Värme och sanitetsteknikern – VVS nr 3/2020. Text: Robert Wilkund
Helistorage i Karleby
Startup-företaget Heliostorage i Karleby har i samarbete med St1 konstruerat en anläggning där sommarhalvårets solenergi tas tillvara med solfångare på taket och lagrar den termiska energin i marken eller kör den genom värmeväxlare till fastighetens radiatorsystem. Anläggningen betjänas också av en bergvärmepump med separata energibrunnar. I fastigheten har Kaustisen Evankelinen Opisto sin verksamhet.
Sedan 1980-talet har det på universiteten forskats en hel del i hur man bäst kan lagra termisk energi i marken för att sedan tillgodogöra sig den under vintern. Karlebyföretaget Helistorage är först i världen med att kommersialisera den tekniken och sälja fungerande lösningar till kunder. Under sommarhalvåret råder det tidvis ett stort överskott på värmeenergi och det ständiga problemet är hur man ska kunna lagra den till vintern till en rimlig kostnad. Heliostorages utvecklingschef Timo Sivula hävdar att energilagring i marken passar väldigt bra för anläggningar som förbrukar mer är 200 MWh om året och har tillgång till stor takyta där solfångare kan byggas. Det allra bästa är om fastigheten har oljeeldning som ska fasas ut och en förestående takreparation i framtidsplanerna. Dessutom ska det finnas tillgång till areal på tomten där energilagret ska byggas.
Energilager i mark
Ett energilager i mark består av ett antal borrhål i marken. Borrningsområdet ser uppifrån ut som en mängd olika stora koncentriska cirklar. Inom den yttersta cirkeln finns en mindre cirkelformation av borrhål och i mittpunkten finns själva kärnan där temperaturen blir som högst.
Olika marktyper uppvisar stor differens i lämplighet för energilagring. Forskningen visar att lerjordar uppblandade med sand ger de bästa förutsättningarna för energilagring i marken. Berggrunden fungerar inte heller bra som energilager på grund av för hög värmeledningsförmåga. Energilagret i Kaustby består av 36 st borrhåll med ett djup på cirka tjugo meter. Vid driftstarten är temperaturen på det markbundna energilagret cirka 8 grader. Enligt beräkningar kommer energilagret med tiden att innehålla en energimängd på 25 MWh. Effekten som kan tas ut beräknas vara kring 10 kW.
Solfångare på taket
Taket på fastigheten i Kaustby är ett sadeltak med en östlig respektive västlig del. Solfångarna täcker hela takytan och är byggda av aluminiumprofiler med inbyggda vätskerör och samlingsstock. Solfångarmodulerna täcks av en korrugerad men genomskinlig polykarbonatskiva som förhindrar att vinden sveper bort den uppsamlade värmen. Den sammanlagda ytan av solfångarna på öst- och västsidan uppgår till 600 m2 och beräknas ha en peakeffekt på 250 –300 kW. Vid ibruktagningen i augusti 2020 uppmättes en peakeffekt på över 175 kW från enbart den västliga delen.
Systemet uppfattar taket som två separata solfångare där styrsystemet mäter temperaturen på utloppsflödet på vardera solfångaren och avgör vart vätskeflödet går. Ibland leds uloppet från östflanken till inloppet på västflanken för att driva upp temperaturen till användbar nivå. Vad som är användbar nivå avgörs av algoritmerna som reglerar vätskeflödet i anläggningen. En av parametrarna är temperaturen på det markbundna energilagret som vid slutet av sommaren beräknas uppnå en tempertur på 65 – 70 grader i kärnan.
Anläggningen är konstruerad så att aloritmerna kommer att styra när energi tas från det laddade energilagret och när det tas från solfångaren. Temperaturerna i de olika kretsarna mäts kontinuerligt och mätdata skickas via IOTA-protokollet till Heliostorages molntjänst medan sinnrika algoritmer optimerar varifrån värmen ska matas in till byggnaden. Heliostorages upplägg eftersträvar att främst förse värmeväxlaren till radiatornätet och tappvarmvattnet med energi. Bara överskottet kommer att ledas ner i det markbundna energilagret.
Avancerad teknologi
Mats Manderbacka, som kan betraktas som en serieentreprenör, är företagaren bakom Heliostorage. Solfångarna tillverkar han på sitt eget företag i Karleby. Manderbacka berättade att bakom Heliostorages markbundna energilager ligger avancerade algoritmer och modern reglerteknik. Företaget hade en duktig matematiker anställd som jobbade i två år med algoritmerna som optimerar och styr vätskeflödet. Själva intelligensen i anläggningen ligger på servern som molntjänst och regleringen går via en fast internetupp-
koppling i fastigheten.
Kaustbyprojektet är ett rent kommersiellt projekt där kunden betalar för den förbrukade energin. Heliostorages sammarbetspartner KS Geoenergi från Kronoby levrerar bergvärmepump och borrar energibrunnarna medan St1 sköter finansieringen. Manderbacka menar att efter ett par år kommer
bergvärmepumpen i Kaustby att få ta ledigt medan solfångaren försörjer fastigheten med värme.
Redan nu finns nästa projekt i pipelinen. Avtal är tecknat med Guangzhou Power Supply Ltd. Helistorage ska leverera systemdesign och material till ett stort projekt i Kina. Det märks tydligt att det finns ett betydande intresse på marknanden för uppvärmningssystem med låga utsläpp. Kina har som bekant enorma koldioxidutsläpp från energisektorn och vill på olika sätt minska utsläppen.
Kommande projekt
När generalplanen blir godkänd kommer det att projekteras och byggas en ekoby i Masaby i Kyrkslätt (Se artikel på sid 18). Heliostorage är involverat med leverans av solfångare och systemdesign av ett markbundet energilager på 4 GWh. Heliostorage har undertecknat föravtal med Arctic Village om leverans av 6 ekobyar runtom i Finland.
Genomförda projekt
Finansierat av Europeiska Regionutvecklingsfonden ERUF levererade Heliostorage tillsammans med Yrkeshögskolan Centria och Geologiska Forskningscentralen GTK ett 500 MWh pilotsystem åt Finn Springs läskedrycksfabrik i Toholampi. Projektet tar tillvara och lagrar spillvärmen från bland annat kompressorerna i tillverkningsprocessen. Den lagrade värmen används till att värma upp kontoret under vinterhalvåret.
