Bygninger som varmelager kan hjælpe den grønne omstilling af energisystemet

Den grønne omstilling er i rivende udvikling i disse år, da EU har sat mål om, at vi skal være ‘klimaneutrale’ i 2050. I 2021 blev der nedsat en klimalov med mål om, at vi i Danmark skal have reduceret niveauet af drivhusgasser med 55 procent i 2030, sammenlignet med niveauet i 1990. I 2020 var niveauet reduceret med 37 procent, så vi har travlt. 

I 2020 gik cirka 33 procent af det samlede energiforbrug i Danmark til boliger. Heraf gik cirka 60 procent til rumopvarmning og 23 procent til opvarmning af vand. Cirka 64 procent af alle husstande i Danmark bliver i dag opvarmet via fjernvarme. Derfor er fjernvarmen et oplagt sted at sætte ind for at nå de ambitiøse klimamål. 

Fjernvarme har været igennem flere udviklingsfaser, siden det blev opfundet i 1880’erne. I disse dage taler man om at bevæge sig fra den tredje generation til den fjerde, og sågar den femte generation. 

Den fjerde generation af fjernvarme er specielt kendetegnet ved lave fremløbstemperaturer (omkring 50-60 °C) og lave returløbstemperaturer (omkring 25 °C), samt ingen brug af fossile brændsler. 

Hovedproduktionen vil i stedet komme fra vedvarende energikilder, affaldsforbrænding, samt overskudsvarme fra industrien. Udfordringen med sådanne energikilder er, at de ikke leverer en konstant varme, og at varmen ikke nødvendigvis produceres, når der er mest brug for den.

Bygninger som varmelager

I dag benytter nogle fjernvarmeselskaber allerede store buffertanke for at være ‘på forkant’ med forbruget. De fylder tanken op, når forbruget er lavt, og aftager den ekstra energi, som er nødvendig, når forbruget er højt. Når vi bevæger os mod en mere fluktuerende produktion med vedvarende energikilder, vil behovet for en sådan buffer stige.

I de senere år er man begyndt at undersøge muligheden for at benytte den varmekapacitet, vi allerede har tilgængelig ude i systemet, bygningernes masse, som en varmebuffer. 

Varmeforbruget i et typisk dansk enfamiliehus stiger om morgenen, når vi tager et bad, samt sent på eftermiddagen når vi tilbereder vores aftensmad eller lignende.

Når alle gør dette på samme tid, stiger varmebehovet i fjernvarmesystemet i korte peaks.

Begynder vi i stedet at forvarme bygningsmassen før et sådan peak, vil vi kunne slukke for varmen i peak-perioden, og derved er det kun varmeforbruget til brugsvand, der skal dækkes. Således flader vi varmebehovskurven ud, og behovet dækkes lettere med vedvarende energi. 

Fleksibelt varmeforbrug

Man kan også gå skridtet videre og begynde at styre varmeforbruget direkte efter varmeproduktionen. Det vil sige, vi skruer op for varmen, når den bliver produceret af vedvarende energikilder, og oplader derved bygningsmassen. Når energiproduktionen er lav, slukker vi for radiatorerne og aflader varmen fra bygningsmassen. 

Måden hvorpå varmen styres op og ned er automatisk, da den typiske forbruger ikke har tid til at sidde ved termostaten hele dagen. En metode kan være via prædiktiv styring, som via modellering forudser varmebehovet, eksempelvis, de næste 24 timer.

Sponseret indhold

Maj knækker koden: Hun gør bæredygtighed til forretning

Efteruddannelse

Derudover kan modellen modtage et input omkring for eksempel varmepriser eller lignende. Og på den baggrund vurdere, hvornår det vil være billigst at opvarme boligen. Hvis varmepriserne, ligesom i el-nettet, fluktuerer ud fra energiproduktionen (billigt når produktionen kommer fra vedvarende energi), vil modellen begynde at styre varmeforbruget baseret på varmeproduktionen.

Flere studier har vist et teoretisk potentiale i at benytte en sådan model prædiktiv styring. Studierne viser, baseret på simuleringer, hvordan en relativ stor mængde energi kan flyttes i tid.

Teori og praksis

Virkelige bygninger opfører sig ikke som i en simulering. Derfor er det næste skridt at undersøge potentialet i praksis. Der er mange aspekter, der skal undersøges, før det fulde potentiale vil kunne realiseres, såsom; kan fjernvarmeselskaberne se idéen og gevinsten ved konceptet? Findes der termostater og udstyr på markedet, som er klar til en sådan styring? Er forbrugerne klar til at gå en smule på kompromis med styringen af varmen, sammenlignet med hvad vi er vant til i dag? 

Det er blandt andet disse spørgsmål vi på Aarhus Universitet – i samarbejde med interesserede industripartnere - arbejder på at svare på. 

De foreløbige resultater indikerer, at der er en række praktiske og tekniske barrierer for at realisere fordelene ved fleksibel rumopvarmning. Disse barrierer kræver yderligere udvikling af både tekniske løsninger og forretningsmodeller – et arbejde der pågår, og som alle interesserede hermed inviteres til at deltage i.