FREE – Genomförbarhet av förnybar energi integrerad med energilagring i byggnader

Bakgrund

Byggnader och deras energiinfrastruktur är konstruerade för flera årtionden. Därför måste energisystemlösningarna för byggnader ta hänsyn till framtida utveckling för att uppnå både ekonomiska mål och hållbarhet. Med ökad oro för klimatförändringar och snabb utveckling av förnybar energi är det viktigt att energileverantörer för såväl el som värme förstår hur förnybara energikällor kommer att förändra framtida energiprofiler och marknadsmodeller. Det kommer också att kräva anpassning av stadsplanerings- och nyttostrategier till de nya marknadsförhållandena där samhällsservicen blir en nätleverantör mer än en energileverantör.

Tidigare studier

Sedan september 2015 har en 12-månaders förstudie genomförts där Mälardalens högskola tillsammans med Wallenstam AB har undersökt hur förnyelsebara energilagringslösningar kan tillämpas inom byggsektorn, särskilt inom bostadsområdesbyggnader utrustade med värmepump för uppvärmning och kylning. Sedan november 2016 har Mälardalens högskola utvidgat förstudien i ett större projekt finansierat av KKS (iREST – Integrering av förnybar energi och lagringsteknologier i bostads-, kontors- och industrifastigheter, målbild nära noll energi) inom Framtida energi. Det pågående iREST-projektet är i samarbete med fastighetsbolagen Wallenstam AB och Castellum AB, energileverantörerna Mälarenergi AB och Göteborg Energi AB. Forskargruppen har också ett vidare pågående projekt (Soloptimerad stadsplanering) finansierat av Energimyndigheten i samarbete med Eskilstuna kommun och Eskilstuna Energi och Miljö för att optimalt utforma soldistrikt i Sverige. I dessa projekt ligger huvudfokus på förståelsen av den grundläggande kunskapen när förnybar energi och distribuerad energi beaktas i hela systemet och vilka potentiella tekniska innovationer som kan tillämpas.

Projektmål

FREE-projektet kommer att genomföra en förstudie av genomförbarheten av förnybar energi integrerad med energilagring i kommunala, rekreations- och industribyggnader. Det primära målet är att tillhandahålla en komplett paketlösning som kan användas inom förstudien eller vid en demonstration i en riktig applikation. Studien ska också undersöka hur befintliga fjärrvärmenät kan påverkas av integrationen av förnybara energikällor, lagringssystem och mikrogrid hos slutanvändarna. Projektet innehåller följande fem huvudområden:

• Karaktärisering av byggnadens energiförbrukning och solcellsvoltaiska energiproduktionsprofiler.
• Konfiguration av en mikrogrid med hänsyn till valda byggnads- och områdesvillkor.
• Integration av energilagring och prioriterat urval av typ av lager (batteri, varmvatten, väte, fasomvandlingsmaterial och byggnadstermisk tröghet).

• Utveckling av kontrollstrategier och styrsystem för fotovoltaiska system utrustade med olika lagringsteknologier i kombination med olika värme- och kylmöjligheter.
• Rekommendation av nya affärsmodeller genom att maximera flexibilitetsfördelarna med hela systemet vid integrering av förnybara energikällor.

Utkomster från projektet

Några förväntade utkomster från projektet:

• Kreativa innovativa teknologilösningar: Med hjälp av modeller och expertis som samlats från tidigare projekt kommer projektet att ta itu med integrationen av förnybara och hållbara lösningar ur slutanvändarnas, aggregatornas och energisektorns perspektiv genom pilot-/demonstrationsanläggningar av avancerad teknik vid projektfallstudierna.

• Implementeringsriktlinjer och -verktyg: Resultaten av projektet kan användas för stadsplanering samt för elnäts- och fjärrvärmeförvaltning. Rekommendationsriktlinjerna kommer att formuleras för framtida byggprojekt med hög integration av förnybara och batteridrivna system. Dessa riktlinjer kommer att spridas till partners inom projektet och även genom publikationer. Motsvarande implementeringsverktyg, inklusive databas och öppen källkod, kommer att utvecklas.
• Ny affärsmodell: Projektet kommer också att ge nya och innovativa affärsmodeller för beslutsfattare och andra marknadsaktörer för att stimulera spridningen av förnybar energiteknik och energieffektivitetsåtgärder i industri- och fritidsbyggnader.
• Strategiska effekter för att mildra klimatförändringarna: När det gäller de svenska miljömålen tar projektet upp följande:

1. Minska klimatpåverkan genom effektivare utnyttjande av förnybar energi och därmed också öka penetreringen av förnybar energi.
2. Lokal ren luftkvalitet kan också förbättras genom ökad penetration av förnybara energikällor.
3. Den byggda miljön förbättras också av den miljövänligare byggkraftproduktionen.