Solfangere, solceller og jordvarme skal sørge for 93,5 prosent av oppvarmingsbehovet

Solceller, solfangere og jordvarme kan hver for seg levere viktige bidrag til det totale energibehovet til et bygg. Men kombinert på en smart måte, er det mulig å oppnå en svært høy andel egenprodusert, fornybar energi.

Når disse energiprinsippene spiller på lag, kan det nemlig bidra til å øke utnyttelsesgraden av hver enkelt energikilde. Solfangerteknologi kan gjøre både jordvarmepumpa og solcellene mer effektive. I Klukhagan barnehage på Hamar skal et kombinasjonsanlegg av denne typen nå gi kommunen verdifull erfaring inn i et solenergiprosjekt. 

Kjersti Wold i Driv prosjektstyring er leid inn som prosjektleder for innlandskommunens solenergiprosjekt. Kommunen skal gjennomføre ulike typer solenergiprosjekter for å teste ut og høste erfaringer med forskjellige varianter av solenergi. Etter å ha fullført et stort solcelleprosjekt på Ankerskogen svømmehall i fjor, ønsket de i neste fase av solenergiprosjektet å teste ut solfangere.

– Bakgrunnen for anlegget i Klukhagan barnehaget var at vi ville teste ut kombinasjonen av solfangere og bergvarmepumpe. Å se hvordan man kan få maksimalt ut av det ved å tune disse elementene sammen med hverandre, er spennende, sier hun.

– Bygget hadde allerede et jordvarmeanlegg med tre brønner som trengte rehabilitering. Dessuten har barnehagen også en tydelig miljøprofil, noe som gjorde det spesielt interessant å teste ut et slikt anlegg der, kommenterer Marius Westlie, forvalter for tjenestebygg i kommunen.

Solcellespesialisten ble engasjert til å designe og utføre et kombinert solfanger- og bergvarmeanlegg, men foreslo i tillegg å benytte en spesiell type kombinert solcelle- og solfangerpanel.

Kombinerte solcellepaneler og solfangere

På taket i barnehagen kan det ved første øyekast se ut som om det er installert et helt vanlig solcelleanlegg. Titter man litt nærmere, ser man imidlertid både kobberrør og slangegjennomføringer i taket.

– Panelene er fra en fransk leverandør, DualSun, og har integrerte solfangere på baksiden av solcellene. Solfangerdelen av panelene kobles inn i hverandre slik at glykolen kan sirkulere gjennom hele anlegget på taket, forklarer Bjørn Ekren i Solcellespesialistens Hamar-avdeling.

Den sirkulerende væsken føres ned til teknisk rom, der varmen fra taket er koblet til den samme varmepumpa som jordvarmeanlegget.

Dette er gunstig for solcellene. I vanlige solcellepaneler forsvinner mye av solenergien i form av varme. I Klukhagan absorberes denne varmen av den sirkulerende væsken, samtidig som dette er med på å kjøle solcellene og gjøre solstrømproduksjonen mer effektiv. 

– Det som også er spennende, er at vi har gjort det mulig å kjøre brønnvannet rett ut i panelene for å smelte snø og is, sier Ekren.

Dette kan være aktuelt på kalde, solfylte marsdager, når panelene er dekket med rim på morgenen og det begynner å bli bra potensiale for solstrømproduksjon utover dagen.

Solvarmen effektiviserer varmepumpen

Tanken med å kombinere solfangere med jordvarme er å utnytte solvarmen til å effektivisere varmepumpen. Når varmepumpen er i drift, vil solvarmen fra taket forvarme brinevæsken. Om sommeren, når solfangerne leverer høy temperatur til lagringstanken, kan driftstimene på varmepumpen reduseres. Dessuten kan overskuddsvarmen fra solfangerne brukes til å lade borehullet når lagringstanken er fullt oppvarmet.

– På den måten gjenopprettes temperaturen i energilageret i brønnen fortere og sørger for at den har mer kapasitet til vinteren. Dette gir igjen høyere effektivitet fra varmepumpen, sier Ekren.

Alt sammen styres automatisk, og Solcellespesialisten benytter nå det første driftsåret til å optimalisere alle parametre i systemet.

– Det er også mulighet for å kjøre solvarmen rett i gulvet, så det er flere forskjellige programmer som styringssystemet kan veksle mellom, avhengig av hvilken temperatur som kommer fra solfangerne på taket eller brønnen, forklarer Ekren.

Kun 6,5 prosent fra strømnettet

Bygget er på 700 kvadratmeter og har vannbåren gulvvarme. Oppvarmingsbehovet er estimert til 45.500 kWh i året. Beregningene viser at 93,5 prosent av dette framover vil komme fra det nye energianlegget.

Borebrønnene leverer 50 prosent, solvarmen 30 prosent og solcellene 17,5 prosent. Det betyr at det kun vil være behov 6,5 prosent, eller 2750 kWh, fra strømnettet for å dekke energibehovet til gulvvarme og varmt tappevann.

– Jeg ble overrasket over beregningene som sier at vi kan oppnå så stor utnyttelse ved å kombinere solenergi og jordvarme, sier Westlie.

– Det blir veldig spennende å se hvordan teori og praksis henger sammen. Energibesparelser, hvordan det fungerer i praksis og hva slags driftsoppfølging anlegget krever, er ting vi skal se på når vi skal vurdere å gjøre tilsvarende installeringer på andre kommunale bygg, legger prosjektleder Wold til.

Skal også gi varme til ventilasjon og drivhus

Barna i Klukhagan er opptatt av det som har blitt installert på taket i vinter, og styrer Trude Fiskum viser fram en solfangermodell der det sirkulerende vannet drives av solceller. Der kan barna selv se at pumpa stopper om de skygger for solcellene, og kjenne at vannet i tanken blir varmet opp av solfangerne.

– Vi har egen kjøkkenhage, og etter hvert er planen at det skal settes opp et drivhus som kan få overskuddsvarme fra anlegget, sier Fiskum.

– Det er allerede klargjort for å koble på dette i teknisk rom. Ved å plassere drivhuset på en solid såle av betong, kan det magasineres mye varme fra solfanger- og bergvarmeanlegget i gulvet i drivhuset, kommenterer Ekren. 

Det er også klargjort for at det skal kunne kobles på en vannbåren kassett i ventilasjonsaggregatet, for å varme tilluften om vinteren og kjøle den om sommeren. Dette vil eliminere behovet for den elektriske tilleggsvarmeren som sitter i aggregatet i dag.

For Ekren og Solcellespesialisten er prosjektet i Klukhagan ekstra spennende:

– Vi er spesialister på solceller, men vi kan også levere hele energiløsningen til bygget og hjelpe med å komme i mål på hele energibehovet. Ikke bare solstrøm, men også alt det andre, avslutter han.