Slik skal framtidens byer bli energismarte

Kortreist varmekilde: I denne Rema-butikken i Trondheim mellomlagres overskuddsvarme fra kjølemaskineriet i vanntanker, og varme herfra leveres tilbake til butikken via ventilasjonssystem og gulvvarme – når dette trengs. Her er forsker og systemdesigner Armin Haftner i SINTEF på besøk. Foto: Gemini / Thor Nielsen

I framtida kan norske byer bli nærmest selvforsynte på varme – om hver enkelt bydel rigges for det. Her er forskernes oppskrift for å lykkes.

Publisert: 10 Aug 2020

Hanne Kauko forsker på energieffektiv varmeforsyning for bydeler og nabolag. Løsningene SINTEF-forskeren er med på å utvikle, kan gjøre framtidens byer nærmest selvforsynte på varme.

– Dette er fullt mulig gjennom å bruke nærliggende spillvarmekilder og fornybare varmekilder, samt et felles vannbårent varmesystem – et lavtemperatur varmenett – som kan ta imot varme fra ulike kilder og distribuere den til bygningene, sier Kauko til gemini.no

I dag kaster vi varme

Strømbehovet kommer til å øke kraftig de kommende årene. En av flere årsaker er elektrifiseringen av transportsektoren.

– Kapasiteten til kraftnettet er allerede for lav mange steder. Å øke denne, samt å bygge ut fornybar kraftproduksjon vil koste svært mye. Men vi kan redusere energi- og effektbehovet i strømnettet gjennom bruker-fleksibilitet og lagring, og dessuten utnytte andre energibærere der det er mulig, sier Kauko.

Oppvarmings- og kjølebehovet til bygningene tilsvarer omtrent halvparten av det totale energibehovet, og kan dekkes med andre energibærere enn strøm:

– Med vannbårne varmesystem for byer og bydeler, fjernvarme og nærvarme, kan man benytte ulike spillvarmekilder og fornybare varmekilder til dette. Fjernvarme muliggjør økonomisk utnyttelse av varmekilder som ellers ville blitt kastet, forteller Kauko.

Det finnes utallige spillvarmekilder

SINTEF-forskeren påpeker at det finnes svært mange spillvarmekilder i byene. Eksempler er datasentre og kjølesystem til store matbutikker, eller for eksempel en ishall, slik tilfellet er på et pågående prosjekt Kauko jobber med på Leangen i Trondheim.

– I tillegg er det mange steder mulig å utnytte fornybare varmekilder, slik som solvarme eller varmepumper med sjøvann eller grunnvann som varmekilde. Disse kan altså tas i bruk ved hjelp av et varmenett, og bidra til at vi får bydeler som er nærmest selvforsynte på varme, sier hun. Et lokalt varmenett for en bydel vil likevel nesten alltid være koblet til det primære fjernvarmenettet, som kan fungere som en tilleggskilde ved behov.

Må gå over til lavtemperatur fjernvarme

For å kunne utnytte spillvarme i byene må man, som nevnt, ha et system som kan ta imot og distribuere varmen – altså et fjernvarmenett. Kauko understreker at en effektiv utnyttelse av slike kilder forutsetter likevel et skifte fra dagens fjernvarme med høye distribusjonstemperaturer mot lavtemperatur fjernvarme.

– Men ettersom det er vanskelig å senke distribusjonstemperaturen i hele fjernvarmenettet på grunn av eksisterende kunder med høye temperaturkrav, må overgangen til lavtemperatur fjernvarme starte fra bygningsområder med nye eller oppgraderte bygninger, legger Kauko til.

Viktig for miljø og energiforbruk

Utnyttelse av lokal spillvarme og fornybar varme i byene vil som nevnt avlaste strømnettet, men det vil i tillegg få ned kostnadene og utslippene i fjernvarmeproduksjon.

- Det er viktig både for miljø og energiforbruk. I Trondheim og Oslo, for eksempel, er grunnlasten i fjernvarmenettet dekket av søppelforbrenning, men på vinteren når denne kilden er godt utnyttet må man i tillegg bruke ulike spisslastkjeler, som brenner gass eller bioolje, og det er kostbart og fører til økte utslipp i fjernvarmeproduksjon, sier Kauko.

Må samarbeide på tvers av sektorer

Kauko mener samarbeid på tvers av sektorer må til for å lykkes med å skape bydeler som er selvforsynte på både strøm og varme

– Samarbeid mellom utbyggere, kommuner og energibedrifter, samt FoU-miljøene er avgjørende for å lykkes, og det er viktig at dette etableres i tidlig nok fase, slik at det er mulig å komme med de gode forslagene før investeringsbeslutningene tas, påpeker hun, og legger til:

– Ved god planlegging kan bygging av infrastruktur, som for eksempel graving av grøft for fjernvarmerør samkjøres med bygging av strømkabler, fibernett og veier for å minimere totalkostnadene.

Skal bygge en ny bydel i Trondheim

Koteng Eiendom skal bygge et boligområde med opptil 1800 boliger på Leangen i Trondheim i løpet av de neste 10 til 20 årene. Kauko jobber for tiden med et prosjekt hvor SINTEF Energi samarbeider med blant andre Koteng Eiendom, Statkraft Varme og Trondheim kommune om å utvikle et lokalt lavtemperaturnett for området.

– Vi jobber med å utvikle en innovativ oppvarmingsløsning ved å utnytte lokal spillvarme, blant annet fra Leangen ishall, for oppvarming av den kommende boligmassen, forteller Kauko.

I tillegg til spillvarme fra ishallen i, er gråvann fra bygningene tenkt som en varmekilde mot tappevannsoppvarming. Det skal utvikles en helt unik løsning for samling og henting av varme fra gråvann.

– Ved å bruke lave distribusjonstemperaturer i det lokale varmenettet kan også andre spillvarmekilder i området kobles til nettet etter hvert. Hvis disse kildene ikke er nok, kan bergvarme eller et sesonglager av varme være en mulighet, sier Kauko.

Støtte fra Enova og bidrag fra NTNU

Rett før jul fikk de bevilget et konseptutredningsprosjekt fra Enova for å se mer i detalj på kostnadene og gjennomførbarhet for de tiltenkte løsningene på Leangen. NTNU deltar også i utredningsprosjektet med bidrag fra professor Armin Hafner og totalt syv studenter, som skriver masteroppgaven sin om utviklingen av et lavtemperaturnett til området. Utredningen skal legge beslutningsgrunnlag for investeringene før byggestart i 2022.

Kilde: Gemini.no