Solar Energy in Living Environments

Forskningsprosjektet "SILVER - Solar Energy in Living Environments (2011-2014)" har behandlet en rekke problemstillinger og utfordringer vedrørende bruk av solenergi til oppvarming innenfor bygningssektoren. Prosjektet er et IPN prosjekt og har blitt støttet av programområdet ENERGIX I Norges Forskningsråd. Arbeidet har vært organisert 6 delprosjekter. Delprosjekt 1 er utført i samarbeid mellom Aventa, OBOS og entreprenører, og har hatt som mål å finne rasjonelle og effektive måter for å kunne integrere solfangere og øvrige komponenter i bygningskonstruksjoner på en optimal måte i forhold til bygningsindustriens framgangsmåter. Ved siden av teoretiske studier har arbeidet konsentrert seg om et konkret pilotanlegg. Det ble bygget et passivhus på Rudshagen i Oslo der et planlagt oppvarmingssystem basert på luft-vann varmepumpe ble erstattet med et solvarmeanlegg. Solfangere ble integrert i en sydvendt fasade, der den erstattet den planlagte ytterkledningen. Erfaringene fra dette prosjektet er ført videre i 34 nye passivhus som bygges i Stenbråtlia, alle med solfangere som denne gangen blir montert i takkonstruksjonen. Ideen om å integrere solfangere i fasader er videreført gjennom et samarbeid mellom Aventa og NorDan, der prefabrikkerte NorDan Solar vinduer med innebygget Aventa solfanger distribueres og monteres som et tradisjonelt vindu. Delprosjekt 2 - " Comparative case study" gikk ut på å måle behovet for tilførsel av annen energi (elektrisitet) til romvarme og varmvann i to identiske passivhus. Det ene var huset beskrevet i Delprosjekt 1, det andre et identisk passivhus utstyrt med luft-vann varmepumpe. Målinger og analyse ble utført gjennom et masterstudium ved Fysisk Institutt, Universitetet i Oslo, i samarbeid med OBOS og Aventa. Resultatene for året 2013 ble et merforbruk av elektrisitet på ca. 20% i huset med varmepumpe i forhold til solhuset etter korreksjon av forskjeller i varmtvannsforbruk og varmetap. Delprosjekt 3 omfatter deltakelse i IEA-SHC Task 39 "Polymeric Materials in Solar Thermal Applications", et samarbeidsprosjekt med internasjonale eksperter fra forskning og industri fra Europa og USA. Slike nettverk for utveksling av forskningsresultater og industrielle innovasjoner vurderes som svært nyttige og har ført til stor internasjonalspredning av resultatene som er oppnådd i SILVER. Det har vært to årlige prosjektmøter om resultater og milepeler, det siste var lagt til Oslo, og forskningsresultatene er publisert på egen nettside, i vitenskapelige artikler og håndbøker. Delprosjekt 4 - "Material Base", omfatter studier av materialer som anvendes i Aventa solfangeren, spesielt ulike varianter av materialer basert på polymeret polyfenylensulfid (PPS). Dette har vårt et trekantsamarbeid mellom Aventa og industripartnerne Chevron Phillips Chemicals og DS Smith Kaysersberg. Utfordringene har bestått i å kunne framstille høytemperatur-bestandige materialer som lar seg prosessere ved ekstrudering til kanalplater som er egnet til absorbatorer i solfangere. For å kunne skape et kommersielt anvendbart produkt må prosessen være reproduserbar med minimalt materialforbruk, og de resulterende plater må ha stor mekanisk og termisk stabilitet. Aventa har vært pioner når det gjelder å ekstrudere høytemperatur polymere, og har kunnet engasjere store internasjonale selskap til medvirkning i prosjektet. Det er første gang at ?high-performance polymers? har blitt prosessert til kanalplater med store dimensjoner, og SILVER har gitt betydelige bidrag til denne utviklingen. Studier av livsløpet til solfangere i polymermaterialer er utført i delprosjekt 5 i samarbeid med Linnæus Universitet i Kalmar. Kostnader og miljøpåvirkning er viktige resultatparametre, og det gjøres sammenlikninger mellom konvensjonelle solfangere og polymersolfangere fra Aventa. Arbeidet omfatter både bygningsintegrerte solfangere og et nylig utviklet termosyfon konsept. Forskning og uttesting av termosyfon-solfangere for land i det såkalte solbeltet er behandlet i delprosjekt 6. Det er Kina, Hellas og Israel som er markedsledende i dag når det gjelder termosyfon-anlegg, men et skifte av teknologi til polymerbaserte løsninger åpner for vesentlig forbedring både av ytelse og økonomi i forhold produktene i markedet. Aventa har sammen med Fraunhofer Institute of Solar Energy Systems (Freiburg, Tyskland) søkt internasjonal beskyttelse gjennom patentering av to ulike versjoner av polymerbaserte termosyfon anlegg. Ptentet er godkjent i Tyskland, og er nylig besluttet utvidet gjennom en PCT granskning.

Silver contains two major activities. Integration of new polymer based solar collectors into the building envelope requires cooperation between the solar industry and the building industry in order to identify the optimal interface in terms of architectu ral design, performance, degree of substitutions of conventional building elements, mounting techniques, economy, building physics etc. Aventa will carry out this research project in collaboration with OBOS, and implement the results in actual buildings a nd follow up with an adequate monitoring program. One aspect is a comparative study of the performance and cost comparison between a solar heated building and an identical building equipped with an air-water heat pump. The second part of SILVER concerns the partnership of Aventa in the extended IEA-SHC, Task 39 project. Aventa owns one of the key technologies on which this taskforce is based, and further development together with the international partners will be extremely valuable for the continued pro gress of Aventa. Of practical interest for Aventa are: (1) A continued research on advanced high performance polymer materials as absorber materials allowing combination with the state of the art selective coatings developed for solar collectors, and fo r application of the technology of the climatic harsh, but growing solar thermal markets in the emerging countries. (2) Comparative studies of the costs and environmental impacts of polymer concepts and conventional solar systems through a full life cycle assessment (total cost accounting approach) (3) Development of self-driven (thermosyphon) concepts based on the "Aventa-technology" for introduction in emerging markets (Africa, South America and Asia).