Grunn geotermisk energi i et hybrid energisystem

Abstract

Denne mastergradsoppgaven ser på muligheten for å kombinere et horisontalt geotermisk system med et eksisterende biobrenselanlegg for dannelse av et hybrid energisystem ved Finnlandsmyran i Brøstadbotn. Det horisontale systemet kan tilknyttes fjernvarmekretsen til biobrenselanlegget ved bruk av varmepumpeteknologi. Dermed kan energien som er lagret i myren benyttes til å øke temperaturen på vannet i fjernvarmekretsen. Relevant teori for termisk energi gjennomgås i oppgaven, sammen med numeriske simuleringer og eksperimentelle data fra myrområdet lokalisert ved biobrenselanlegget.

Eksperimentelt måleutstyr er utplassert i myrområdet for å oppnå en forståelse for naturlige temperaturvariasjoner i Finnlandsmyran. I oppgaven presenteres temperaturutviklingen i myren i tidsperioden 23. november til 3. mai. Dataen viser en gradvis nedkjøling av myren over måleperioden. Dataen fra temperaturmålingene danner et grunnlag for numeriske simuleringer utført i Comsol Multiphysics.

Simuleringene viser at et horisontalt system bestående av 3675 meter med kollektorslanger i Finnlandsmyran produserer omkring 82,32 MWh første produksjonsperiode, før produksjonen opplever et fall til omkring 74 MWh resterende produksjonsperioder. Den største svakheten til modellen er at effekten fra latent varme ble utelatt fra simuleringene.

Ved å inkludere teoretiske beregninger for latent varme, viser oppgaven at produksjonen fra det horisontale systemet kan øke temperaturen til vannet i fjernvarmekretsen med omkring 1,2 ℃ ved bruk av en to-trinns varmepumpe med effektfaktor 3.

Oppgaven viser at det er teknisk og teoretisk mulig å kombinere de nevnte teknologiene til et hybrid system. Økonomiske betraktninger av lønnsomheten til systemet konkluderer med at et hybrid energisystem i Brøstadbotn ikke er økonomisk levedyktig. Dette skyldes for lave temperaturer i varmereservoaret.