Metodutveckling av högtemperaturlagring i sedimentär berggrund

Målet med projektet har varit att utarbeta system för säsongslagring av överskottsvärme producerad vid KVV Filborna i Helsingborg. I nuläget finns ett överskott av ca 50 GWh värme för lagring under sommarhalvåret.

Lagret består av ett så kallat borrhålslager, anlagt i sedimentärt berg och som laddas med en temperatur runt 100 grader C. Den lagrade värmen tas ut igen under kommande vinterhalvår vid en lägsta temperatur av 60o grader C. Utmaningarna har varit att utveckla komponenter som tål dessa höga temperaturer samt att utveckla en kostnadseffektiv borrteknik.

Två lagringskoncept har studerats. Huvudalternativet är baserat på foderrörsinklädda hål ner till djupet 120 m. Dessa är avtätade i botten och helt fyllda med vatten. I hålen sitter så kallade koaxiala borrhålsvärmeväxlare (BHE).

Som jämförelse har ett mer beprövat alternativ använts. Detta är utvecklat utomlands och innebär att borrhålen förses med U-rör i PE-RT-plast och därefter återfylls med termiskt förstärkt cement. Laddningen sker i detta fall vid 70-75oC och vid urladdningen används värmepumpar.

För toppisolering av lagerytan har ett lokalt producerat slaggrus undersökts. Detta visade sig ha tillräckligt god isolerande förmåga (0,3 W/m, oK) för att kunna användas som isolering och är samtidigt det klart billigaste materialet för detta ändamål.

Som plats för lagret har en äldre gipsdeponi valts. Denna yta saknar konkurrens om annan användning. Under gipsen ligger ett sedimentärt berg bestående av fast lagrade sand- och lerstenar. Detaljerade undersökningar har visat att berget uppfyller de krav på tekniska och termiska egenskaper som kan ställas. Dock kvarstår frågor rörande eventuella flöden av grundvatten att utreda närmare.

Försöken med nedborrning av gängade stålrör med vattendriven hammare krävde tre försök innan fullt djup nåddes i det fjärde. Slutsatsen är att nedborrning och tätning med bottenplugg enligt det tänkta konceptet är fullt gångbart. Kvar att testa är ett nytt sätt att få stålrörens gängor helt täta samt om större djup än 120 m går att åstadkomma.

Två protyper av koaxiala värmeväxlare (en med isolerat dubbelrör i rostfritt stål och en med oisolerad EPDM-slang) har testats. Båda visade sig ha goda termiska egenskaper och är tämligen enkla att installera. EPDM-slangen bedöms vara det klart billigaste systemet.

Investeringsanalyser av tre olika koncept pekar mot en anläggningskostnad i intervallet 200-300 miljoner kronor beroende vilket system som väljs. Simuleringar av ett lager med volymen 3 milj. m3 försett med 1 400 borrhål visar en verkningsgrad av ca 75-80 %. Nyttovärdet är beräknat ligga mellan 9-14 MKR/år, vilket med hänsyn taget till investeringen har en tveksam lönsamhet.

Några betydande negativa miljökonsekvenser har inte kunnat förutses, varken under anläggningsskedet eller under drift. Trots en tveksam lönsamhet är en fortsatt projektutveckling motiverad och en plan för detta har upprättats.