Det er knyttet store energibehov til idrettsanlegg, og idrettsbygg er blant bygningskategoriene som bruker mest energi til oppvarming og kjøling. Hvilke oppvarmings- og kjølingsløsninger passer best for ditt idrettsanlegg?
Bakgrunn
Det kalde klimaet vi har i Norge, gjør våre bygg ressurskrevende når det kommer til oppvarming. Andelen av energien brukt til oppvarming og nedkjøling av bygg utgjør over 33 % av det totale energiforbruket i Norge, og for husholdninger er andelen hele 78 % [1]. Idrettsanlegg skiller seg ut negativt: Anleggene krever ofte mye energi til oppvarming og nedkjøling.
Norge har gjennom Parisavtalen forpliktet seg til å redusere sine utslipp av klimagasser med minst 50 % sammenlignet med 1990-nivå innen 2030. I tillegg har Norge et lovfestet mål om å bli et lavutslippssamfunn innen 2050. For å klare dette, vil det være helt nødvendig å effektivisere energiforbruket som går til oppvarming drastisk. I den forbindelse vil det være avgjørende med hensiktsmessige oppvarmings- og kjølingsløsninger.
Anleggspolitikk og miljøansvar i idretten
I 2019 vedtok Idrettstyret i NIF en ny anleggspolitikk gjeldende for perioden 2019-2023. Anleggspolitikken er presentert i strategidokumentet "Idretten skal - Flere og bedre anlegg". Det er definert tre hovedmål innenfor anleggspolitikken, hvorav den ene målsetningen handler om miljøansvaret:
"Idretten vil ta et miljøansvar i planlegging, bygging og drift av idrettsanlegg"
Miljøhensynet ved bygging av idretts- og nærmiljøanlegg er aktuelt gjennom mange beslutningsledd i byggeprosessen, blant annet tomtevalg, utforming, levetidsplanlegging, energikilde, energieffektivitet og materialvalg. Les mer om bærekraftige idrettsanlegg i verktøyet "Bærekraftige idrettsanlegg".
Hva finner du i dette verktøyet?
Dette verktøyet fokuserer på hvilke muligheter vi har for bærekraftig oppvarming av idrettsanlegg og beskriver hvilke løsninger som kan passe for ulike idrettsanlegg.
Fra 2020 har det vært ulovlig å bruke mineralolje til fyring for bygg. I TEK17 er det krav om å ha energifleksible varmesystemer, samt tilrettelegging for lavtemperatur varmeløsninger for bygg med over 1000 m² BRA [2]. Energifleksible varmesystemer innebærer at bygget ikke kun er avhengig av én varmekilde. Lavtemperatur varmeløsninger er bruk av energikilder som spillvarme, solvarme og omgivelsesvarme. Det er disse energikildene vi skal se nærmere på i dette verktøyet.
En viktig faktor for bærekraftig oppvarming er at energien blir godt utnyttet, og det finnes mange tiltak for å forbedre energieffektiviteten til et bygg. Sjekk ut verktøyet "Hvordan energieffektivisere idrettsbygg?" om du vil lese mer om for eksempel byggtekniske krav, passivhus og behovsstyring. I tillegg gir også artikkelen om energieffektivisering en fin intro til emnet: Energi og energieffektivisering- fra godeidrettsanlegg.no.
Kilder til bærekraftig oppvarming og/eller kjøling
Under følger informasjon om ulike tiltak som kan implementeres i et idrettsbygg for å gjøre oppvarmingen eller kjølingen mer bærekraftig. Hvilke tiltak som passer ulike idrettsanlegg må vurderes fra prosjekt til prosjekt og kommer an på behovet for oppvarming eller kjøling, samt hva slags muligheter anlegget har med tanke på dets lokasjon.
Omgivelsesvarme
Varmepumper kan hente lavtemperatur omgivelsesvarme fra ulike kilder, og under tar vi en titt på ulike kilder som kan benyttes.
Varmepumpene kan bli brukt til romoppvarming og tappevann. Selv om det nå kommer supervarmepumper til industrien som kan nå 180 °C [3], trenger man ved bruk av de konvensjonelle varmepumpene å koble varmtvannstanken sammen med en elkjel som kan løfte temperaturen over 70°C for å sikre mot legionella.
Bergvarme
I bakken er temperaturen stabil på omtrent 4-8 °C gjennom året i Norge. Grunnvarmepumper kan på grunn av den stabile temperaturen i grunnen fungere godt til oppvarming om vinteren, når temperaturen i grunnen er høyere enn i luften, og til kjøling om sommeren, når temperaturen i bakken er lavere enn i luften. [4]. Grunnvarmpeumper kan brukes til frikjøling, som innebærer at bygget kan kjøles ned med meget høy effektivitet. Den mest brukte grunnvarmepumpen er bergvarmepumper med borede energibrønner, men man kan også utnytte jord eller grunnvann, som vi kommer tilbake til.
Energibrønner lønner seg mest der det ikke er langt ned til grunnfjell, da det er forbundet ekstra kostnader med boring gjennom løsmasser ettersom det tilføres et dyrt foringsrør. Energibrønner er mye brukt selv om de har en høy investeringskostnad fordi de har høy effektivitet og lite behov for vedlikehold. Energibrønner kan også kombineres med for eksempel et solfangersystem, og kan brukes som termiske energilager der solvarmen lagres nede i berggrunnen og hentes opp igjen om vinteren. Dette kan også gjøres i større skala med en brønnpark, som ved det innovative prosjektet med "geotermosen" på Tømtebanen. Du kan lese om Tømtebanen på Sofiemyr i denne nyhetssaken.
Forbildeanlegg
Grunnvann
Bruk av grunnvann som energikilde kan være veldig effektivt hvis grunnforholdene ligger til rette for et åpent varmepumpesystem. Det vil si at grunnvannet pumpes inn i varmepumpa, istedenfor at et medium sirkulerer mellom varmepumpa og grunnvannet. Geologiske og geotekniske forhold må være slik at det både er tilstrekkelig gjennomstrømning av grunnvann, og at bruk av en grunnvannsvarmpepumpe ikke sørger for setningsskader på bygget. Systemet kan kreve mye vedlikehold og tilsyn, og grunnvannet må ikke ha for mye forurensning da dette vil gjøre driften krevende [4].
Jord
Hvis anlegget har tilgang på større utearealer og er plassert på et område der grunnforholdene ikke tillater bruk av grunnvann, kan jordvarmepumpe med rør i bakken være et alternativ. Dette må være plassert slik at det ikke oppstår endringer i grunnen nær anlegget som kan føre til setningsskader.
Hvis anlegget skal benytte større fundamentering eksisterer det også muligheter for å benytte "geokonstruksjonen", til å nå ned i grunnen. For eksempel kan et bygg som er fundamentert med et pelefundament ha rør til jordvarmeanlegget inni pelene [5]. Dette er en løsning som ikke er tatt i bruk i Norge enda, men det forskes på bruk av dette under norske forhold, og kan bli tatt i bruk om ikke lenge.
Sjøvann
Hvis anlegget ligger ved sjøen eller en innsjø kan dette utnyttes til oppvarming eller kjøling. På noen meters dyp holder sjøvann en relativt jevn temperatur på rundt 3-14 °C. Her kan man bruke enten åpen løsning, der man bruker vannet fra kilden direkte, hvilket er mer vanlig ved større bygg og anlegg, eller lukket løsning, der et medium sirkulerer i en kollektorslange som henter energi fra sjøvannet. Lukket løsning er litt mindre effektivt, men krever mindre vedlikehold.
Elv
Elver kan også benyttes som utgangspunkt for oppvarming eller kjøling. Problemet som oppstår sammenlignet med bruk av sjøvann er at kollektorslangene kan være utsatt for større krefter og at vannet er utsatt for fare for ising. Temperaturen vil også være lavere om vinteren enn ved bruk berg, grunnvann eller sjø som kilde.
Uteluft
Luft-luft-varmpepumper er populært i Norges husholdninger og omtrent 90 % av varmepumper i Norge er av denne typen. Årsaken til dette er antagelig at disse er enklere å installere enn andre typer varmepumper. Luft-luft-varmpepumper utnytter varmeenergien i uteluften til å løfte temperaturen i bygg. Utfordringen med slike varmepumper i norsk klima er at det er store sesongvariasjoner i utelufttemperaturen, og at disse sesongvariasjonene er i motfase med varmebehovet til byggene. Det er kaldt ute om vinteren når man trenger oppvarming, og varmt i uteluften når man trenger nedkjøling av bygget. Dette går utover effektiviteten til varmepumpene. De er likevel totalt sett mer enn dobbelt så effektive til oppvarming sammenlignet å bruke elektrisitet direkte.
Ventilasjonsluft og gråvann
Energieffektiviteten i et bygg kan også forbedres ved å gjenvinne varme fra ventilasjonsluft eller gråvann ved bruk av varmeveksler og varmepumpe. På denne måten får man utnyttet den termiske energien til luften og vannet som allerede er varmet opp.
Solenergi
Solenergi spiller en viktig rolle i overgangen fra fossile til fornybare energikilder. I Norge er det store årstidsvariasjoner, og solenergi har tidligere blitt ansett som lite interessant da det er lite solinnstråling i månedene hvor energibehovet er høyest. Likevel kan solenergi være kurant for oppvarming gjennom våren og høsten, da disse årstidene har en viss solinnstraling også i Norge.
Solceller
Solcellenes effektivitet har økt og prisene har samtidig blitt lavere de siste årene. I Norge har bruk av solceller tradisjonelt blitt sett på som et miljøtiltak som ikke kan forsvares økonomisk, men med økte strømpriser kan dette endre seg. Strømmen produsert av solcellene kan benyttes til både varme- og kjøleløsninger gjennom kobling med varmepumper. En slik løsning vil også avlaste strømnettet.
Det er knyttet utslipp til produksjonen av solceller, men det blir stadig gjort nye steg som reduserer CO2-utslippene fra produksjonen av solcellene. I tillegg vil solceller som er produsert ved bruk av fornybar energi bli forbundet med mye lavere utslipp enn solceller produsert på kullkraft.
Solfangere
Det er vanlig å skille mellom aktiv og passiv solvarme [6]. Passiv solvarme får man gjennom at solen skinner gjennom vindusflater og dermed varmer opp rommet. Aktiv solvarme kan man utnytte ved å benytte solfangere og transportere varmen videre.
Solfangere består av en absorbator med en varmebærer, som kan være luft eller vann. Dette kobles med varmelager, distribusjonsanlegg og styringssystem. Solfangeren kan brukes både til å varme opp tappevann og romoppvarming. Solvarmeanlegg i Norge kan hevde seg lønnsomhetsmessig ved bruk på større anlegg med oppvarmingsbehov om sommeren, slik som idrettsanlegg [7].
I Norge kan et solfangeranlegg produsere 300-700 kWh/år per kvadratmeter solfanger [7].
Forbildeanlegg
Fjernvarme
Fjernvarme er en måte å benytte overskuddsenergi fra avfall eller industri til å varme opp bygg. Dette er energi som ellers ville gått til spille. I Norge har vi deponiforbud for biologisk nedbrytbart avfall, og dermed blir fjernvarme en del av avfallshåndteringen gjennom energigjenvinning av slikt avfall. Resultatet er en kraftig reduksjon i klimagassutslipp [8].
Hovedkildene til produksjon av fjernvarme i Norge er avfall (43 %), bark, flis og trevirke (33 %) og elektrisitet (11%) [9]. De resterende 12 % er dekket av spillvarme, fossil gass, biooljer, kull, tunge fyringsoljer og biogass. Ved energintensive industrianlegg, som for eksempel datasentere eller aluminiumsproduksjon, kan fjernvarme være en god måte å utnytte overskuddenergien. Anlegget kobles til fjernvarmenettet, slik at spillvarmen kan distribueres dit den behøves.
Kjøleanlegg til ishaller har også høy varmeproduksjon, og kan kobles til andre nærliggende anlegg slik at man kan utnytte overskuddsvarmen til oppvarming.
Fra energiloven § 5-5 skal prisen på fjernvarme ikke overstige det man som kunde ville betalt ved bruk av elektrisitet til oppvarming.
Forbildeanlegg
Produksjon av biokull
Produksjon av biokull er en metode for å fjerne CO2 fra karbonkretsløpet. Tre tonn CO2-ekvivalenter blir lagret per tonn biokull produsert [10]. Produksjon av biokull krever mye varmeenergi, men denne energien kan gjenbrukes til oppvarmingen av bygg, samtidig som man lagrer karbon.
Ved produksjon av biokull blir biologisk restmateriale, som for eksempel hageavfall og skogsavfall, omdannet i en prosess som heter pyrolyse. Denne prosessen innebærer at råmaterialet blir varmet opp til mellom 400-700 °C uten oksygen tilstede, og produktet binder omtrent 50 % av det tilgjengelige karbonet i råmaterialet. Biokull kan brukes som jordforbedring, i dyrefôr, eller som erstatning for fossilt kull i industrien.
Biokull blir omtalt som et effektivt klimatiltak for best mulig utnyttelse av ressurser og for å redusere fossile CO2-utslipp fra industrien [11]. Norsk institutt for bioøkonomi (NIBIO) beskriver biokull som det tiltaket som har størst potensiale for å lagre karbon i norsk jordbruk [12], og spillvarmen fra produksjonen kan som nevnt brukes til oppvarming av bygg og anlegg.
Drift
For at de tekniske systemene som utnytter de nevnte egnergikildene skal fungere godt er det kritisk at de driftes riktig. Derfor er det viktig at man også investerer i kompetanse som sikrer optimal drift. Her er behovsstyring er en sentral faktor: F.eks. kan romtemperaturen og ventileringen reduseres når anlegget ikke er i bruk.
Investering og støtteordninger
Alternative og mer bærekraftige energikilder har som regel en høy investeringskostnad. Heldigvis finnes det flere muligheter for å få støtte til miljøsatsing. For en oversikt over tilskuddsordninger fra Miljødirektoratet, spillemidler og regionale ordninger, samt hvilke prosjekter som har mottatt støtte, sjekk ut verktøyet "Tilskuddsordninger for klima og miljøtiltak". I tillegg har ENOVA også støtte til miljøprosjekter ved idrettsanlegg.
Det er verdt å understreke at selv om disse løsningene er forbundet med store investeringer, kan de på sikt gi kutt i energikostnader og sørge for økonomiske besparelser. Med høye strømpriser, slik deler av Norge har opplevd siden vinteren 2021, vil også nedbetalingstiden på investeringen reduseres betraktelig.
Referanser
- Kartlegging og vurdering av potensial av effektivisering av oppvarming og nedkjøling i Norge - Rapport fra NVE (2020)
- Kapittel 17 Energi - Tek17
- Høytemperatur varmepumper (Industrielle varmepumper) - SINTEF
- Energibrønn - NGU (2018)
- Geotermnisk energi kan utvinnes og lagres med pelefundamenter - SINTEF blog (2020)
- Solenergi - SNL (2020)
- Mulighetsstudie. Solenergi i Norge - Rapport SINTEF (2011)
- Fjernvarme og overskuddsenergi | Kunnskapssenteret for Statkraft Varme
- Fjernvarme og fjernkjøling - SSB (2022)
- Utslippsreduksjoner i norsk jordbruk. Kunnskapsstatus og tiltaksmuligheter - Rapport fra NIBIO (2018)
- Norsk Biokullnettverk - biokull.info
- Muligheter og utfordringer for økt karbonbinding i jordbruksjord - Rapport fra NIBIO (2019)
