Solhybridassisterad bergvärmepump för svenska villor : Simuleringsmodell för dimensionering och parameteranalys

Sammanfattning: Minskat behov av köpt energi i svenska småhus kan komma att bli en viktig del i EU:s mål att effektivisera energianvändning och minska utsläppen av växthusgaser. Solhybridpaneler (eng. Photovoltaic thermal collector, förkort. PVT) kombinerat med bergvärmepump kan bidra till målen genom att minska värmepumpens elbehov, producera el för egenanvändning och leverera överskottsproduktion till elnätet. I svenska småhus finns det mer än 440 000 installerade berg-, jord- och sjövärmepumpar. I dagsläget är det vanligaste att en ny värmepump ersätter en äldre värmepump. Vid byte av bergvärmepump finns risk att det befintliga borrhålet är underdimensionerat i förhållande till den nya värmepumpen.  PVT består av en konventionell solcellspanel (PV) för elproduktion kompletterad med en termisk kollektor som hämtar termisk energi från PV-modulen och omgivande luft. Genom att överföra termisk energi från PVT till värmepumpens värmekälla minskar värmepumpens elbehov samtidigt som PV-modulens elproduktion ökar. Arbetet görs tillsammans med företaget Samster som bland annat är konstruktör och återförsäljare av PVT. Samster efterfrågar ett beräkningsverktyg för att underlätta projektering av PVT-assisterade bergvärmepumpar avsedda för villor. Verktyget ska bedöma prestanda,miljönytta och elkostnader utifrån platsspecifika förutsättningar och PVT-anläggningens dimensionering. Slutprodukt från arbetet består av en simuleringsmodell för dimensionering av PVT-assisterad bergvärme konstruerad i mjukvaran Simulink. Med simuleringsmodellen utförs analyser avyttre förutsättningar och systemkomponenter. Simuleringar under varierande förutsättningar utförs för att visa PVT-anläggningens påverkan på elanvändning och bergvärmepumpens effektivitet.  Genomförda analyser visar att geografiskt läge och temperaturförloppet i borrhålet har störst inverkan på PVT-assisterad bergvärme och att PVT är mest effektiva när de kopplas till en värmepump som hämtar energi från ett underdimensionerat borrhål. För en villa i Göteborgmed befinligt borrhål på 100 m och årligt värmebehov på 25 000 kWh kan komplettering med9,9 m2 PVT öka SPFVP från 2,65 till 2,82. Att komplettera bergvärmepump med 9,9 m2 PVTbidrar till att reducera villans elkostnad med 14 % och koldioxidutsläpp från elanvändning reduceras med 14 %. Kylning av PVT bidrar till att öka elproduktionen med 4 - 5 % på årsbasis. Riktvärde för lämplig dimension av PVT för att termiskt assistera bergvärmepump är 0,4 – 0,5 m2/MWh totalt uppvärmningsbehov.