i   kvarteret   Lagern   används   ”Photovoltaic  Geographical   Information   System”   (PVGIS)   som   har   tagits   fram   av   Europeiska  kommissionen.   Data   för   solinstrålningen   i   området   presenteras   i   ”Bilaga   2   –   Soldata  kvarteret  Lagern”  (European  Commission,  2013).    

  38  

 

4.4.3 Energiutvinning  från  solfångare  

Noggranna   beräkningar   för   energiutvinning   från   solfångare   är   komplicerade   då  mätdata   för   olika   parametrar   i   systemet   varierar   beroende   på   områdets   väder   och  temperatur.  Projektet  för  kvarteret  Lagern  befinner  sig  dessutom  i  ett  tidigt  stadium  där  det  framtida  solenergisystemet  i  stadsdelen  ännu  ej  är  bestämt.  Detta  medför  bristande  information   gällande   specifikationer   för   typ   av   solfångare,   prestanda   och   fabrikat.  Därav  kommer  en  förenklad  metod  att  användas  för  beräkning  av  den  energi  som  kan  utvinnas  från  den  solfångararea  som  beräknats  för  fasadintegrerade  samt  takplacerade  solfångare.      En   verkningsgrad,  η   ,  på   40   procent   kommer   användas   för   att   beräkna   energiutbytet  från   den   infallande   solinstrålningen   mot   de   fasadintegrerade   och   takplacerade  solfångarna  (Sundquist,  2013).        

Den  mängd   solenergi   som  absorberas  av  den   totalt   installerade   solfångararean   för   en  viss  månad  beräknas  med  hjälp  av  Ekvation  18  (Laike,  2013):  

 

!!"#$å!"#$%,!å!"#   = !!"!   ∙    !!å!"#   ∙  !  

Ekvation  18  

 Där   Esolfångare,månad   är   mängden   solenergi   som   utvinns   av   den   totala   arean   uppsatta  solfångare   en   given   månad,   Atot   är   den   totala   solfångararean   och     η   är   den  approximerade   verkningsgraden.   Imånad   är   den   infallande   solstrålningen   mot  solfångarytan.  För   fasadintegrerade   solfångare  är  det  den   solinstrålningen  mot  en  yta  vid  en  vinkel  av  90  grader  per  kvadratmeter  under  samma  månad  och  för  takplacerade  solfångare  är   Imånad  den   infallande  solstrålningen  mot  en  yta  vid  en  optimal  vinkel  per  kvadratmeter   under   samma   månad.   Data   för   den   infallande   solstrålningen   hittas   i  ”Bilaga  2  –  Soldata  kvarteret  Lagern”.        

4.4.4 Energilagring  i  borrhål  

Beräkningar  för  energilagring  i  borrhål  är  komplicerade  och  väldigt  omfattande.  Det  tar  lång   tid   att   sätta   sig   in   i   de   ekvationer   och   beräkningsprogram   som   finns   tillgängliga  (Acuña,   2013).   Den   tidsbegränsning   som   detta   kandidatexamensarbete   innebär  resulterar   i   att   en   dimensionering   av   borrhålslagringssystemet   får   begränsas   till   att  vara   en   förstudie.   Ett   borrhålslagersystem   tas   fram   genom   att   kolla   på   ett   pågående  projekt  som  har  genomförts  i  Emmaboda  (Carlstedt,  2010).  Mer  om  detta  projekt  finns  att   läsa   under   avsnitt   3.2.2.3.   Genom   att   studera   de   försättningar   som   finns   för   detta  

  39  

projekt  och  kolla  på  hur  borrhålslagret  har  dimensionerats  kan  ett  borrhålslagersystem  sättas  upp  för  kvarteret  Lagern.    

 

En   dimensionering   av   ett   borrhålslager   vid   kvarteret   Lagern   kommer   att   utgå   från  samma   borrhålsdjup,   borrhålsdiameter   och   avstånd   mellan   borrhålen   som   vid  borrhålslagret   i   Emmaboda   (Carlstedt,   2010).   Dimensionering   av   antal   borrhål   som  behövs   vid   kvarteret   Lagern   tas   fram   genom   att   studera   den   lagringspotential   per  borrhål  som  finns  i  Emmaboda,  detta  visas  i  Ekvation  19  och  Ekvation  20.    

 

!!"#  !"##!å!,!""#$%&# =!!"#$%&#'(")"*%+,+,!!!"#$%"

!!"##!å!,!""#$%&#  

Ekvation  19  

 

!!"##!å!,!"  !"#$%& =!ö!"#$%&''$!ä!"#,!"  !"#$%&!!"#  !"##!å!,!""#$%&#  

 

Ekvation  20  

 

Där   Eper   borrhåll,   Emmaboda   är   lagringskapaciteten   för   ett   borrhål   i   Emmaboda,    Elagringskapacitet,  Emmaboda   är   den   totala   lagringskapaciteten   i   borrhålssystemet   per   år   och  Nborrhål,  Emmaboda   är   antal   borrhål   som   finns   i   lagringssystemet.   Nborrhål,  kv  Lager   är   antalet  borrhål  som  dimensioneras  till   lagringssystemet  i  kvarteret  Lagern  och  Eöverskottsvärme,kv  Lagern  är   den   överskottsvärme   som   produceras   av   solfångaren   under   sommarhalvåret  som  kan  lagras.      

 Den   lagringspotential   som   finns   i   borrhålslagringsystemet   i   Emmaboda   och   det   som  faktiskt   kan   utvinnas   från   borrhålslagret,   ger   en   uppskattning   om   de   värmeförluster  som  sker   i  borrhålslagret.  Den  andel  av  det  som   lagras  som  åtgår   till  värmeförluster   i  Emmaboda   kommer   att   användas   i   beräkningar   för   kvarteret   Lagern,   denna  procentandel  tas  fram  genom  Ekvation  21:    

!!"##!å!"!#$%& =!!""#$%&  !"!#$%

!!"#$%&#'(")"*%+,+,!""#$%&#  

Ekvation  21  

 

Där    !!"##!å!"!#$%&  är  den  andel  som  är  uttagbar  energi   i   lagret  i  Emmaboda  och  Euttagen  energi   är   den   energi   som   utvinns   ur   borrhålslagret   i   Emmaboda.   Denna   procentandel  

  40  

kommer  att  användas  vid  beräkning  av  mängd  energi  som  beräknas  kunna  tas  ut   från  borrhålslagringsystemet  i  kvarteret  Lagern  under  vinterhalvåret.        Den   lagringspotential   som   finns   i   borrhålssystem   i   kvarteret   Lagern   samt  den  mängd  energi   som   uppskattas   kunna   utvinnas   från   borrhålslagret   kan   sammanfattas   enligt  Ekvation  22  och  Ekvation  23:      

!!"#$%&#'(")"*+,+,      !"  !"#$%& =  !!"##!å!,      !"  !"#$%&   ∙ !!"##!å!,!""#$%&#  

Ekvation  22  

 !!""#$%&  !"!#$%,      !"  !"#$%& =  !!"##!å!"!#$%!   ∙  !ö!"#$%&''$!ä!"#,!"  !"#$%&  

Ekvation  23  

 Där  Elagrinskapacitet,  kv  Lagern  är  den  totala   lagringskapaciteten  i  borrhålsystemet  per  år  och  Euttagen   energi,   kv   Lagern   är   den   energi   som   utvinns   från   borrhålslagret   per   år   i   kvarteret  Lagern.      

 

4.4.5 Kontors-­‐  och  bostadshusens  energibehov  

För  att  veta  hur  mycket  energi  i  form  av  värme  som  behöver  produceras  för  de  kontors-­‐  och  lägenhetsbyggnaderna  som  ska  byggas  i  kvarteret  Lagern,  behövs  en  uppskattning  av   energianvändningen   genomföras.   I   avsnitt   3.4.3.1   visas   den   förväntade  energianvändningen   som   uppskattas   i   kvarteret   Lagern   samt   vilka   schablonnyckeltal  som  används.  Det  totala  energibehovet  som  krävs  för  att  tillgodose  värme  till  kvarteret  Lagern  kan  sammanfattas  med  Ekvation  24:      

 

!!"  !"#$%& =  !!ä!"#   +  !!"##"$%&"!!'(  

Ekvation  24  

 Där   Ekv   Lagern   är   det   totala   energibehovet   i   form   av   värme   till   området,   Evärme   är  energibehovet   i   form   av   uppvärmning   och   Etappvarmvatten   är   energibehovet   till  tappvarmvatten.          

  41  

I  Ekvation  25  visas  sambandet  för  värmebehovet  per  månad  i  de  byggnader  som  finns  i  kvarteret  Lagern:      

!!ä!"! =  !  !ä!"#,      !ä!"#!!"     ∙ !!ä!"#!!"  +  !  !ä!"#,!"#$"%   ∙  !!"#$"%  

Ekvation  25  

 I  Ekvation  26  visas  en  formel  för  den  energi  som  åtgår  till  tappvarmvatten  per  månad  i  byggnaderna  som  finns  i  kvarteret  Lagern:    

                     !!"##$"%&$"!!'( =  !!"##$.,!ä!"#!!"     ∙ !!ä!"#!!"  +  !!"##$,!"#$%&'(!%&$"   ∙  !!"#$"%                

Ekvation  26  

   Där   evärme,lägenhet/kontor   är   energibehovet   av   värme   per   månad   och   kvadratmeter   i  lägenheterna   respektive   kontorsbyggnaden,   etappv,lägenet/kontor   är   energibehovet   av  tappvarmvatten   per   månad   och   kvadratmeter   i   lägenheterna   respektive  kontorsbyggnaden   och   Alägenheter/kontor   är   totala   kvadratmeterytan   av   lägenheter  respektive  kontor  i  området.    

 

 

4.4.6 Ekonomiska  kalkyler    

För   att   utreda  hur   solvärmesystemet   och   inköpt   fjärrvärme   förhåller   sig   till   varandra  ekonomiskt   sett,   krävs   det   att   kalkylerna   utgår   från   några   olika  prisutvecklingsscenarier  för  fjärrvärme  från  Norrenergi.      Det  första  scenariot  är  att  fjärrvärmepriset  följer  inflationsmålet  på  2  procentig  ökning  per  år,  där  priserna  är  i  enlighet  med  Norrenergis  priser  från  2013,  vilket  låg  på  ca  68,1  öre/kWh   för   mycket   stora   flerfamiljshus.   Det   andra   scenariot   innebär   att  fjärrvärmepriset   följer   den   utvecklingen   som   skett   på   marknaden   de   senaste   åren,  vilket  är  i  genomsnitt  en  3,5  procentig  ökning  (Svensk  Fjärrvärme,  2012).  I  Figur  15  ses  hur  dessa   scenarion   skulle  påverka  priset  de  närmaste  30  åren,   vilket   är   lika   lång   tid  som  livslängden  på  solfångarna.        

  42  

   Figur  15.  Utveckling  i  fjärrvärmepris  enligt  scenario  1  och  2  

 I   ”Bilaga  3   –  Fjärrvärmescenarion”   finns   en   fullständig   tabell   för  hur   fjärrvärmepriset  kommer  att  utvecklas  enligt  de  två  olika  scenariona  de  närmaste  30  åren.          För   att   kunna   jämföra   dessa   scenarion   med   kostnaderna   för   solvärme   samt  värmelagring,  krävs  det  att  grundinvesteringen  skrivs  av  på  ett  visst  antal  år  med  hjälp  av  kalkylmetoderna  som  förklarats  i  avsnitt  3.3.1.        

4.4.6.1 Kassaflöden  

De  årliga  kassaflödena  som  kommer  att  användas  i  de  ekonomiska  kalkylerna  kommer  att  beräknas  med  hjälp  av  Ekvation  27:      

!! = !!"ä!!"ä!"# − !!"#$% − !!"ä!!"ä!"#  

Ekvation  27  

 Där   ai   är   de   årliga   kassaflödena,   Bfjärrvärme   är   de   årliga   fjärrvärmebesparingarna   som  görs,   det   vill   säga   vad   som   skulle   vara   de   årliga   kostnaderna   för   att   täcka   hela  värmeenergibehovet   med   inköpt   fjärrvärme.   Dessa   går   att   avläsas   i   ”Bilaga   3   –  Fjärrvärmescenarion”.  Kdrift  är  de   årliga  driftkostnaderna   som  beräknas  med  Ekvation  28   medan   Kfjärrvärme   representerar   de   årliga   fjärrvärmekostnaderna   för   att   täcka   det  värmeenergibehov   som  solfångarna  och  värmelagret   inte  kan   förse.  Denna  parameter  

65  

85  

105  

125  

145  

165  

185  

Fjärrvärmepris  (öre/kWh)  

Fjärrvärmepris  

Scenario  1  

Scenario  2  

År  

  43  

beräknas   genom   att  multiplicera   den  mängd   energi   som  måste   köpas   in   för   att   täcka  värmebehovet   med   priset   för   fjärrvärmen   som   finns   under   ”Bilaga   3   –  Fjärrvärmescenarion”.      

!!"#$% = 0,01 ∙ !  

Ekvation  28  

 Där   driftkostnaderna   beror   på   solvärmesystemets   grundinvestering   G,   mer   om   detta  kan   läsas   i   avsnitt   3.3.4.3   (Teknikmarknad,   2012).   Dessa   kostnader   kommer   även   att  beräknas  följa  inflationsränta  på  2  procent  och  således  öka  för  varje  år.        

4.4.6.2 Nuvärdesmetoden    

I   slutändan   kommer   nuvärdesmetoden   att   avgöra   om   solfångar-­‐   och  värmelagringssystemet   kommer   att   löna   sig   i   kvarteret   Lagern   eller   om   området   ska  täcka  hela  sitt  värmebehov  med  fjärrvärme  från  Norrenergi.      Nettonuvärdet   beräknas   enligt   Ekvation   15   där   kalkylräntan   har   satts   till   4   procent,  vilket   är   den   kalkylränta   som   Fabege   använder   i   sina   ekonomiska   kalkyler   (Wester,  2013).        

4.4.6.3 Payback-­‐metoden  

Payback-­‐metoden  kommer  att  beräknas  enligt  Ekvation  16,  det  vill  säga  utan  hänsyn  till  kalkylräntan,  och  generera  ett  resultat  för  det  år  då  systemet  har  återbetalat  sig.  

4.5 Känslighetsanalys    

En   känslighetsanalys   utförs   för   att   ta   hänsyn   till   variationer   av   olika   parametrars  inverkan   på   resultatet.   De   parametrar   som   påverkar   resultatet   mest   kommer   att  undersökas.      Det   finns   en   osäkerhet   i   den   area   som   kommer   finnas   disponibel   för   installering   av  fasadintegrerade  och   takplacerade  solfångare.  Då  det  än  så   länge  är   fiktiva  byggnader  kommer   den   uppskattade   installerade   solfångararean,   både   för   takplacerade   och  fasadintegrerade,   att   störas   med   20   procent.   Denna   parameter   är   den   viktigaste   för  rapporten,   eftersom  ytan  som   finns   tillgänglig   för  montering  av   solfångare   i  kvarteret  Lagern  ännu  ej  är  fastställd.  Detta  kan  leda  till  stora  variationer  av  energiproduktionen  vid  beslut  om  hur  stor  solfångararea  som  ska  installeras  i  framtiden.  I  den  modell  som  

  44  

har   satts   upp   utförs   beräkningar   för   maximala   solfångararean   som   kan   installeras,  utifrån  de  förutsättningar  som  detaljplanen  ger.  Trots  det  kommer  en  störning  att  göras  både  uppåt  och  nedåt  just  på  grund  av  att  den  definitiva  utformningen  av  byggnaderna  ännu  inte  är  säkerställd.    

Den   verkningsgrad   som   har   fixerats   till   40   procent   för   både   takplacerade   och  fasadintegrerade   solfångare   kommer   att   störas   med   15   procent.   Denna   störning   har  valts   genom   att   studera   andra   verkningsgrader   som   har   en   standardavvikelse   på   15  procent  (Andrén,  2011).      Det   borrhålslagersystem   som   dimensioneras   utgår   från   ett   pågående   projekt   i  Emmaboda.   Där   utförs   en   störning   av   10   procent   på   den   andel   av   den   lagrade  solenergin  som  kan  plockas  ut  under  vinterhalvåret.  Detta   för  att  visa  att  det   finns  en  osäkerhet   kring   hur   mycket   av   den   lagrade   solenergin   som   kommer   åtgå   till  värmeförluster  i  borrhålslagret.      De   energiberäkningar   som   genomförs   för   att   uppskatta   hur   stort   värmebehovet  kommer  vara  i  området  har  baserats  på  en  redan  befintlig  nyrenoverad  kontorsbyggnad  samt  nyckeltal   för   energianvändning   i   flerbostadshus.  Därför   kommer   en   störning   att  göras   på   det   värmebehov   som   förväntas   i   området   med   10   procent.   I   Tabell   10  sammanfattas   de   parametrar   som   kommer   ingå   i   känslighetsanalysen   för   de  energiberäkningar  som  har  genomförts.    

 

Inparameter     Störning  

Solfångararea   ±  20  procent  Verkningsgrad     ±  15  procent  Andel  utvunnen  energi  ur  borrhålslagret  

±  10  procent  

Värmeenergibehov   ±  10  procent  

Tabell  10.  Störning  av  olika  inparametrar,  känslighetsanalys  för  energiberäkningar  

 En   känslighetsanalys   för   den   ekonomiska   aspekten   av   projektet   kommer   även   att  utföras   för  att  kunna   jämföra  hur  störning  av  olika   inparametrar  kommer  att  påverka  projektets  lönsamhet  och  genomförbarhet.      Även  i  den  ekonomiska  känslighetsanalysen  kommer  den  potentiella  solfångararean  att  störas  med   20   procent,   för   att   undersöka   hur   grundinvesteringarna   samt   de   löpande  kostnaderna   kommer   att   förändras   samt   hur   det   kommer   att   påverka   investeringens  nettonuvärde.  

  45  

 En   annan   inparameter   som   kommer   att   störas   är   priset   på   solfångarna,   då   dessa   är  tagna   från   Teknikmarknadens   rapport   från   föregående   år.   Genom   att   jämföra  genomsnittspriset  per  kvadratmeter  för  plana  solfångare  i  avsnitt  3.3.4.1  med  det  pris  som   tagits   från   Teknikmarknad   skiljer   sig   dessa   med   ca   30   procent,   vilket   således  kommer  vara  värdet  på  solfångarprisstörningen.      Inflationen  är  en  av  parametrarna  som  innehåller  en  hel  del  osäkerhet  då  den  är  satt  till  Riksbankens  inflationsmål  som  är  2  procent.  Figur  10  i  avsnitt  3.3.5  visar  de  kommande  årens  prognos  för  hur  inflationen  kommer  att  utvecklas.  I  denna  ses  att  inflationen  kan  komma  att  stiga  upp  emot  3  procent  runt  år  2015.  Störningen  på   inflationen  kommer  således  att  sättas  till  plus  minus  50  procent.      Precis   som   i   energiberäkningarna   så   är   värmeenergibehovet   uppskattat   till   att   ha   ett  konstant   årligt   värde,   som   tagits   fram  med   hjälp   av   nyckeltal   och   liknande   befintliga  byggnader.   Värmeenergibehovet   kommer   således   att   störas   i   enlighet   med   vad   som  anges   i   Tabell   10,   det   vill   säga   plus/minus   10   procent.   I   Tabell   11   redogörs   de   olika  inparametrarna  samt  värdet  på  dess  störning.        

Inparameter     Störning  

Solfångararea   ±  20  procent  Solfångarpris   ±  30  procent  Inflation   ±  50  procent  Värmeenergibehov   ±  10  procent  

 Tabell  11.  Störning  av  olika  inparametrar,  ekonomisk  känslighetsanalys  

 I   känslighetsanalysen   har   det   ej   tagits   hänsyn   till   att   en   omdimensionering   av  borrhålslagret   kan   komma  att   krävas  då   störningar   i   solfångararea   samt   värmebehov  leder  till  en  ändring  i  hur  mycket  energi  som  behöver  lagras.                        

  46  

5. Resultat,  diskussion  och  känslighetsanalys    

I   detta   avsnitt   kommer   resultaten   med   tillhörande   diskussion   att   presenteras  tillsammans  en  känslighetsanalys.      

5.1 Resultat  och  diskussion  för  utvunnen  energi  från  solfångaranläggningen  

Utifrån  den  detaljplan  som  är  framtagen  för  kvarteret  lagern  har  en  dimensionering  av  maximal   installering   av   solfångararea   tagits   fram.   I   Tabell   12   sammanställs   den  beräknade   solfångararean   för   takplacerade   respektive   fasadintegrerade   solfångare.  Denna  dimensionering  genererar  den  maximala  solfångararean  som  uppskattas  kunna  installeras  i  området.        

Byggnad   Tillgänglig  fasadyta  (m2)  

Dimensionering  av  

fasadintegrerad  solfångararea  

(m2)  

Tillgänglig  takyta  (m2)  

Dimensionering  av  takplacerad  solfångararea  

(m2)  

Kontorshus     3  515   3  515   1  370   685  Bostäder   0   0   7  040   3  520  Dallashuset   0   0   135   68  Summa:   3  515   3  515   8  545   4  273  

Tabell  12.  Dimensionering  av  solfångare  

 Resultatet   visar   att   den   solfångararea   som   beräknas   kunna   installeras   i   området   är  3515  m2.  Denna  fasadyta  som  finns  tillgänglig  på  kontorshusets  södra  fasad  kommer  i  ett   verkligt   fall   inte   att   täckas   till   hundra   procent  med   solfångare.   Exempelvis   dörrar  och   butiksfönster   kan   komma   att   installeras   vid   den   nedre   delen   av   fasaden   vilket  kommer  minska  disponibel  area   för   fasadintegrerade  solfångare.  Även  skarvar  mellan  de  fasadintegrerade  solfångarna  kan  uppkomma  vilket  kommer  att  minska  den  yta  som  absorberar  den  infallande  solstrålningen.  Men  då  denna  kontorsfastighet  i  dagsläget  är  en  fiktiv  byggnad  är  det  svårt  att  ta  fram  specifika  uppgifter  till  den  area  som  kommer  vara   tillgänglig.   Ett   antagande   har   därför   gjorts   att   hela   fasaden   kan   täckas   in   med  solfångare,   hur   variationen   av   installerad   solfångararea   påverkar   energiutvinningen  kommer  studeras  närmare  i  känslighetsanalysen  i  avsnitt  5.6  på  3515  m2  är  en  stor  yta  som   kan   installeras   tack   vare   att   fasadintegrerade   solfångare   kan   anpassas   efter   hur  fasadutformningen  ser  ut  vilket  är  fördelaktigt.      När  takplacerade  solfångare  ska  installeras  krävs  däremot  en  större  disponibel  yta  för  att   solfångarna   inte   ska   skugga   varandra.   Resultatet   visar   att   4   273  m2   takplacerade  solfångare   förväntas   kunna   installeras.   Vid   beräkning   av   solfångararean   har   ett  

  47  

antagande   tagits   fram   där   den   approximeras   till   hälften   av   den   disponibla   takytan  (Laike,   2013).     Detta   antagande   tar   inte   hänsyn   till   exempelvis   skorstenar   som   kan  finnas  på  taken,  vilket  kommer  resultera  i  att  solfångararean  minskar.  Men  återigen  är  det  svårt  att  ta  hänsyn  till  det  eftersom  kontorsbyggnaden  och  bostäderna  ännu  inte  är  byggda,  därför  kommer  en  variation  av  den  takplacerade  solfångararean  att  studeras  i  känslighetsanalysen.  Vid  de  energiberäkningar  som  har  genomförts  för  de  takplacerade  solfångarna   förutsätts   att   vinkel   mot   horisontalytan   är   41°,   vilket   är   den   vinkeln   på  solfångarna   som   genererar   mest   energi   i   solfångarna   (European   Commission,   2013).  Vid  en  annan  vinkel  kommer  solinstrålningen  som  når  absorbatorytan  på  solfångarna  att  bli  mindre,  detta  kommer  inte  beaktas  i  känslighetsanalysen.      I   Tabell   13   visas   det   resultat   för   energiutvinningen   som   kan   uppnås   från   de   olika  fasadintegrerade   och   takplacerade   solfångare   för   respektive   månad,   samt   den   totala  energiutvinningen  som  kan  uppnås  med  hela  solfångarsystemet.        

Tabell  13.  Energiutvinning  från  de  olika  solfångarareorna

 Energiutvinningen  som  kan  uppnås  från  solfångarna  är  högst  under  sommarmånaderna  då   solinstrålningen   är   som   störst,   mellan   maj   och   september.   Under   juli   är  energiutvinningen   som   störst   både   för   de   takplacerade   och   fasadintegrerade  solfångarna.  Den  totala  solenergin  som  kan  utvinnas  ur  solfångaranläggningen  är  2  962  MWh   under   ett   år.   Denna   energi   används   för   att   täcka   värmebehovet   till  

Månad  

Energiutvinning  per  månad  för  3515  m2  fasadintegrerade  solfångare  (MWh)  

Energiutvinning  per  månad  för  4  

273  m2  takplacerade  

solfångare  (MWh)  

Total  energiutvinning  

från  hela  solfångarsystemet  

(MWh)  Januari     32   32   64  Februari   72   77   149  Mars   113   142   256  April   137   208   345  Maj   157   279   436  Juni   132   252   384  Juli   140   261   402  Augusti   132   214   346  September   118   158   276  Oktober   83   96   179  November     45   45   91  December   18   18   36  Summa:   1  181   1  781   2  962  

  48  

tappvarmvatten   och   uppvärmning   och   den   överskottsvärme   som   uppkommer   under  sommarmånaderna  kan  lagras  i  borrhålen.      Modellen   har   som   ett   antagande   att   solinstrålningen   under   de   olika   månaderna   i  Råsunda  är  konstant  de  kommande  30  åren.  Således  tas  ingen  hänsyn  till  att  de  rådande  klimatförändringarna   kan   komma   att   leda   till   ett   förändrat   antal   soltimmar.   Detta  kommer   dock   inte   att   behandlas   i   känslighetsanalysen   då   det   mesta   tyder   på   att  förändringen  av  solskenstimmar  framför  allt  kommer  att  ske  mellan  säsongerna.  Det  vill  säga  en  liten  ökning  av  solskenstimmar  under  sommarhalvåret  medan  det  sker  en  liten  minskning  under  vinterhalvåret  (IVL  Svenska  Miljöinstitutet,  2007).     Den   verkningsgrad   som   har   använts   i   energiberäkningarna   är   40   procent.   Denna  verkningsgrad   kommer   att   sänkas   under   vintertid   då   solfångarna   täcks  med   snö,   om  inte  ett  kontinuerligt  underhåll  utförs,  detta  har  dock   inte  denna  rapport   tagit  hänsyn  till.   Att   det   ännu   inte   finns   några   tekniska   specifikationer   för   vilka   solfångare   som  kommer   användas   får   denna   verkningsgrad   ses   som   en   approximation   vid   de  energiberäkningar   som   har   genomförts.   Solinstrålningsförluster   är   inräknat   i  verkningsgraden   men   skuggningsförluster   är   inte   inräknat.   Det   förutsätts   att  solfångarna   placeras   så   att   de   inte   blir   skuggande.   En   känslighetsanalys   kommer  genomföras  för  att  se  hur  en  variation  av  verkningsgraden  påverkar  energikalkylerna.    

5.2 Resultat  och  diskussion  för  jämförelse  av  värmebehov  och  värmeproduktion  

Tabell   14   visar   det   värmebehov   som   inte   täcks   av   energiutvinningen   från  solfångaranläggningen  under  en  viss  månad.  Dessutom  visas  den  överskottsvärme  som  produceras  under  varje  månad  som  kan  kan  lagras  i  borrhålslagret.  I  Figur  16  visas  en  jämförelse   mellan   energibehovet   för   tappvarmvatten   och   uppvärmning   samt   den  solenergi  som  kan  utvinnas  från  solfångarna.    

                         

  49  

Månad  Totalt  

värmebehov  (MWh)  

Total  solenergi  (MWh)  

Värmebehov  som  inte  täcks  av  solenergi  (MWh)  

Överskottsvärme    (MWh)  

Januari   789   64   725   -­‐  Februari   690   149   541   -­‐  Mars   596   256   340   -­‐  April   432   345   87   -­‐  Maj     303   436   -­‐   133    Juni   153   384   -­‐   231  Juli   118     402   -­‐   284  Augusti   119     346   -­‐   227  September   223   276   -­‐   53  Oktober     476   179   297   -­‐  November     658   91   567   -­‐  December     811   36   775   -­‐  Summa:     5  368   2  964   3  332   928  

Tabell  14.  Energidifferens  

 

 Figur  16.  Jämförelse  av  värmebehov  och  värmeproduktion  i  kvarteret  Lagern  

 

Resultatet  visar  att  solfångarsystemet  kan  täcka  det  totala  värmebehov  som  finns  under  maj  till  september  i  kvarteret  Lagern.  Under  dessa  månader  kommer  det  att  produceras  överskottsvärme   som   kan   lagras   för   att   brukas   under   vintermånaderna   då  

!"

#!!"

$!!"

%!!"

&!!"

'!!"

(!!"

)!!"

*!!"

+!!"

,-./-01"

2340/-01"

5-06"

-7018" 5-

,",/.1"

,/81"

-/9/6:"

637;35

430"

<=;<430"

.<>35430"

?3@35430"

ABC"

AD.-?"

!"#$%&'()'(*+,*,"&#(-(./,*/0.*,"&#(1&/23456/7*

!"##$"%&$"'()*

+##$,%&)-).*

!/0"10*$,%&(2(3/$*

!/0"1*4/1()(%.-*

  50  

energibehovet  är   som  störst.  Det  kommer   framförallt  att  produceras  överskottsvärme  under   juli   och   augusti   då     nästan   hela   energibehovet   åtgår   till   uppvärmning   av  tappavarmvatten.  Energin  som  kan  lagras  per  år  uppgår  till  928  MWh.    I  följande  avsnitt  kommer  ett  resultat  tas  fram  för  hur  dimensionering  av  ett  borrhålslagersystem  kan  se  ut  för  att  lagra  denna  överskottsvärme.    

 

Det   värmebehov   som   solfångaranläggningen   inte   täcker   uppgår   till   3   332   MWh.  Underskottet   kommer   täckas   genom   att   utvinna   energi   från   borrhålslagret   under  vinterhalvåret   samt   köpa   fjärrvärme   från  Norrenergi.   För   att   solenergin   ska   täcka   en  större  andel  av  det  värmebehov  som  finns  i  området  kan  möjligheterna  undersökas  att  installera   markplacerade   solfångare   i   området.   Fasadintegrerade   solfångare   på   den  söderriktade   fasaden   på   Dallashuset   kan   vara   ett   ytterligare   altenativ   för   att   öka  energiproduktionen   från   solfångarna,   samt   att   undersöka   möjligheten   att   integrera  solfångare  på  de  söderriktade  bostadsfasaderna.    För  att  erhålla  dessa  resultat  har  modellen  räknat  med  ett  konstant  årligt  värmebehov  för  kvarteret  Lagern  under  de  kommande  30  åren.  Således  tas  ingen  hänsyn  till  att  den  rådande   energipolitiken   i   Stockholm   har   som   mål   att   effektivisera   bostadssektorns  energianvändning  de  kommande  decennierna.  Detta  för  att  klara  uppsatta  miljömål  som  behandlas   i   avsnitt   1.1.2   (Miljöförvaltningen,   2010).   Modellen   har   heller   inte   tagit  hänsyn   till   att   klimatförändringen   kan   komma   att   förändra   bostadssektorns  värmebehov   i   och   med   förändrade   temperatur-­‐   och   vindförhållande   (IVL   Svenska  Miljöinstitutet,  2007).  Känslighetsanalysen  kommer  att  behandla  hur  olika  förändringar  i  värmebehovet  kommer  att  påverka  resultatet.      

 

5.3  Resultat  och  diskussion  för  lagring  av  energi  i  borrhål  

I  Tabell  15  sammanfattas  det  borrhålslagringssystem  som  har  tagits  fram  med  hjälp  av  ett   liknande   borrhålslager   i   Emmaboda.   Tabellen   visar   även   hur   stor  lagringskapaciteten   beräknas   vara   samt   den   överskottsvärmen   som   produceras   av  solfångarna  under   sommarhalvåret   och  hur  mycket   av  den  energin   som  kan  utvinnas  under  vinterhalvåret.    

               

  51  

Borrhålslager  kvarteret  Lagern    Antal  borrhål  (st)   36  Borrhålsdjup  (m)   150  Markarea  (m2)   384  Total  borrhålslängd  (m)   5  400  Lagringsvolym  i  berg  (m3)   57  600  Lagringskapacitet  (MWh/år)   ca  977  Överskottsvärme  från  solfångarna  som  lagras  i  borrhålen  (MWh/år)    

ca  928  

Uttagen  energimängd  från  borrhålen  (MWh/år)   ca  611  

Tabell  15.  Dimensionering  av  ett  borrhålslagersystem  i  kvarteret  Lagern  

   I  Figur  17  har  ett  förslag  tagits  fram  för  vart  borrhålslagret  kan  placeras.  Observera  att  detta   inte   är   enligt   skala   utan   endast   en   överskådlig   blick   för   att   visa   vart   lagret   kan  tänkas  placeras.    

 

 Figur  17.  Förslag  till  placering  av  borrhålslager  i  kvarteret  Lagern  

 Borrhålslagret   har   dimensionerats   i   en   rektangel,   med   4   meter   mellan   varje   borrhål  med  samma  förhållande  mellan  bredd  och  längd  som  borrhålslagret  i  Emmaboda.  Detta  åskådliggörs  i  Figur  18.    Det  borrhålslagersystem  som  har  dimensionerats  för  kvarteret  Lagern  ska  ses  som  en  förstudie  av  ett  borrhålslagringssystem.    

  52  

   

                                                     Figur  18.  Bild  över  det  rektangulära  borrhålslagret  

   

Egenskaperna  för  berget  och  marken  antas  vara  detsamma  som  i  Emmaboda  och  även  att  de  tekniska  specifikationerna  på  borrhålssystemet  är  likadana.  Vid  beräkning  av  de  värmeförluster  som  sker  i  borrhålslagret  i  kvarteret  Lagern  har  även  där  ett  antagande  gjorts  att  den  procentandel  energi  som  utvinns  ur  lagret  i  Emmaboda  är  likadan,  vilket  är  66  procent.  Denna  procentandel  kommer  förmodligen  att  vara  lägre  i  borrhålslagret  i  kvarteret   Lagern   eftersom   att   det   är   ett   mindre   lager   med   färre   borrhål.   I   ett  borrhålslagersystem  kommer  de  borrhål  som  är  i  mitten  att  ha  mindre  värmeförluster  än  de  borrhål  som  befinner  sig  längre  ut  i  systemet.  Ett  större  borrhålslagersystem  har  därför  mindre  värmeförluster  (Acuña,  2013).  Det  kan  därför  visa  sig  att  i  ett  verkligt  fall  så  är  värmeförlusterna  större  än  det  som  resultatet  visar.    

 

José  Acuña  som  är  forskningsingenjör  på  KTH  inom  bland  annat  värmelagring  i  borrhål  har  rekommenderat  ett  beräkningsprogram  som  heter  ”Earth  Energy  Designer”  (Acuña,  2013).  EED  är  ett  program  anpassat  för  PC  som  har  utvecklats  för  att  dimensionera  ett  system  där  vertikala  borrhål  används  som  värmeväxlare.  Programmet  är  användbart  då  en   approximation   av   ett   borrhålslagringsystem   ska   dimensioneras   med   storlek   och  placering,   innan   mer   detaljerade   analyser   initieras.   Programmet   kan   hantera  konfigurationer   från   ett   borrhål   till   stora   system   med   upp   till   1200   borrhål  (Buildingphysics,   2008).   Den   tidsbegränsning   som   detta   arbete   har   inneburit   har  resulterat  i  att  tiden  inte  har  räckt  till  för  att  tillfullo  hantera  programmet.  I  ”Bilaga  4  –  Indata   till   Energy   Earth   Designer”   har   en   tabell   sammanställts   över   indata   som   är  vanliga   vid   dimensionering   av   ett   borrhålssystem   som   kan   användas   för   en   framtida  eventuell  dimensionering  av  ett  borrhålslagersystem  i  kvarteret  Lagern  (Acuña,  2013).    

 

Den   solenergi   som   används   och   den   energi   som   lagras   och   kan   hämtas   ut   under  vinterhalvåret   täcker   inte   hela   årets   energibehov   i   kvarteret   Lagern.   För   att   hela  energibehovet  ska  täckas  kommer  det  resterande  energibehovet  att  tillgodoses  genom  

  53  

att  köpa  in  fjärrvärme.  I  ”Bilaga  5  –  Tabell  över  energitillförseln  under  ett  år  i  kvarteret  Lagern”  bifogas  en  tabell  över  hur  energitillförseln  planeras  att  se  ut  varje  månad.  Den  solenergi  som  lagras  och  kan  hämtas  ut  under  vinterhalvåret  plockas  ut  under  de  fyra  månaderna  då  energibehovet  är  som  störst.  Ett  antagande  har  här  gjorts  att  lika  mycket  energi   plockas   ut   under   dessa   fyra   månader.   I   Figur   19   visas   en   överblick   över   hur  fördelningen  av  energitillförseln  kan  komma  att  se  ut  under  ett  år  i  kvarteret  Lagern.    

 

 Figur  19.  Fördelning  av  energitillförsel  

 

Resultatet  visar  att  genom  att  lagra  överskottsvärmen  från  sommaren  i  borrhålslagret,  kan  en  del  av  energiunderskottet  under  vintern  täckas.  Detta  är  ett  exempel  på  hur  ett  uttag  ur  borrhålslagret  kan  komma  att  se  ut.  Överskottsvärmen  är  här  fördelad  under  december  till  mars.  Efter  att  solenergin  har  lagrats  i  borrhålen  kan  totalt  612  MWh  utvinnas,  vilket  blir  ca  154  MWh  under  fyra  månader.  Direkt  användning  av  solenergin  från  solfångarna  samt  uttag  av  solenergi  från  borrhålslagret  resulterar  i  att  49  procent  av  kvarteret  Lagerns  totala  årliga  värmebehov  kan  täckas.    

 

Det  är  fördelaktigt  att  plocka  ut  värmen  från  borrhålslagret  under  december  till  mars  då  fjärrvärmepriserna  i  regel  oftast  är  dyrare  (Norrenergi,  2013b).  Hur  stora  uttagen  är  kan  variera  mellan  de  olika  månaderna,  men  i  detta  fall  så  sker  fyra  lika  stora  uttag  ur  borrhålslagret.  En  förenkling  har  här  gjorts  att  all  energi  plockas  ut  ur  borrhålslagret,  men  i  verkligheten  kommer  ett  uttag  och  påfyllnad  av  energi  i  borrhålslagret  att  ske  

!"

#!!"

$!!"

%!!"

&!!"

'!!"

(!!"

)!!"

*!!"

+!!"

,-./-01"

2340/-01"

5-06"

-7018" 5-

,",/.1"

,/81"

-/9/6:"

637;35

430"

<=;<430"

.<>35430"

?3@35430"

ABC"

AD.-?"

!"#$%&'(')*+,*%'%#)(-(&&."#/%&**

!"#$$%#$&'()*+','$-.(/$0,(1*$$20+()*+','$-.(

  54  

mer  kontinuerligt  under  året.  Detta  för  att  hålla  uppe  den  temperatur  som  är  nödvändig  i  borrhålslagret  (Acuña,  2013).  

   

5.4 Resultat  och  diskussion  för  de  ekonomiska  kalkylerna  

I  Tabell  16  redogörs  kvadratmeterpriset  för  stora  system  med  solfångare  samt  den  arean  som  finns  att  tillgå,  utifrån  detta  har  grundinvesteringen  beräknats  fram  och  således  genererat  driftkostnaderna.  Tabell  17  ger  motsvarande  information  angående  värmelagringen  i  borrhål.  Alla  priserna  nedan  är  inklusive  installationer  (Teknikmarknad,  2012;  Acuña,  2013).        

Typ  av  solfångare  

Kvadratmeter-­‐  pris  solfångare  (SEK/m2)  

Area  för  solfångare  

(m2)  

Grund-­‐investering  

(SEK)  

Drift-­‐kostnader  (SEK/år)  

Fasad  -­‐integrerad   3  500   3  515   12  302  500   ca  123  000  

Tak-­‐placerade   2  000   4  273   8  545  000    85  450  

Summa:   -­‐   7  788   20  847  500   208  450  

Tabell  16.  Ekonomi  solfångare  

   

 Meterpris  borrhål  (SEK/m)  

Antal  meter  borrhål  (m)  

Grundinvestering  (SEK)  

Driftskostnader  (SEK)  

Borrhålslager   300     5  400     1  620  000     -­‐  

Tabell  17.  Ekonomi  borrhål  

 Implementeringen  av  detta  solfångar-­‐  och  värmelagringssystem  skulle  generera  en  total  grundinvestering   på   22   468   000   kr   som   årligen   skulle   kräva   ca   208   000   kr   i  driftskostnader.   Som   Tabell   17   visar   kommer   inga   driftskostnader   eller  underhållskostnader   för   borrhålslagret   att   påverka   resultatet,   detta   är   en   förenkling  som   är   till   följd   av   att   denna   rapport   endast   är   en   förstudie   för   en   eventuell  värmelagring   i   kvarteret   Lagern.   Detta   kommer   således   inte   spegla   de   verkliga  kostnaderna  fullt  ut  och  begränsar  därför  modellen  ytterligare.      

  55  

I  ”Bilaga  3  –  Fjärrvärmescenarion”  finns  en  tabell  som  redogör  hur  de  åriga  kostnaderna  skulle  se  ut  om  kvarteret  Lagern  skulle  täcka  hela  sitt  värmebehov  med  fjärrvärme  från  Norrenergi.   Dessa   kostnader   har   baserats   på   de   scenarion   som   förklaras   närmare   i  avsnitt   4.4.6  men   de   tar   dock   inte   hänsyn   till   att   fjärrvärmepriset   kan   variera   under  årets  månader  samt  under  dygnet,  utan  baseras  på  ett  årligt  medelpris.  Resultatet  ger  således  endast  en  approximativ  årlig   fjärrvärmekostnad  som  kan  komma  att  skilja  sig  med  de  verkliga  kostnaderna.    Figur   20   och   Figur   21   visar   hur   ekonomikalkylerna   ser   ut   för   de   olika   scenariona   på  fjärrvärmepriset,   se   avsnitt   4.4.6.   De   lila   staplarna   visar   grundinvesteringen   för  solfångarna   samt   borrhålslagret   och   är   oberoende   av   de   båda   scenariona.   De   blå  staplarna   visar   de   besparingarna   som   görs   varje   år.   Det   vill   säga   skillnaderna  mellan  kostnaden   för   att   täcka  hela   energibehovet  med  köpt   fjärrvärme,   subtraherat  med  de  löpande  kostnaderna   för  underhåll   av   solfångarna   samt  den   inköpta   fjärrvärmen  som  krävs  för  att  täcka  det  värmebehovet  som  inte  kan  täckas  av  solenergin  alternativt  med  energi   från   borrhålslagret.   De   röda   linjerna   visar   nettonuvärdet   medan   de   gröna  linjerna   visar   hur   lång   tid   det   tar   innan   grundinvesteringen   är   återbetald   enligt  payback-­‐metoden.   Enligt   payback-­‐metoden   är   återbetalningstiden   13   år   för  solfångarsystemet   under   scenario   1,   medan   motsvarande   siffra   ligger   på   12   år   för  scenario  2.          

 Figur  20.  Ekonomikalkyler  scenario  1  

!"#$%%%$%%%$

!"%$%%%$%%%$

!&#$%%%$%%%$

!&%$%%%$%%%$

!#$%%%$%%%$

%$

#$%%%$%%%$

&%$%%%$%%%$

&#$%%%$%%%$

%$ &$ "$ '$ ($ #$ )$ *$ +$ ,$ &%$ &&$ &"$ &'$ &($ &#$ &)$ &*$ &+$ &,$ "%$ "&$ ""$ "'$ "($ "#$ ")$ "*$ "+$ ",$ '%$

!"#$

%&$

"'()(*+',-'.-/&$!0/),&+($1$

!"#$%"&'()*+,-

.)/+0*+1"&2")*+,-

!"#$+/13)0"-

4(5%(67-

  56  

 Figur  21.  Ekonomikalkyler  scenario  2  

 Under   beräkningsprocessen   har   de   årliga   driftkostnaderna   för   solfångarsystemet  antagits  öka  enligt  riksbankens  inflationsmål  på  2  procent,  vilket  har  tillsammans  med  de  ökande  kostnaderna  för   fjärrvärmen  lett   till  att  de  årliga  nettobesparningarna  ökat  för  varje  år.  Här  har  modellen  inte  tagit  hänsyn  till  eventuella  underhållskostnader  som  exempelvis  snöröjning  för  de  takplacerade  solfångarna  eller  eventuella  energikostnader  för   utagandet   av   energi   från   värmelagringen.   Enligt   Figur   10   i   avsnitt   3.3.5   kommer  inflationen  att  vara  låg  fram  till  och  med  2014  då  den  beräknas  stiga  över  riksbankens  målnivå,  detta  kommer  att  behandlas  i  känslighetsanalysen.      

Resultaten   visar   att   nettonuvärdet,   NPV,   är   positivt   för   båda   scenarierna   för  fjärrvärmeprisutvecklingen,   och   har   för   det   första   scenariot   ett   värde   på   ca   12,7  miljoner   kronor   medan   motsvarande   värde   för   scenario   2   ligger   på   21,5   miljoner  kronor.   Ett   positivt   NPV   indikerar   att   investeringen   är   lönsam,   vilket   gäller   för   båda  fallen.    

 

 

!"#$%%%$%%%$

!"%$%%%$%%%$

!&#$%%%$%%%$

!&%$%%%$%%%$

!#$%%%$%%%$

%$

#$%%%$%%%$

&%$%%%$%%%$

&#$%%%$%%%$

"%$%%%$%%%$

"#$%%%$%%%$

%$ &$ "$ '$ ($ #$ )$ *$ +$ ,$ &%$ &&$ &"$ &'$ &($ &#$ &)$ &*$ &+$ &,$ "%$ "&$ ""$ "'$ "($ "#$ ")$ "*$ "+$ ",$ '%$

!"#$

%&$

"'()(*+',-'.-/&$!0/),&+($1$

!"#$%"&'()*+,-

.)/+0*+1"&2")*+,-

3(4%(56-

!"#$+/17)0"-

  57  

5.5 Diskussion  av  hållbarhetsaspekter  

Hållbarhetsaspekter   förknippade   med   en   implementering   av   ett   solfångar-­‐   och  värmelagringssystem  i  kvarteret  Lagern  kommer  att  diskuteras  i  detta  avsnitt.      Brundtland   kommissionen  myntade   uttrycket   hållbar   utveckling   på   slutet   av   80-­‐talet  som  en  utveckling  som  tillgodoser  dagens  behov  utan  att  kompromissa  morgondagens  resurser.   Detta   uttryck   brukar   delas   in   i   tre   dimensioner,   ekonomisk,   social   och  ekologisk/miljömässig  (Regeringskansliet,  2012).      En   implementering   av   solfångare   och   borrhålsvärmelagring   som   energikällor   skulle  framför   allt   leda   till   en  minskad   påverkan   på   de   rådande   klimatförändringarna   i   och  med   att   dess  utsläpp   av   växthusgaser   är   så   gott   som  obefintliga   (Energimyndigheten,  2013a).  Detta  följer  även  de  mål  som  Stockholm  Stad  har  satt  upp  som  går  att  läsa  mer  om   under   avsnitt   1.1.2.   Detta   leder   även   i   sin   tur   till   ett   större   social   incitament   för  företag   att   flytta   sina   lokaler   till   kvarteret   Lagern,   då   allt   fler   företag   försöker   att  profilera  sig  som  mer  miljömedvetna  då  det  finns  flertalet  positiva  effekter  med  denna  typ  av  strategi  (Länsstyrelsen  i  Södermanlands  län  och  Uppsala  län,  2007).      En   satsning   på   solenergi   som   energikälla   leder   även   till   mindre   energikostnader   för  området   som   går   att   ta   del   av   under   avsnitt   5.4.   Det   kan   även   leda   till   ett   ökat  fastighetsvärde  då  implementeringen  av  denna  typ  av  värmeenergisystem  leder  till  ett  minskande   beroende   av   inköpt   värmeenergi   och   är   således   inte   lika   drabbade   av  eventuella   chockhöjningar   under   vintermånaderna,   vilket   kan   ses   som  mer   attraktivt  för  framtida  bostads-­‐  och  lokalägare.        

5.6 Resultat  av  känslighetsanalys  

I   Tabell   18   visas   den   känslighetsanalys   som   har   utförts   på   solfångararean   samt   den  verkningsgrad   som   har   använts   i   beräkningarna   och   hur   en   störning   på   dessa  parametrar  påverkar  mängden  utvunnen  energi  från  solfångarsystemet.    

 

Fall   Störning  (%)   Utvunnen  solenergi  (MWh)  

Basfall   -­‐   2  962  Ökad  solfångararea   20   3  555    Minskad  solfångararea   -­‐  20   2  370  Ökad  verkningsgrad   15   3  406  Minskad  verkningsgrad   -­‐  15   2  518  

Tabell  18.  Känslighetsanalys  för  solfångararea  och  verkningsgrad  

  58  

 Tabell   19   visar   en   känslighetsanalys   som   har   utförts   för   solfångararean,  verkningsgraden,   andel   utvunnen   energi   ur   borrhålslagret   och   värmebehovet.   En  störning   av   dessa   inparametrar   visar   hur   andelen   varierar   av   den   producerade  solenergin  som  täcker  det  totala  värmebehovet  i  området.    

 

Fall   Störning  Andel  solenergi  som  täcker  det  totala  värmebehovet  

Basfall   -­‐     0,49  Ökad  solfångararea   20  %   0,58  Minskad  solfångararea   -­‐  20  %   0,41  Ökad  verkningsgrad   15  %   0,56  Minskad  verkningsgrad   -­‐  15  %   0,43  Ökad  andel  utvunnen  energi  ur  borrhålslagret   10  %   0,50  Minskad  andel  utvunnen  energi  ur  borrhålslagret   -­‐  10  %     0,48  Ökat  värmeenergibehov   10  %   0,45  Minskat  värmeenergibehov   -­‐  10%     0,55  

Tabell  19.  Känslighetsanalys  för  solfångararean,  verkningsgraden,  andel  utvunnen  energi  från  borrhålslagret  samt  värmeenergibehovet.    

 Som  visas   i  Tabell  18  och  Tabell  19  skiljer  sig  andelen  värmebehov  täckt  av  solenergi  från   41   procent   till   58   procent,   där   det   för   basfallet   ligger   på   49   procent.   De   båda  extremvärdena  är  förknippade  med  den  tillgängliga  solfångararean.        En   ekonomisk   känslighetsanalys   har   utförts   för   solfångararean,   solfångarpriset,  inflationen  samt  värmeenergibehovet  under  scenario  1   för   fjärrvärmepriset.  Tabell  20  visar  hur  störning  av  dessa  parametrar  har  påverkat  payback-­‐tid  för  implementering  av  denna   typ   av   solfångar-­‐   och   värmelagringssystem,   medan   Tabell   21   visar  känslighetsanalysen  utförd  under  scenario  2  för  fjärrvärmepriset.                      

  59  

Fall   Störning  Payback-­‐tid  

(år)  Fjärrvärmescenario  1   -­‐   13  Ökad  solfångararea   20  %   14  Minskad  solfångararea   -­‐  20  %   14  Ökat  solfångarpris   30  %   17  Minskat  solfångarpris   -­‐  30  %   10  Ökad  inflation   50  %   12  Minskad  inflation   -­‐  50  %   14  Ökat  värmeenergibehov   10  %   13  Minskat  värmeenergibehov   -­‐  10%   13  

Tabell  20.  Känslighetsanalys  för  fjärrvärmescenario  1  

   

Fall   Störning  Payback-­‐tid  

(år)  Fjärrvärmescenario  2   -­‐     12  Ökad  solfångararea   20  %   13  Minskad  solfångararea   -­‐  20  %   13  Ökat  solfångarpris   30  %     15  Minskat  solfångarpris   -­‐  30  %   9  Ökad  inflation   50  %     12  Minskad  inflation   -­‐  50  %     12  Ökat  värmeenergibehov   10  %   14  Minskat  värmeenergibehov   -­‐  10%     11  

Tabell  21.  Känslighetsanalys  för  fjärrvärmescenario  2  

 Som  visas  i  Tabell  20  och  i  Tabell  21  kommer  Payback-­‐tiden  variera  mellan  9  och  17  år,  vilket  är  långt  under  den  förväntade  livslängden  för  solfångarna  som  är  satt  till  30  år.  I  Figur   22   visas   hur   nettonuvärdet   för   implementeringen   av   ett   solfångar-­‐   och  värmelagringssystem   kommer   att   variera  mellan   ca   5  miljoner   SEK   upp   till   dryga   29  miljoner  SEK.    I   känslighetsanalysen   har   det   ej   tagits   hänsyn   till   att   en   omdimensionering   av  borrhålslagret  kan  komma  att  krävas  då  ökad  solfångararea  samt  minskat  värmebehov  leder   till   ett   ökat   värmeöverskott   vilket   antingen   kräver   ett   större   värmelager  alternativt  en  tredjepartsanslutning  till  fjärrvärmenätet  för  att  motverka  en  allt  för  stor  påfrestning  på  solfångarna  (Laike,  2013).  En  minskning  av  solfångararean  samt  ett  ökat  

  60  

värmebehov   leder   på   så   sätt   till   ett   minskat   värmeöverskott.   I   detta   fall   skulle   en  omdimensionering  av  borrhålslagret  leda  till  ett  bättre  ekonomiskt  resultat.        I  Figur  22  ses  hur  en  ökning  av  solfångararean  ger  ett  högre  nettonuvärde,  detta  är  till  följd  av  att  nästan  hela  värmebehovet  i  april  till  september  är  försörjt  av  solenergi.  En  ökad   area   genererar   även   ett   större   överskott   vilket   leder   till   att   större   uttag   från  värmelagret   kan   förekomma   under   vinterhalvåret,   närmare   bestämt   856   MWh/år.  Således   krävs   det   en   minskad   total   mängd   inköpt   fjärrvärme   vilket   leder   till   ökade  årliga   kassaflöden.     På  motsvarande   sätt   ger   en  minskad   solfångararea   ett   decimerat  överskott  av  värme  och  således  kan  endast  369  MWh/år  hämtas  från  borrhålen.  Detta  leder  till  att  den  mängd  inköpt  fjärrvärme  ökat  till  3  190  MWh/år  och  således  genererar  dessa  ändringar  ett  minskat  nettonuvärde.      Störningar   i   solfångarprisen   påverkar   endast   grundinvesteringen   samt   de   löpande  driftskostnaderna   medan   störningar   i   inflationen   i   största   utsträckning   påverkar   det  första  fjärrvärmescenariot  samt  driftkostnaderna.  Detta  är  orsaken  till  att  skillnaden  för  fjärrvärmescenario   2   är   minimal   mellan   ökad   och   minskad   inflation,   eftersom   det  endast   är   driftkostnaderna   som   påverkas   av   inflationen   i   detta   fall.   Störningar   i  värmebehovet  påverkar   i  sin   tur  störningar   i  mängden   inköpt   fjärrvärme.  Vid  ett  ökat  värmebehov   klarar   solenergin   samt   värmelagringen   inte   av   att   försörja   samma   andel  som  under  basfallet,  således  krävs  det  en  ökad  andel  inköpt  fjärrvärme  för  att  täcka  upp  det  ökade  värmebehovet,  där  samma  logik  appliceras  vid  minskat  ett  värmebehov.        

  61  

 Figur  22.  Nettonuvärdet  för  olika  scenarion  

   

5.7 Slutdiskussion  

Denna  studies  syfte  var  att  utvärdera  hur  ett  hållbart  energisystem  med  solvärme  som  energikälla  kan  användas  i  det  ännu  ej  byggda  kvarteret  Lagern.  Målet  var  att  maximera  användningen   av   solvärme   i   området,   därför   har   modellen   utformats   efter   att  solfångararean  har  maximerats  utifrån  den  gestaltningsplan  som  har  funnits  tillgänglig  för  området.  För  att   så   stor   solfångararea   som  möjligt   ska  uppnås  har  placering   skett  både   på   tak   och   integrerat   i   fasaden.   Detta   kan   komma   att   ändras   då   bland   annat  arkitekter   kan   ha   invändningar   för   hur   utformningen   av   bygganden   ska   se   ut.   De  solfångare   som   har   analyserats   är   plana   solfångare   därför   att   fasadintegrerade  solfångare  endast  utformas  av  plana  solfångare  samt  att  för  de  takplacerade  solfångarna  är  det  ett  billigare  alternativ.    

 

Under   sommaren   då   solinstrålningen   är   hög   och   värmeanvändningen   låg   i   området  produceras   överskottsvärme.   Genom   att   installera   ett   värmelagringssystem   som   kan  lagra  denna  energi  från  sommaren  till  vintern  så  maximeras  användningen  av  solvärme,  

0  

5000000  

10000000  

15000000  

20000000  

25000000  

30000000  

Nettonuvärdet  (SEK)  

Nettonuvärdet  -­‐  olika  fall  

Fjärrvärme-­‐scenario  1  

Fjärrvärme-­‐scenario  2  

  62  

så   kallad   säsongslagring.   Det   värmelagringssystem   som   har   undersökts   är  borrhålslagring   på   grund   av   områdets   förutsättningar   samt   den   tidsbegränsning   som  studien   innefattar.   I   förarbetet   undersöktes   även  möjligheterna   för   att   lagra   värme   i  bergrum  genom  att   t.ex.  konvertera  ett  befintligt  oljebergrum,  men   inga  uppgifter  om  ett   sådant   bergrum   i   området   har   hittats.   Fortifikationsverket   har   även   nedlagda  bergrummet  men  de  kan  inte  lämna  ut  uppgifter  om  detta  på  grund  av  säkerhetsskäl.    

 

Tredjepartsanslutning  till  fjärrvärmenätet  kan  komma  att  bli  ett  annat  alternativ  för  att  ta   till   vara  på  den  överskottsvärme  som  produceras  under   sommaren   i  området.    Det  finns   i   dagsläget   inga   regler   för   hur   en   värmeproducent   kan   få   tillträde   till   ett  fjärrvärmenät.   Men   Energimarknadsinspektionen   (EI)   föreslår   att  fjärrvärmenätsföretag   inte   ska   kunna   neka   värmeproducenter   tillträde   till  fjärrvärmenätet  om  det  inte  finns  särskilda  skäl.  Förslaget  är  att  värmeproducenten  ska  stå   för   hela   kostnaden   för   att   ansluta   sin   anläggning   till   fjärrvärmenätet.  Fjärrvärmenätet  ska  då  kompensera  det  genom  en  skälig  avsättning  och  ersättning  för  den   inmatade  värmen  under   tio  år   (EI,  2013).  Norrenergi   som   försörjer  området   idag  med  värme  har  kontakts  för  eventuella  prisuppgifter  för  försäljning  av  överskottsvärme  till   deras   nät.   De   genomför   nu   en   utredning   om   tredjepartsanslutning   som   beräknas  vara  klar  under  våren  2014  (Ehrensvärd,  2013).    

 

Ur   ett   företagsperspektiv   finns   det   eventuella   positiva   effekter   som   inte   tas   upp   i  kalkylerna.   Den   aktör   som   installerar   solfångare   kan   dra   nytta   av   positiv  marknadsföring   från   att   solfångare   är   miljö-­‐   och   klimatvänligt,   vilket   i   sin   tur   kan  generera   en   ekonomisk   vinning.   Det   kan   också   bidra   till   ett   ökat   intresse   av   att   bo   i  kvarteret   Lagern   ifall   området   försörjer   sig   med   värme   med   hjälp   av   en   förnybar  energikälla.  

 

6. Slutsatser  

• Utifrån   den   preliminära   detaljplan   som   finns   för   kvarteret   Lagern   har   en  solfångararea   tagits   fram   för   takplacerade   och   fasadintegrerade   solfångare.  Värmen   som   produceras   från   denna   solfångararea   kan   täcka   hela  tappvarmvatten-­‐  och  uppvärmningsbehovet  i  området  under  maj  till  september.  Under   resterande   månader   tillgodoses   delar   av   det   totala   värmebehovet   med  solenergi.  

• Den  överskottsvärme  som  produceras  under  maj   till  september  kan   lagras   i  ett  borrhålslager.   Detta   borrhålslagersystem   består   av   36   borrhål   med   4   meter  mellan  varje  borrhål   som  har  ett  djup  av  150  m.  Av  den  solenergi   som   lagras   i  

  63  

borrhålssystemet   förväntas   66   procent   kunna   utvinnas   som   kan   brukas   under  vinterhalvåret.    

• Den  solenergi  som  utvinns  från  solfångarna  som  används  direkt  och  den  energi  som   lagras   för   användning   under   vinterhalvåret   beräknas   täcka   49   procent   av  det   totala  värmebehovet   i   området.  För  att   fylla   resterande  värmebehov  måste  fjärrvärme  köpas  in  från  Norrenergi.    

• Det   nettonuvärde   som   räknades   fram   enligt   båda   fjärrvärmeprisscenariona   är  positiva,  även  för  alla  olika  störningar  under  känslighetsanalysen.  Således  är  en  implementering   av   ett   solfångar-­‐   och   borrhålsvärmelagersystem   en   lönsam  investering    

• Payback-­‐tiden   för   alla   olika   scenarion   visar   dessutom   att   energisystemets  grundinvestering  kommer  att  ha  återbetalas   långt   innan  solfångarnas   livslängd  har  passerat.      

 

7. Förslag  till  framtida  arbeten  

Detta   arbete   får   ses   som  en   förstudie   till   att  det   finns  potential   för   solfångare  och  ett  värmelagringssystem   i   kvarteret   Lagern,   både   ur   ett   tekniskt   och   ekonomiskt  perspektiv.  Vad  som  dock  måste  finnas  i  åtanke  är  att  stora  delar  av  rapporten  bygger  på  antaganden  och  förenklingar,  detta  p.g.a.  att  kvarteret  Lagern  är  ett  pågående  projekt  där  det  än  så  länge  är  fiktiva  byggnader  som  har  undersökts.  Det  finns  därför  mot  denna  bakgrund   anledningar   att   utveckla   undersökningen   och   tillämpa   beräkningar   på  mer  noggranna  inparametrar.  När  en  definitiv  planbeskrivning  har  tagits  fram  över  området  med  bland  annat  tak-­‐  och  fasadyta  samt  storlek  på  lägenheter  och  arbetsplatser  kan  en  dimensionering   av   ett   solfångarsystem   och   det   totala   värmebehovet   beräknas   mer  exakt.    

 

Ett  alternativt  värmelagringssystem  vore   intressant  att  undersöka,   så  som  exempelvis  värmelagring   i   lerlager   eller   akviferlager   för   att   se   vilken   lagringsmetod   som   är   bäst  anpassad   för  kvarteret  Lagern.  Även   lagring   i  bergrum  är  en   intressant   lagringsteknik  som  kan  undersökas  om  det  visar  sig  att  det  finns  ett  bergrum  i  området.  Istället  för  att  lagra   den   överskottsvärmen   som   produceras   under   sommaren   från  solfångaranläggningen  kan  en  tredjepartsanslutning  till  det  lokala  fjärrvärmenätet  vara  ett  ytterligare  alternativ  som  kan  studeras.  Utreda  om  det  finns  en  ekonomisk  vinning  eller   andra   fördelar   med   att   sälja   överskottsvärme   som   produceras   till  fjärrvärmebolaget   i   jämförelse   med   att   lagra   värmen   för   egen   utvinning   under  vinterhalvåret.    

 

  64  

Sammanfattningsvis   finns   det   mycket   potential   i   kvarteret   Lagern   för   försörjning   av  solenergi  i  området.  Det  finns  många  fördelar  som  kan  tas  del  av  genom  att  i  början  av  byggnadsfasen  integrera  ett  solfångarsystem.  Detta  arbete  ska  därför  ses  som  en  grund  för   att   fortsätta   med   ytterligare   studier   kring   installering   av   solfångar-­‐   och  värmelagringssystem  i  området.    

   

  65  

8. Litteraturförteckning    

 

Andrén,  L.,  (2011),  Solenergi  –  Praktiska  tillämpningar  i  bebyggelse,  AB  svensk  byggtjänst,  ISBN:  978-­‐91-­‐7333-­‐473-­‐0  

Aquasol,  (2012),  tillgänglig  på:  http://www.aquasol.se/docs/prislista_120301.pdf,  hämtad:  2013-­‐03-­‐14  

Baumert  mfl,  (2005),  Navigating  the  Numbers  Greenhouse  Gas  Data  And  International  Climate  Policy,  ISBN:  1-­‐56973-­‐599-­‐9,  tillgänglig  på:  http://pdf.wri.org/navigating_numbers.pdf,  hämtad:  2013-­‐02-­‐11  

Bernestål,  A.  och  Nilsson,  J.,  (2007),  Utvärdering  av  energianvändning,  tillgänglig  på:  www.energimyndigheten.se/Global/.../Utvärdering%20Anneberg.pdf,  hämtad:  2013-­‐03-­‐03  

Boverket,  (2010),  Information  om  stöd  för  investeringar  i  solvärme,  tillgängligt  på:  http://www.boverket.se/Global/Bidrag_o_stod/Dokument/Blanketter/Solvarmestod_nytt/1168-­‐2-­‐Info-­‐Solvarmestod.pdf,  hämtat:  2013-­‐03-­‐12  

Boverket,  (2011),  2011:5  -­‐  om  skärpta  energikrav  i  Boverkets  byggregler,  tillgänglig  på:  http://www.boverket.se/Om-­‐Boverket/Nyhetsbrev/Boverket-­‐informerar/Ar-­‐2011/20113/,  hämtad:  2013-­‐04-­‐23  

Braun,  J.E.  och  Mitchell,  J.C,  (1983),  Solar  geometry  for  fixed  and  tracking  surfaces.  Solar  Energy,  Vol.  31,  Issue  5,  s.439-­‐444    

Brigham,  E.F.  &  Ehrhardt,  M.C.,  (2010),  Financial  Management:  Theory  and  Practice,  tillgänglig  på:  http://books.google.is/books?id=fJ9dj4kCo0AC&pg=PA383&dq=net+present+value&hl=sv&sa=X&ei=mUQ_UdK9Mav07AaouIDYDA&redir_esc=y,  hämtad:  2013-­‐03-­‐12  

Buildingphysics,  (2008),  EED  3.0  Earth  Energy  Designer,  tillgänglig  på:  http://www.buildingphysics.com/manuals/EED3.pdf,  hämtad:  2013-­‐04-­‐19  

Cain,  F.,  (2008),  What  Kind  of  Star  is  the  Sun?,  tillgänglig  på:  http://www.universetoday.com/16350/what-­‐kind-­‐of-­‐star-­‐is-­‐the-­‐sun/,  hämtad:  2013-­‐02-­‐25  

Cain,  F.,  (2012)  The  Sun,  tillgänglig  på:  http://www.universetoday.com/16338/the-­‐sun/,  hämtad:  2013-­‐02-­‐25  

Carlstedt,  C.,  (2010),  Hållbarhetsaspekter  på  tillvaratagande  av  spillvärme  i  borrhålslager  -­‐  ur  ett  företags-­‐  och  samhällsperspektiv,  Examensarbete  I  hållbar  

  66  

utveckling  30  hp,  Uppsala  Universitet,  Institutionen  för  Geovetenskaper,  tillgänglig  på:  http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-­‐150781,  hämtad:  2013-­‐04-­‐26  

Claesson,  J.  &  Eskilson,  P.,  (1987),  Conductive  Heat  Extraction  by  A  Deep  Borehole.  Thermal  Analyses  and  Dimensioning  Rules,  Lund  Institute  of  Technology,  tillgänglig  på:  http://www.buildingphysics.com/Eskilson1987.pdf,  hämtad:  2013-­‐04-­‐17  

Claesson,  J.  m.fl.,  (1985),  Markvärme  -­‐  en  handbok  om  termiska  analyser:  del  1-­‐3,  Statens  råd  för  byggnadsforskning,  Stockholm,  ISBN:  91-­‐540-­‐61-­‐8  

Claesson,  J.  m.fl.,  (1993),  Säsongslagring  i  bergrum  –  Utvärdering  av  värmeförluster  Lyckebo  Uppsala,  Stockholm:  Byggforskningsrådet.  ISBN:  91-­‐540-­‐5506-­‐7  

Dalenbäck,  J-­‐O.,  (2006)  Utvärdering  av  solvärmesystem,  brf  Anneberg,  tillgänglig  på:  http://www.energimyndigheten.se/Global/Forskning/Bygg/Utvärdering%20Anneberg.pdf,  hämtad:  2013-­‐04-­‐17  

Dincer,  I.  och  Rosen,  M.  A.,  (2002),  Thermal  Energy  Storage  –  Systems  and  Applications,  John  Wiley  &  Sons,  Lrd.,  Baffins  Lane,  Chichester,  West  Sussex  PO19  1UD,  England,  ISBN:  0-­‐471-­‐49573-­‐5  

Effecta,  (2012),  tillgänglig  på:  http://www.effecta.se/images/effecta_prislista_1211_low.pdf,  hämtad:  2013-­‐03-­‐14  

Ekonomifakta,  (2010),  Solna,  tillgänglig  på:  http://www.ekonomifakta.se/sv/Fakta/Regional-­‐statistik/Alla-­‐lan/Stockholms-­‐lan/Solna/?var=2654,  hämtad:  2013-­‐03-­‐01  

Energimarknadsinspektionen,  (2013),  Nya  regler  om  reglerat  tillträde  till  fjärrvärmenät  för  värmeproducenter,  tillgänglig  på:  http://www.energimarknadsinspektionen.se/sv/nyhetsrum/nyheter/nyhetsarkiv-­‐2013/nya-­‐regler-­‐om-­‐reglerat-­‐tilltrade-­‐till-­‐fjarrvarmenat-­‐for-­‐varmeproducenter/,  hämtad:  2013-­‐04-­‐28  

Energimyndigheten  &  Energimarknadsinspektionen,  (2012),  Uppvärmning  i  Sverige  2012,  tillgänglig  på:  http://ei.se/Documents/Publikationer/rapporter_och_pm/Rapporter%202012/Uppvarmning_i_Sverige_EIR_2012_09.pdf,  hämtad:  2013-­‐03-­‐13  

Energimyndigheten,  (2009a),  Klimat  och  Miljö,  tillgänglig  på:  http://www.energikunskap.se/sv/FAKTABASEN/Klimat-­‐och-­‐miljo/  ,  hämtad:  2013-­‐02-­‐11  

Energimyndigheten,  (2009b),  Olika  typer  av  styrmedel,  tillgänglig  på:  http://www.energimyndigheten.se/Om-­‐oss/Energi-­‐-­‐och-­‐klimatpolitik/Styrmedel/Olika-­‐typer-­‐av-­‐styrmedel/,  hämtad:  2013-­‐03-­‐11  

  67  

Energimyndigheten,  (2013a),  Solvärme,  tillgänglig  på:  http://www.energimyndigheten.se/Hushall/Din-­‐uppvarmning/Solvarme/,  hämtad:  2013-­‐02-­‐20  

Energimyndigheten,  (2013b),  Stöd  till  solvärme,  tillgängligt  på:  http://www.energimyndigheten.se/sv/Hushall/Aktuella-­‐bidrag-­‐och-­‐stod-­‐du-­‐kan-­‐soka/Bidrag-­‐till-­‐solvarme/,  hämtad:  2013-­‐03-­‐11  

European  Commission,  2013,  Monthly  Global  Irradiation  data,  tillgängligt  på:  http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php,  hämtad:  2013-­‐04-­‐18  

Europeiska  Kommissionen,  (2010),  Stockholm  -­‐  European  Green  Capital  2010,tillgänglig  på:  http://ec.europa.eu/environment/europeangreencapital/docs/cities/brochure_stockholm_greencapital_2010.pdf,  hämtad:  2013-­‐02-­‐11  

Europeiska  Kommissionen,  (2011),  KOM(2011),  tillgänglig  på:  http://eur-­‐lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=COM:2011:0112:FIN:SV:PDF,  hämtad:  2013-­‐02-­‐11  

Fabege,  (2013),  Fastigheten  Farao  20,  tillgänglig  på:  http://www.fabege.se/en/For-­‐Our-­‐Tenants/Fastigheter/Farao-­‐20/,  hämtad:  2013-­‐04-­‐23  

Fagerström,  Å.,  (1990),  Energilagring  för  bebyggelse,  Stockholm:  Stadens  råd  för  byggforskning  

Förenta  Nationerna  (2011),  World  Population  Prospect,  tillgänglig  på:  http://esa.un.org/unpd/wpp/Documentation/pdf/WPP2010_Highlights.pdf,  hämtad:  2013-­‐02-­‐11  

Företagsvärdering,  (2013),  NPV,  tillgänglig  på:  http://www.foretagsvardering.org/definition/npv/,  hämtad:  2013-­‐03-­‐12    

Heier,  J.,  (2013),  Energi  Efficency  thorugh  Thermal  Energy  Storage,  Doktorsavhandling,  ISBN:  978-­‐91-­‐7501-­‐653-­‐5,  KTH  School  of  Industrial  Engineering  and  Management,  tillgänglig  på:  http://du.diva-­‐portal.org/smash/record.jsf;jsessionid=880113d18a74cc48ee6015016744?parentRecord=diva2:607589&pid=diva2:607704,  hämtad:  2013-­‐03-­‐01  

International  Energy  Agency,  (2013),  Energy  Policies  of  the  IEA  Countries  –  Sweden  2013  Review  

IPCC,  (2007),  Climate  Change  2007  –  Synthesis  Report  

  68  

IVL  Svenska  Miljöinstitutet,  (2007),  Analys  av  värme-­‐  och  kylbehov  för  bygg-­‐  och  fastighetssektorn  i  Sverige,  tillgänglig  på:  http://regeringen.se/content/1/c6/08/93/34/f416a23f.pdf,  hämtad  2013-­‐04-­‐28  

Kalogirou,  S.A,  (2004),  Solar  thermal  collectors  and  applications,  Progress  in  Energy  and  Combustion  Science  30,  s.  231–295,  tillgänglig  på:  http://www.sciencedirect.com.focus.lib.kth.se/science/article/pii/S0360128504000103,  hämtad  2013-­‐02-­‐20  

Lervik,  P.,  (1994),  Värmetekniska  tabeller,  Åbo  Akademi  -­‐  Institutionen  för  Värmeteknik,  Tredje  upplagan,  tillgänglig  på:  http://web.abo.fi/fak/tkf/vt/Common/Docs/tabeller.pdf,  hämtad:  2013-­‐04-­‐25  

Länsstyrelsen  i  Stockholms  Län,  (2012),  Full  fart  framåt  utan  växthusgaser  –  Färdplan  2050  Stockholms  län,  ISBN:  978-­‐91-­‐7281-­‐486-­‐8  

Länsstyrelsen  i  Södermanlands  län  och  Uppsala  län,  (2007),  Miljömål  för  ditt  företag,  tillgänglig  på:  http://www.lansstyrelsen.se/sodermanland/SiteCollectionDocuments/sv/publikationer/2007/Foretagsbroschyr.pdf,  hämtad:  2013-­‐04-­‐29  

Mapcoordinates,  (2013),  tillgänglig  på:  www.mapcoordinates.net/en,  hämtad:  2013-­‐04-­‐17  

Matuska,  T.  och  Sourek,  B.,  (2006),  Facade  solar  collector,  Solar  Energy,  Vol.  80,  Issue  11,  November  2006,  s.  1443–1452    tillgänglig  på:  http://www.sciencedirect.com.focus.lib.kth.se/science/article/pii/S0038092X06001125,  hämtad:  2013-­‐02-­‐17  

Miljöbarometern,  (2010),  Energianvändning  för  hushållen,  tillgänglig  på:  http://miljobarometern.stockholm.se/key.asp?mo=8&dm=1&nt=2&tb=2,  hämtad:  2013-­‐03-­‐01  

Miljöförvaltningen,  (2010),  Stockholms  Stads  Klimatarbete,  Stockholm  Stad,  ISBN:  978-­‐91-­‐85125-­‐35-­‐7  

Miljömål,  (2012),  Begränsad  klimatpåverkan,  tillgänglig  på:  http://www.miljomal.nu/sv/Miljomalen/1-­‐Begransad-­‐klimatpaverkan/,  hämtad:  2013-­‐04-­‐29  

NASA,  (2013),  The  Sun  –  Facts  &  Figures,  tillgänglig  på:  http://solarsystem.nasa.gov/planets/profile.cfm?Object=Sun&Display=Facts,  hämtad:  2013-­‐02-­‐25  

  69  

National  Geographic,  (2013),  Sun,  tillgänglig  på:  http://education.nationalgeographic.com/education/encyclopedia/sun/?ar_a=1,  hämtad:  2013-­‐02-­‐25  

Nationalencyklopedin,  (2013),  Solenergi,  tillgänglig  på:  http://www.ne.se/solenergi,  hämtad:  2013-­‐02-­‐25  

Naturvårdsverket  &  Energimyndigheten,  (2006),  Ekonomiska  styrmedel  i  miljöpolitiken,  tillgänglig  på:  http://www.naturvardsverket.se/Documents/publikationer/620-­‐5616-­‐6.pdf,  hämtad:  2013-­‐03-­‐11  

Nils  Holgersson,  Fastighet  en  Nils  Holgerssons  underbara  resa  genom  Sverige  –  en  avgiftsstudie  för  2012,  tillgänglig  på:  http://www.nilsholgersson.nu/fileadmin/mediabank/www.nilsholgersson.se/Dokument/Arkiv/AvgiftsrapportNH2012mBil-­‐v121107.pdf,  hämtad:  2013-­‐03-­‐12  

Nordell,  B.  &  Söderlund,  M.,  (2006),  Solar  Energy  and  Heat  Storage,  Third  Edition,  Luleå  University  of  Technology    

Norrenergi,  (2013a),  Priser  och  avtal  -­‐  värme,  tillgänglig  på:  http://www.norrenergi.se/NE_hemsida/kundservice_priser_varme.aspx,  hämtad:2013-­‐03-­‐12  

Norrenergi,  (2013b),  Normalprislista,  tillgänglig  på:  http://www.norrenergi.se/NE_hemsida/kundservice_normalpriser_2013.aspx,  hämtad:2013-­‐04-­‐27  

Pavlov,  G.  K.,  (2011),  Seasonal  solar  thermal  energy  storage  through  ground  heat  exchangers  –  Review  of  systems  and  applications,  tillgänglig  på:  http://orbit.dtu.dk/fedora/objects/orbit:72780/datastreams/file_6382925/content,  hämtad:  2013-­‐02-­‐17    

Regeringskansliet,  (2012),  Hållbar  Utveckling,  tillgänglig  på:  http://www.regeringen.se/sb/d/1591,  hämtad:  2013-­‐02-­‐11  

REN  21,  (2012),  Renewables  2012  –  Global  Status  Report  Rockström  mfl,  (2009),  Planetary  Boundaries  

Rosén,  B.  m.fl.  (2001),  System  för  värme  och  kyla  ur  mark  -­‐  En  nulägesbeskrivning,  Swedish  Geotechnical  Institute,  Varia  511,  ISSN:  1100-­‐6692  

S-­‐Solar,  (2009a),  Byggelement  för  fasadintegration,  tillgänglig  på:  http://www.ssolar.com/ProdukterAnv%C3%A4ndningsomr%C3%A5den/ByggintegreradSolenergi/tabid/719/Default.aspx,  hämtad:  2013-­‐02-­‐17  

  70  

S-­‐Solar,  (2009b),  Prisma-­‐  Byggelement  med  multifunktion  för  fasadintegration,  tillgänglig  på:  http://www.ssolar.com/LinkClick.aspx?fileticket=ZvaYdarVS5c%3d&tabid=719,  hämtad:  2013-­‐04-­‐23  

S-­‐Solar,  (2009c),  Tilltalande  takinstallation  med  glasade  solfångare,  tillgänglig  på:  http://www.ssolar.com/ProdukterAnv%C3%A4ndningsomr%C3%A5den/Planaglasadesolf%C3%A5ngare/Tilltalandetakinstallation/tabid/303/Default.aspx,  hämtad:  2013-­‐04-­‐24    

S-­‐Solar,  (2010),  Solinstrålning,  tillgänglig  på:  http://www.ssolar.com/Solenergi2010/EnergifaktaDEL1brSolenFramtidensbasenergi/Solinstrålning/tabid/608/Default.aspx,  hämtad:  2013-­‐02-­‐25  

Sandoff,  A.  mfl.,  (2005),  Kalkylhandbok  för  investeringsbedömningar  av  värmeglesa  fjärrvärmeprojekt,  Svensk  Fjärrvärme  AB,  Värmegles  2005:18,  ISSN  1401-­‐9264  

Sidén,  G.,  (2007),  Solenergiteknik  –  Kompletterande  teori,  formler  och  övningsexempel,  Halmstad  Högskola,  tillgänglig  på:  http://www.hh.se/download/18.70cf2e49129168da0158000107257/övningsexempel-­‐07_solenergi.pdf,  hämtad:  2013-­‐02-­‐25  

SMHI,  (2009),  Solstrålning,  tillgänglig  på:  http://www.smhi.se/kunskapsbanken/meteorologi/solstralning-­‐1.4186,  hämtad:  2013-­‐02-­‐25  

SMHI,  (2013),  Klimat  i  Förändring,  tillgänglig  på:  http://www.smhi.se/tema/Klimat-­‐i-­‐forandring,  hämtad:  2013-­‐02-­‐11  

Solna  Stad,  (2011a),  Gestaltningsprogram,  tillgänglig  på:  http://www.solna.se/sv/stadsbyggnad-­‐trafik/stadsplanering/pagaende-­‐byggprojekt/rivningen-­‐av-­‐rasunda/,  hämtad:  2013-­‐02-­‐05  

Solna  Stad,  (2011b),  Planbeskrivning,  tillgänglig  på:  http://www.solna.se/Global/Stadsbyggnad%20och%20trafik/Projekt/Lagern/110816%20Planbeskrivning.pdf,  hämtad:  2013-­‐02-­‐05  

Solna  Stad,  (2013a),  Rivningen  av  Råsunda,  tillgänglig  på:  http://www.solna.se/sv/stadsbyggnad-­‐trafik/stadsplanering/pagaende-­‐byggprojekt/rivningen-­‐av-­‐rasunda/,  hämtad  2013-­‐03-­‐02  

Solna  Stad,  (2013b),  Befolkning,  tillgänglig  på:  http://www.solna.se/sv/om-­‐solna/fakta-­‐om-­‐solna1/solna-­‐idag-­‐statistik/befolkning/,  hämtad  2013-­‐04-­‐15  

  71  

Southface,  (2013),  Solar  Thermal  Costs  and  Maintenance,  tillgänglig  på:  http://www.southface.org/learning-­‐center/library/solar-­‐resources/solar-­‐thermal-­‐costs-­‐paybacks-­‐and-­‐maintenance,  hämtad:  2013-­‐03-­‐14  

Statistiska  Centralbyrån,  (2013a),  Prisomräknaren  –  räkna  på  inflationen,  tillgänglig  på:  http://www.scb.se/Pages/PricesCrib.aspx?id=258649,  hämtad:  2013-­‐04-­‐26  

Statistiska  Centralbyrån,  (2013b),  Befolkningsstatistik,  tillgänglig  på:  http://www.scb.se/Pages/TableAndChart____350652.aspx,  hämtad:  2013-­‐03-­‐01  

Stockholm  Stad,  (2013),  tillgänglig  på:  http://www.stockholm.se/OmStockholm/Stadens-­‐klimatarbete/,  hämtad:  2013-­‐02-­‐11  

Sundberg,  J.,  (1991),  Information  12  -­‐  Termiska  egenskaper  i  jord  och  berg,  Statens  Geotekniska  Institut,  ISSN  0281-­‐7578,  tillgänglig  på:  http://www.swedgeo.se/upload/publikationer/Info/pdf/SGI-­‐I12.pdf,  hämtad:  2013-­‐04-­‐17  

Sveby,  (2012),  Brukarindata  bostäder,  tillgänglig  på:  http://www.sveby.org/wp-­‐content/uploads/2012/10/Sveby_Brukarindata_bostader_version_1.0.pdf,  hämtad:  2013-­‐04-­‐23  

Svensk  Fjärrvärme,  (2011),  Fortsatt  stora  investeringar  i  kraftvärme,  tillgänglig  på:  http://www.svenskfjarrvarme.se/Asikter/Pressmeddelanden/Pressmeddelanden-­‐2011/Fortsatt-­‐stora-­‐investeringar-­‐i-­‐kraftvarme/,  hämtad:  2013-­‐03-­‐12  

Svensk  Fjärrvärme,  (2012),  Fjärrvärmepriser  2012,  tillgänglig  på:  http://www.svenskfjarrvarme.se/statistik-­‐-­‐pris/fjarrvarmepriser/,  hämtad:  2013-­‐03-­‐12  

Svensk  Solenergi,  (2013a),  Fakta  om  Solenergi,  tillgänglig  på:  http://www.svensksolenergi.se/fakta-­‐om-­‐solenergi,  hämtad:  2013-­‐02-­‐25  

Svensk  Solenergi,  (2013b),  Solvärme,  tillgänglig  på:  http://www.svensksolenergi.se/fakta-­‐om-­‐solenergi/solvaerme,  hämtad  2013-­‐02-­‐20  

Svensk  Solenergi,  (2013c),  Drift  och  underhåll  av  solvärmeanläggningar,  tillgänglig  på:  http://www.svensksolenergi.se/fakta-­‐om-­‐solenergi/solvaerme/drift-­‐och-­‐underhall-­‐av-­‐solvaermeanlaeggningar,  hämtad:  2013-­‐03-­‐14  

Sveriges  geologiska  undersökning,  (2013a),  Avveckling  av  oljelagringsanläggningar,  tillgänglig  på:  http://www.sgu.se/sgu/sv/samhalle/miljo/avveckling/index.html,  hämtad:  2013-­‐02-­‐29  

  72  

Sveriges  geologiska  undersökning,  (2013b),  Berggrundskarta  –  Solna  Kommun,  tillgänglig  på:  http://maps2.sgu.se/kageFilemover/data/rock_local_Zi7e1LYvM1.pdf,  hämtad:  2013-­‐04-­‐17  

Sveriges  Riksbank  (1993),  Riksbanken  anger  målet  för  penningpolitiken,  tillgänglig  på:  http://www.riksbank.se/Upload/Dokument_riksbank/Kat_publicerat/Pressmeddelanden/930115.pdf,  hämtat  2013-­‐03-­‐17  

Sveriges  Riksbank,  (2013),  Aktuell  prognos  för  reporänta,  inflation  och  BNP,  tillgänglig  på:  http://www.riksbank.se/sv/Penningpolitik/Prognoser-­‐och-­‐rantebeslut/Aktuell-­‐prognos-­‐for-­‐reporanta-­‐inflation-­‐och-­‐BNP/,  hämtad:  2013-­‐03-­‐17  

Svesol,  (2012),  tillgänglig  på:  http://www.svesol.se/images/stories/pdf/prislistor/prislista-­‐svesol-­‐2012-­‐08-­‐01.pdf,  hämtad:  2013-­‐03-­‐14  

Teknikmarknad,  (2012),  Förstudie:  Värmelagring.  

UO  SRML,  (2013),  tillgänglig  på:  http://solardat.uoregon.edu/SunChartProgram.html,  hämtad:  2013-­‐02-­‐25  

Villanueva,  J.C.,  (2010),  Radiation  from  the  Sun,  tillgänglig  på:  http://www.universetoday.com/60065/radiation-­‐from-­‐the-­‐sun/,  hämtad:  2013-­‐02-­‐25    

Världsnaturfonden,  (2013a),  Shifting  the  energy  paradigm,  tillgänglig  på:  http://wwf.panda.org/what_we_do/footprint/climate_carbon_energy/energy_solutions/energy_paradigm/,  hämtad:  2013-­‐02-­‐11    

Världsnaturfonden,  (2013b),  Rising  Temperatures,  tillgänglig  på:  http://wwf.panda.org/about_our_earth/aboutcc/problems/rising_temperatures/,  hämtad  2013-­‐02-­‐11  

Värmebaronen,  (2013),  tillgänglig  på:  http://www.varmebaronen.se/wp-­‐content/uploads/2013/02/PRISLISTA_2013_web.pdf,  hämtad:  2013-­‐03-­‐14  

Zhao,  C.Y.  och  Tian,  Y.,  (2012),  A  review  of  solar  collectors  and  thermal  energy  storage  in  solar  thermal  applications,  Applied  Energy,  Vol.  104,  April  2013,  s.  538–553  tillgänglig  på:  http://www.sciencedirect.com.focus.lib.kth.se/science/article/pii/S0306261912008549,  hämtad  2013-­‐02-­‐17  

ÅF,  (2007),  Energiinventering  av  fastigheten  Toppsockret  1,  tillgänglig  på:  http://www.hsb.se/polopoly_fs/1.35965.1277327539!/energiinventeringsrapport_toppsockret_0708.pdf,  hämtad:  2013-­‐04-­‐23  

  73  

Åsberg,  C.,  (2011),  Solvärme  med  säsongslager  i  Lyckebo  –  Utredning  av  värmeförluster  och  dimensionering  av  solfält,  Examensarbete  30  hp,  Uppsala  Universitet,  Teknisk  och  naturvetenskaplig  fakultet,  UTH-­‐enheten  

 

 

Intervju    

Acuña  Sequera,  J.,  Forskningsingenjör  vid  KTH,  Intervju,  Utförd:  2013-­‐04-­‐17  

Ehrensvärd,  J.,  Försäljare  av  fjärrvärme  och  fjärrkyla  på  Norrenergi,  Mejlintervju,  Utförd:  2013-­‐04-­‐25.  

Laike,  N.,  Projektledare  vid  Teknikmarknad,  Intervju,  Utförd:  april  2013  

Parmer,  A.,  Fortifikationsverket,  Telefonintervju,  Utförd:  2013-­‐02-­‐19  

Sundquist,  R.,  Forsknings-­‐  och  utvecklingschef  vid  S-­‐Solar,  Telefonintervju,  Utförd:  2013-­‐04-­‐17.  

Sverdrup,  H.,  Professor  i  Kemiteknik,  Lunds  Tekniska  Universitet/University  of  Iceland,  Föreläsning/Intervju,  Utförd:  2013-­‐02-­‐10  

Vilhelmson,  M.,  Norrenergi  AB,  Mejlintervju,  Utförd:  2013-­‐03-­‐11  

Wallin,  A.,  Bernow  &  Wik  Arkitektur  AB,  Mejlintervju,  Utförd:  2013-­‐04-­‐23  

Wester,  M.,  Driftcontroller  på  Fabege,  Mejlintervju,  Utförd:  2013-­‐04-­‐23  

Wihlke,  C.,  Kart-­‐  och  GIS-­‐ingenjör  Solna  Stad,  Mejlintervju,  Utförd:  2013-­‐03-­‐11  

 

 

 

 

 

   

   

  74  

9. Bilaga  

9.1 Bilaga  1  –  Detaljplan  kvarteret  Lagern  

     

Figur  23.  Detaljplan  kvarteret  Lagern,  skala  1:1000  (Wallin,  2013)  

  75  

 

9.2 Bilaga  2  –  Soldata  kvarteret  Lagern  

Solinstrålning  för  kvarteret  Lagern.    (Latitud:  59.36°,  Longitud:  18°)  

 Tabell  22.  Soldata  för  kvarteret  Lagern  (European  Commission,  2013)  

 Optimal  vinkel:  41°  (European  Commission,  2013)  Hh:  Infallanade  solstrålning  på  en  horisontell  yta  (Wh/m2/dag)  Hopt:  Infallande  solstrålning  på  en  yta  vid  optimal  vinkel  41°  (Wh/m2/dag)  H(90):  Infallande  solstrålning  på  en  yta  vid  en  vinkel  av  90°  (Wh/m2/dag)  DNI:  Direkt  normal  instrålning  (Wh/m2/dag)  Iopt:  Optimal  lutning  på  en  plan  yta  för  att  uppnå  maximal  solinstrålning  på  en  plan  yta  mot  söder  (°)  D/G:  Kvoten  mellan  diffus-­‐  och  global  instrålning  (-­‐)  TD:  Genomsnittlig  dagstemperatur  (°C)  T24H:  Genomsnittlig  dygnstemperatur  (°C)        

Månad  Hh  

(Wh/m2,dag)  

Hopt  

(Wh/m2,dag)  

H(90)  

(Wh/m2,dag)  

DNI  

(Wh/m2,dag)  

Iopt  

(°)  

D/G  

(-­‐)  

TD  

(°C)  

T24h  

(°C)  

Jan   299   650   732   549   75   0.76   -­‐1.2   -­‐1.5  

Feb   908   1  740   1  830   1  490   69   0.63   -­‐0.9   -­‐1.5  

Mars   1  980   2  920   2  600   2  390   56   0.58   1.2   0.3  

Apr   3  590   4  400   3  250   3  750   42   0.51   5.8   4.9  

Maj   5  300   5  720   3  610   5  520   29   0.44   10.3   9.5  

Juni   5  360   5  340   3  130   4  620   20   0.51   15.1   14.4  

Juli   5  200   5  350   3  230   4  680   24   0.50   18.4   17.7  

Aug   3  890   4  390   3  030   3  500   35   0.54   18.6   17.6  

Sep   2  450   3  360   2  790   2  720   51   0.55   14.2   13.2  

Okt   1  160   1  960   1  910   1  590   64   0.63   8.7   7.9  

Nov   445   964   1  070   837   74   0.71   8.6   3.1  

Dec   175   372   420   309   75   0.82   0.1   -­‐0.2  

År   2  570   3  100   2  300   2  670   41   0.52   7.8   7.1  

  76  

9.3 Bilaga  3  –  Fjärrvärmescenarion  

I  Tabell  23  visas  hur  fjärrvärmepriset  kommer  att  utvecklas  enligt  de  olika  scenariona  de  närmaste  30  åren.        

År   Fjärrvärmepris  för  scenario  1  (öre/kWh)  

Fjärrvärmepris  för  scenario  2  (öre/kWh)  

2013   68,1   68,1  2014   69,46   70,48  2015   70,85   72,95  2016   72,27   75,50  2017   73,71   78,15  2018   75,19   80,88  2019   76,69   83,71  2020   78,23   86,64  2021   79,79   89,67  2022   81,39   92,81  2023   83,01   96,06  2024   84,67   99,42  2025   86,37   102,90  2026   88,09   106,50  2027   89,86   110,23  2028   91,65   114,09  2029   93,49   118,08  2030   95,36   122,22  2031   97,26   126,50  2032   99,21   130,92  2033   101,19   135,50  2034   103,22   140,25  2035   105,28   145,16  2036   107,39   150,24  2037   109,53   155,50  2038   111,73   160,94  2039   113,96   166,57  2040   116,24   172,40  2041   118,56   178,43  2042   120,94   184,68  

Tabell  23.  Fjärrvärmepriser  

 

  77  

I  Tabell  24  återges  hur  mycket  det  skulle  kosta  att  försörja  kvarteret  Lagern  med  fjärrvärme  beroende  på  hur  de  olika  framtidsscenariona.  Där  scenario  1  återger  en  prisutveckling  på  år  2013:s  pris  som  endast  följer  Sveriges  Riksbanks  inflationsmål  på  2  procent  medan  scenario  2  utvecklas  i  enlighet  med  det  senaste  decenniets  prisutveckling.      

År  Årlig  

fjärrvärmekostnad  scenario  1  (SEK)  

Årlig  fjärrvärmekostnad  scenario  2  (SEK)  

2013   3  655  139   3  655  139  2014   3  728  242   3  783  069  2015   3  802  807   3  915  477  2016   3  878  863   4  052  518  2017   3  956  441   4  194  357  2018   4  035  569   4  341  159  2019   4  116  281   4  493  100  2020   4  198  606   4  650  358  2021   4  282  578   4  813  121  2022   4  368  230   4  981  580  2023   4  455  595   5  155  935  2024   4  544  707   5  336  393  2025   4  635  601   5  523  167  2026   4  728  065   5  716  187  2027   4  823  067   5  916  388  2028   4  919  141   6  123  566  2029   5  017  900   6  337  722  2030   5  118  269   6  559  929  2031   5  220  248   6  789  650  2032   5  324  910   7  026  885  2033   5  431  183   7  272  708  2034   5  540  139   7  527  655  2035   5  650  706   7  791  190  2036   5  763  956   8  063  850  2037   5  878  817   8  346  170  2038   5  996  898   8  638  152  2039   6  116  589   8  940  332  2040   6  238  963   9  253  246  2041   6  363  485   9  576  895  2042   6  491  227   9  912  352  

Tabell  24.  Ekonomi  fjärrvärme    

  78  

9.4 Bilaga  4  –  Indata  till  Energy  Earth  Designer    

De  indata  som  EED  kräver  kan  summeras  i  sex  olika  kategorier:    

• Markegenskaper  • Borrhål  och  värmeväxlare    • Köldbärarfluid  • Baslast  • Topplast  • Stimuleringsperiod  

   Indata    Värmeledningsförmåga   för  marken  

3,5  W/(m∙K)    

Volumetrisk   värmekapacitet   för  marken    

2,160  MJ/(m3∙K)  

Markytans  temperatur     8°C  Geometriskt   värmeflöde   för  marken  

0,06  W/m2  

Borrhålsdiameter   115  mm  Kontaktmotstånd  rör/fyllnad   0,06  (m∙K)/W  

Värmeledningsförmåga   hos  fyllning    

0,6  W/m∙K  

Volymflöde   i   borrhålet   (per  borrhål)  

0,5  l/s  

Yttre  diameter  för  U-­‐rör   40  mm  Väggtjocklek  för  U-­‐rör   2,4  mm  Värmeledningsförmåga  för  U-­‐rör   0,42  W/m∙K  

Skänkelavstånd  i  U-­‐rör   40  mm  Värmeledningsförmåga  för  köldbärarfluid  

0,6  W/(m∙K)    

Specifik  värmekapacitet  för  köldbärarfluid  

4200  J/(kg∙K)  

Densitet   1000  kg/m3  Viskositet     12,28∙10-­‐6  kg/(m∙s)  Fryspunkt   -­‐10  °C  Stimuleringsperiod   25  år  

Tabell  25.  Indata  för  EED  (Buildingphysics,  2008)  

  79  

9.5 Bilaga  5  –  Tabell  över  energitillförseln  under  ett  år  i  kvarteret  Lagern  

 

Månad   Solenergi  (MWh)  

Solenergi  som  utvinns  från  borrhålslagret  

(MWh)  

Fjärrvärme  (MWh)  

Januari   64   154   572  Februari   149   154   388  Mars   256   154   187  April   345   -­‐   87  Maj     303   -­‐   -­‐  Juni   153   -­‐   -­‐  Juli   118   -­‐   -­‐  Augusti   119   -­‐   -­‐  September   223   -­‐   -­‐  Oktober     179   -­‐   298  November     91   -­‐   414  December     36   154   621  Totalt:     2  034   612   2  721  

Tabell  26.  Energitillförseln  under  ett  år  i  kvarteret  Lagern