ATES teknologi til Bispebjerg Hospital.
ATES som Smart Energy løsning
En udbredt løsning til køling i dag, både lokalt og til fjernkøling, er brug af eldrevne kompressorer køleanlæg, som i mange tilfælde placeres på taget og hvor den producerede varme blot smides ud til omgivelserne.
Den løsning skal vi væk fra og her er brug af grundvandskøling et oplagt alternativ, der samtidigt har den fordel, at den producerede varme opsamles i grundvandsmagasiner i undergrunden ved såkaldt reinjektion, således at 80% af varmeindholdet kan udnyttes i varmepumper i varmesæsonen. Sådanne anlæg kaldes ATES systemer, hvor ATES står for Aquifer Thermal Energy Storage.
Allerede ved etableringen i december 2018 var ATES systemet til Bispebjerg Hospital et ikonisk projekt, som virkelig illustrerede, hvad grundvandsvarme og -køle systemer kan bidrage med i praksis i kombination med varmepumper.
Der opnås meget betydelige energibesparelser sammenlignet med almindelig køling og fjernvarme.
Dette er nærmere beskrevet i 2 Enopsol artikler, som gennemgår ATES anlægget i detaljer.
Introduktion til en række problematikker der er vigtige i forhold til ATES anlæg
Grundvandsboringer til ATES anlæg, der udnyttes til hhv. grundvands baseret køling og opvarmning skal under alle omstændigheder godkendes af myndighederne, som har til opgave at sikre at man undgår en negativ påvirkning af grundvandet i områder med særlige drikkevandsinteresser. Da grundvandet ikke påvirkes direkte af de varmevekslere, det sendes igennem inden det tilbageføres via en anden grundvandsboring, er det eneste forhold, der kan vække bekymring, at der sker en større temperaturændring af grundvandet. Normalt vil der være et krav om ikke at overskride et temperatur niveau på 20°C i grundvandet, hvor den normale temperatur typisk er 8°C.
Den normale måde at få accepteret brug af ATES anlæg på, er at bruge simuleringsmodeller til at bevise, at man kan sikre en såkaldt termisk balance på årsbasis for grundvandet. Her er kombinationen af grundvandskøling og så brug af grundvands varmepumper til at levere varme i varmesæsonen en oplagt løsning, som har bevist sin værdi i mange ATES projekter.
Og i den forbindelse vil forholdet ideelt være, at selvom grundvandskøling om sommeren giver en temperaturstigning, så vil en tilsvarende køling med varmepumper i varmesæsonen betyde, at man når ned på den normale grundvandstemperatur på 8°C, når året er gået.
Det er meget oplagt at anvende grundvandet til køleformål, hvis det kan lade sig gøre, fordi man både sparer meget energi til køling i sommerhalvåret og undgår larmende kompressoranlæg på taget, samtidigt med at man får sikret en opvarmning af grundvandet.
Hvis der ikke er kølebehov at dække, kan det være en mulighed at bruge termiske solfangere til at opvarme grundvandet i sommerperioden, således at man i varmesæsonen stadigvæk har mulighed for at opnå en meget effektiv varmepumpedrift ved hjælp af det opvarmede grundvand.
Under alle omstændigheder er det afgørende, at de installationer man kobler ATES-anlægget sammen med fungerer efter hensigten. Det vil sige at køleanlægget i de tilknyttede bygninger virkeligt sikrer en tilpas opvarmning af kølevandet og at de varmeanlæg, som varmepumperne skal levere varme til, også kører med en god lavtemperaturdrift.
Inden for ATES-anlæg er der som nævnt tradition for at man begrænser opvarmningen af grundvandet til mere end 25°C. I et projekt udført under dispensation for Naturstyrelsen af DTU Miljø, Krüger og Enopsol, har det vist sig, at opvarmning af grundvandet til i gennemsnit 30oC kan ske uden vanskeligheder. Hvis dette i fremtiden bliver muligt at lagre ved 30°C i gennemsnit mod 20°C i gennemsnit i dag, kan rentabiliteten forbedres betydeligt, da man så kan klare sig med færre grundvandsboringer for at opnå den samme energiomsætning. Afslutningsvis skal også lige berøres forhold vedr. varmetab fra ATES varmelageret. Erfaringen er, at selvom grundvandet bevæger sig, vil varmen ikke bevæge sig længere bort, end det er muligt at få det meste tilbage efter lagringen. Som udgangspunkt kan man regne med at kunne genvinde ca. 80% af den varmeenergi man lagrede i sommertiden i den efterfølgende vintertid
Peder Vejsig Pedersen januar 2020
