Fall

75 000 m3 avhärdat vatten för solvärmesystem

SUNSTORE 4 är ett utökat solfjärrvärmenät placerat i staden Marstal på den danska ön Aerø. Solvärmesystemet använder en enorm vattenreservoar på 75 000 m3 för att lagra värmeenergi när solen inte skiner. Vattenförsörjningen till gropens värmelager kom från tre närliggande grundvattenbrunnar. En hyranläggning från EUROWATER hanterade filtreringen och avhärdningen av grundvattnet inom 70-dagarsperioden; en utmaning i mer än en mening!

Solenergi

Solen spelar utan tvekan en stor roll för framtidens energiförsörjning. Stigande energipriser, ökat fokus på miljön, samt tekniker som ständigt förbättras, har gjort produktion av uppvärmt vatten och el med solvärme till ett lönsamt och CO2-vänligt alternativ för energiförsörjning. Ett hållbart val som samtidigt har en låg total ägandekostnad.

Marstal Fjärrvärme har testat principerna med ett mindre solvärmesystem i ett antal år. 2011 beslöts att kraftigt utöka den tidigare framgångsrika anläggningen. Nu ska solen förse hälften av Marstals invånare med uppvärmt vatten – året runt!

Solvärmepanelerna är installerade i utkanten av Marstal. (Foto: Erik Christensen, Wikipedia.org, CC typ BY-SA 3.0)

Förnybar energiproduktion med värmelagring

Solvärme är en effektiv energikälla, men givetvis bara så länge solen skiner. Så vad gör du när det är molnigt, eller på vintern, när det är färre soltimmar? Det är här värmelagret spelar roll.

För att ge värmeenergi under hela året är det nödvändigt att ha någon form av buffert som kan hålla värmen, därför används ett dammvärmelager.

Ett dammvärmelager är i all sin enkelhet bara en enorm vattenreservoar, med vatten som värms upp till 75-85°C av ett solvärmesystem. Temperaturen beräknas utifrån en avvägning mellan effektivitet och kapacitet samt en analys av omgivande miljöfaktorer.

Vattenförsörjning och vattenkvalitet

En konsultfirma genomförde de inledande markstudierna och undersökte samtidigt varifrån den stora mängden vatten skulle tillföras.

Först övervägdes om renat avloppsvatten från ett närliggande reningsverk kunde användas. Det klargjordes dock snabbt att en så stor mängd avloppsvatten ovanpå en grundvattenreservoar kunde skapa stor oro. Dessutom kan okontrollerbara och förorenande ämnen utgöra ett problem för teknisk utrustning. Och det skulle innebära en 1,5 km lång rörledning över vägar och genom bosättningen på ön.

Det undersöktes också om Aerøs företag kunde leverera den nödvändiga mängden vatten, men det var inte möjligt inom tidsramen.

Därför kontaktade Marstal Fjärrvärme EUROWATER för att hitta en framtidssäker lösning. Efter en djupgående analys stod det klart att vattenförsörjningen skulle komma direkt från tre närliggande grundvattenbrunnar. Vattnet skulle filtreras med tryckfilter följt av avhärdning för att uppnå rätt vattenkvalitet.

De många literna vatten skulle bara tillföras en gång. En hyranläggning var därför ett perfekt val för detta tillfälliga uppdrag. Samtidigt behövde den stora mängden vatten levereras relativt snabbt för att få igång solvärmesystemet vid önskad tidpunkt.

Ett mycket stort hål i marken

75 000 m3 vatten tar mycket plats. Närmare bestämt en sjö på 18 000 m2 och 16 meter djup på den djupaste punkten. Utgrävningen pågick under en lång tid och utgjorde en imponerande syn.

Efter schaktningen kläddes hålet inuti med tjock, svetsad "plastpåse" för att isolera och säkerställa att inget vatten läckte ut. Kort efter installationen togs vattenbehandlingsanläggningen i container i drift och på mindre än 70 dagar fylldes värmelagret med avhärdat vatten. Slutligen sattes ett isolerande lock av tjocka skummattor ovanpå gropen.

Utgrävning av värmelagringsgropen. Till vänster finns det 16m höga munstycket. (Foto: Leo Holm)

Vattenbehandling

I ett solvärmesystem värms en cirkulerande vätska i solpanelerna upp av solen. Med hjälp av värmeväxlare och värmepump överförs värmen och används för uppvärmning av fjärrvärmevatten.

På SUNSTORE 4 värmer solpanelerna både fjärrvärmevatten och värmelagringsgropen samtidigt, eftersom anläggningen har en beräknad överproduktion under de aktiva månaderna.

Vattnet från värmelagringsgropen (liksom fjärrvärmevattnet) cirkulerar i rör, värmeväxlare och värmepumpar och det ställer höga krav på vattenkvaliteten för att undvika korrosion och avlagringar i maskineriet.

Råvattnet som tillfördes var orenat grundvatten och kunde därför inte tillföras direkt i värmelagringsgropen. Det måste avhärdas först - en process som tar bort kalcium och magnesium. Avhärdning kan utföras kemfritt med jonbyte om det tillgängliga vattnet överensstämmer med dricksvattnets kvalitet. Det var därför nödvändigt att behandla vattnet för järn och mangan genom tryckfilter innan avhärdningsprocessen.

Två tryckfilter placerades i parallell drift, samt tre jonbytaranläggningar med kontinuerlig produktion. Genom återspolning varje timme av tryckfiltren och regenerering av jonbytaranläggningarna kunde man etablera en stabil tillförsel av avhärdat vatten till värmelagringsgropen.

Leverans och installation av den tillfälliga vattenbehandlingsanläggningen. (Foto: Svend Flensborg)

Permanent installation

Även om värmelagringsgropen är ett slutet system kommer avdunstning att ske med tiden samt risk för små läckor. Därför har Marstal Fjärrvärme installerat en permanent SM82-F avhärdningsanläggning från EUROWATER för att fylla på värmelagringsgropen vid behov.

Värmelagringsgropen är nästan fylld med avhärdat vatten och endast locket saknas. I mitten av sjön finns toppen av munstycket. (Foto: Leo Holm)

Mer information

Marstal Fjärrvärmes solvärmeprojekt: www.solarmarstal.dk
SUNSTORE 4: www.sunstore4.eu

Fakta


Teknisk information

  • Solvärmeyta: 1 034 solvärmemoduler på totalt 15 000 m2
  • Konstruktionsarea: 43.500 m2
  • 4 MW Biomassapannor
  • 750 KW ORC (Organic Rankine Cycle)
  • 1.5 MW värmepump
  • Dammvärmelager: 75 000 m2 avhärdat vatten
  • Påfyllningstid: 70 dagar
  • Hårdhet avhärdat vatten: < 0,5 °dH
  • ROI: cirka 9 år

Vattenbehandlingsutrustning

  • Tryckfilter TF25
  • Tryckfilter TF35
  • 3 x Avhärdningsanläggningar typ SFH 1802-F
  • Pumpstation med 2 Grundfos-pumpar
keyboard_arrow_up