Begränsningar

De två viktigaste begränsningarna för resultatet i detta examensarbete är energimodellen och de simuleringstekniska möjligheterna i EED. Resultatet är helt beroende av att energimodellen faktiskt stämmer, då denna har varit basen till alla energier och effekter. Nu finns det visserligen ingen anledning att misstro siffrorna i modellen, men om dessa av någon anledning skulle upptäckas vara fel skulle examensarbetets resultat och slutsatser behöva uppdateras. Den andra stora begränsningen för uppsatsen har varit vad som är möjligt att simulera i EED. Detta har framförallt varit en tidskrävande begränsning, men har ändå resulterat i att mer konservativa bedömningar har varit nödvändiga än om fler simuleringsmöjligheter fanns. Exempelvis har det antagits vara mer rätt att simulera 100 år med ett årscykliskt överskott av värme, baserat på reella data, än att simulera ett borrhålslager med en ansatt balanstemperatur. Detta eftersom ansatsen med ≈100 år innebär fler borrhålsmetrar. Visserligen förefaller detta vara korrekt i detta fall, då faktiska baslaster och spetslaster är med i beräkningen, men problematiken hade inte uppstått om det var möjligt att alternera belastningen i EED mellan olika simuleringsår. Vidare hade det varit möjligt att bedöma tiden att nå balanstemperaturen mer exakt för samtliga lager, om mer information om borrhålslagrets temperaturer hade funnits.

Ytterligare begränsningar i EED är att borrhålen inte kan placeras hur som helst, utan att alla borrhål är tvungna att vara spikraka och vertikala. Det hade varit möjligt att göra mer exakta simuleringar om det gick att placera borrhålen godtyckligt i 3D, så att approximationer inte behöver göras kring deras placering. Exempelvis är det oklart vad en ytterligare gradning av borrhålen skulle innebära då avståndet i botten mellan borrhålen ökar stort med ökande gradning. Likaså kan tänkas att den termiska kortslutningen ökar efter en viss nivå, då kollektorerna hamnar intill varandra på grund av gravitationen. Detta kompenseras enbart för med ökat avstånd mellan de spikraka vertikala borrhålen i EED och det är oklart till vilken gradning detta är korrekt. Att placera borrhålen i 3D i EED hade varit mycket fördelaktigt, till exempel om alla undersökningsbrunnar har avvikit åt samma håll och att det därmed kan misstänkas att även de andra borrhålen kommer att göra det. Även konfigurationen av borrhål är begränsad i EED.

Den måste väljas från en lista med förutbestämda konfigurationer, vilket medför att det inte är möjligt att lägga till eller ta bort ett borrhål. Istället får borrhålslängden justeras eller konfigurationen bytas ut helt och hållet. Detta är begränsande då det i verkligheten kanske inte är möjligt att borra i exakt den konfiguration som har simulerats i EED på grund av fysiska hinder som byggnader, rör eller pelare. Ytterligare en komplikation med EED är att borrhålsavståndet är detsamma mellan alla borrhål, vilket begränsar vilka borrhålslager som är möjliga att simulera. Detta fick följden att det inte gick att simulera ett borrhålslager som nådde till fastighetsgränsen i alla riktningar, trots att detta hade varit intressant att undersöka.

En annan begränsning är att det egentligen krävs fyra meters marginal till tomtgränsen för de planerade borrhålen enligt Miljöförvaltningen (Nilsson, 2014). Detta har inte tagits i beaktning i examensarbetet, men eftersom fastighetsgränsen bara nås på vänster sida i Figur 40 och Figur 41 är det i praktiken bara att flytta borrhålslagren 4 m till höger. Storleken i botten påverkas inte av detta. Att göra borrhålslagret 4 m mindre längs med långsidan i botten påverkar visserligen borrhålslängden lite, men inte med mycket (ca 1 m per hål för Borrhålslager 1). Om det skulle vara aktuellt att utreda något av borrhålslagren vidare bör marginalen till Oljerummet diskuteras och storleken på borrhålslagret justeras därefter. Vidare behöver minimiavståndet mellan borrhålen bestämmas samt vid vilket borrhålsdjup detta gäller, då det har stor påverkan på vilka konfigurationer som är möjliga. Alltså finns det viktiga okända parametrar att beakta innan en slutgiltig konfiguration väljs.

En sista begränsning är framtida prognoser för energi- och effektbehovet. Dessa har inte tagits hänsyn till och om det av någon anledning skulle krävas en högre värme- eller kyleffekt av borrhålslagret så behöver borrhålslagret göras extra stort för att kompensera för detta. Vidare är de dimensionerande spetseffekterna i examensarbetet bestämda utan någon marginal storleksmässigt från de som är angivna i energimodellen. Alltså är resultatet väldigt beroende av fördelningen på energimodellens angivna effekter, vilket kan motivera att borra extra borrhålsmeter för att ha säkerhetsmarginal. Samtidigt är det sannolikt att den effekt som går att ta ut från borrhålslagren underskattas i simuleringarna, se 8 Fortsatt forskning.

7 Slutsats

Det finns goda förutsättningar för att anlägga ett borrhålslager i DN-huset. Den bästa investeringen bedöms vara att anlägga ett borrhålslager för basdumping, benämnt Borrhålslager 3 i examensarbetet. Ett sådant borrhålslager beräknas sänka energikostnaderna med cirka 2 miljoner kr årligen, vilket motsvarar 44 % av dagens energikostnader. Vidare skulle DN-husets årliga miljöpåverkan minska med mellan 75 - 157 ton CO2-ekvivalenter – beroende på om elen miljövärderas som svensk elmix (högst miljövinst) eller nordisk elmix korrigerad för import och export (lägst miljövinst). Anläggningskostnaden uppskattas till cirka 17,1 miljoner kr och återbetalningstiden bedöms till 8,5 år från och med att borrhålslagret driftsätts för normal drift, eller 11 år inklusive tiden det tar att värma upp borrhålslagret till balanstemperaturen. Borrhålslagret kommer inte att täcka vare sig hela kyl- eller värmebehovet. På värmesidan behövs fjärrvärme för att täcka spetsarna för värmebehovet och fjärrvärme behövs även till en viss del för varmvattenbehovet. På kylsidan kommer de befintliga kyltornen eller nybyggda kyltorn/kmk att behövas för att kunna täcka de 1 241 MWh kyla som borrhålslagret inte täcker med toppkyleffekten 1 340 kW på förångarsidan. 1 340 kW är dock den långsiktiga kyleffekten som kyltorn/kmk behöver täcka. De transienta värmeförlusterna kommer att resultera i att en större mängd värme behöver lagras in i borrhålslagret under de första åren, vilket innebär att kyltorn/kmk inte behöver täcka fullt så mycket som 1 340 kW kortsiktigt. Den nödvändiga kyleffekten som nybyggda kyltorn/kmk behöver täcka långsiktigt kan också minska om driftstrategin för Borrhålslager 3 förändras så att denna blir mer lik spetsdumpning med en effektbegränsning. Detta då kollekterna klarar av betydligt högre temperatur än vad som var känt när driftstrategierna bestämdes i examensarbetet.

Ur ett långsiktigt perspektiv och med Fabeges kalkylränta på 6 %, är den diskonterade livscykelkostnaden 20 % mindre med ett borrhålslager än med det nuvarande energisystemet. Om de så kallade mjuka parametrarna som har diskuterats i examensarbetet också tas hänsyn till sjunker den nuvärdesberäknade livscykelkostnaden 91 % av det nuvarande energisystemets diskonterade livscykelkostnad. Värderingen av dessa mjuka värden gjordes i samråd med representanter från Fabege, varför värderingen av dem anses vara rimlig. De ska däremot inte tolkas som att de reflekterar Fabeges officiella åsikter, utan illustrerar bara ett av många sätt att värdera dessa på. Den mjuka parametern som påverkade mest var ökningen av fastighetsvärdet som följd av att införa ett borrhålslager. Slutsatsen av LCC-kalkylerna och de mer kortsiktiga energikostnadskalkylerna är att ett borrhålslager är en bra investering på både kort och lång sikt.

Samtliga borrhålslager i examensarbetet är dimensionerade så att de täcker ungefär samma kylenergibehov och exakt samma värmeenergibehov och värmeeffekt-behov. Det som skiljer de framtagna lagren är kyleffektstäckningen vid normal drift, alltså efter uppvärmningsfasen och med den utgående köldbäraren begränsad till 38 °C. Borrhålslagren för basdumpning täcker mellan 550-600 kW kyleffekt på förångarsidan och borrhålslagren för spetsdumpning täcker 1 280 kW. Om den utgående köldbärarens temperatur tillåts bli högre, kan betydligt högre värmeffekter dumpas i borrhålslagret under korta perioder. Beroende på kyleffektstäckningen som borrhålslagren har dimensionerats för skiljer sig borrhålslagren storleksmässigt. Borrhålslagren för spetsdumpning är cirka 26 % större med konservativa val än borrhålslagren för basdumpning och 20 % större om uppmätt data används som indata. Vidare är det en skillnad om uppmätt data eller konservativt valda parametrar används för simuleringarna. Med konservativt valda parametrar blev basdumpningsborrhålslagret 9 % större än med uppmätt data och motsvarande ökning för spetsdumpning var 18 %.

Olika simuleringstekniker har också jämförts, vilket resulterade i att samtliga simuleringar med ansatt balanstemperatur underskattade den nödvändiga borrhålslängden med mellan 0,75 - 11,54 %. Alltså kan det sammanfattningsvis påstås att det är otillräckligt att simulera med enbart balanstemperatur och att

simuleringar med den reella marktemperaturen också måste göras, då spetseffekterna samt toppigheten på bas- och spetslastkurvorna ökar för kyluttaget från borrhålslagret när hänsyn tas till värmeförlusterna. Att simulera med balanstemperatur har däremot tidsmässiga fördelar, varför det kan vara en idé att börja med detta för att få fram preliminära konfigurationer av borrhålslager. Väldigt konservativa val skulle dock behöva göras för att inte underskatta borrhålslängden. Särskilt angående kyluttaget när värmeuttaget är dimensionerande, som i fallet av Trängkåren 7. På grund av värmeförluster som inte balanstemperaturs-simuleringar tar hänsyn till är den nödvändiga värmeinlagringen i borrhålslagret mycket underskattad i simuleringar med balanstemperatur. Tillräckligt underskattad för att dessa simuleringar, givet de antaganden som har gjorts i detta examensarbete, aldrig resulterade i en tillräcklig uppskattning av den nödvändiga borrhålslängden. Detta betyder att balanstemperatursimuleringar är olämpliga för borrhålslager med en hög balanstemperatur, om inte mer konservativa val görs i samband med dessa simuleringar än vad som har gjorts i detta examensarbete.