Thermal energy storing and digitalization in district heating to enable transition to renewable and resource efficient energy systems

Målet med dette prosjektet er å evaluere og regulere samt til å styre termiske lagringspotensialer og fleksibilitet på både bygnings- og distriktsnivå for å muliggjøre fullstendig fornybare, smarte, ressurs- og kostnadseffektive energisystemer. Nåværende fjernvarmesystemer (FV) og eksisterende bygninger har enorme frie kapasiteter for å lagre termisk energi og dermed muliggjøre større fleksibilitet i hele energisystemet. Fleksibiliteten kan brukes til å gjøre varmesystemet mer ressurseffektivt, og dermed økonomisk og miljøvennlig. For å oppskalere de foreslåtte løsningene, vil metoder og verktøy fra prosjektet bli testet på tre casestudier og flere syntetiske studier bygget på sanntids langtidsmålinger. Prosjektkonseptet er basert på en unik smart styring for å optimalisere samtidig etterspørselssiden basert på de variable energiprisene og forsyningssiden basert på den resulterende etterspørselsprediksjonen og dermed bruke fornybar energi på en ressurseffektiv måte til oppvarming og kjøling. For å fullt ut utnytte alle muligheter for fleksibilitet i energisystemer, med den økende utbredelsen elektriske kjøretøy (EV) og solceller (PV) i boligsektoren, vil dette prosjektet også evaluere hvordan elbiler og PV-er kan kobles optimalt med FV (f.eks. via varmepumper), samt deres potensialer for å balansere etterspørsel og forsyning i både varme- og elektrisitetssektoren. TRAINING skal gi løsninger for å oppnå en ressurseffektiv og bærekraftig distribusjon, lagring og utnyttelse av varme og kjøling. Prosjektet skal vurdere også koblingen av varmesektoren med andre sektorer og dermed øke fleksibiliteten, ressurseffektiviteten og klimanøytraliteten. Videre vil TRAINING også fokusere sterkt på utnyttelse av digitale og smarte teknologier i bygninger og FV-systemer. TRAINING er en felles innsats mellom partnere fra akademi, forskning og industri. Partnere fra Sverige, Tyskland og Norge er involvert i prosjektet. I Norge var mulighetene og utfordringene ved å designe og drifte et langtids sesonglager for varme i Nyhavna, Trondheim evaluerert. Målet er °a utvikle en modell for sesonglagring som benytter avfallsforbrenning til å lade borehull for sesonglagring. Det foreslåtte systemet kobles til byens fjernvarmenett, ved å bruke borehull til termisk lagring. Ved utladning kobles systemet til det lokale lavtemperatur fjernvarmenettet i Nyhavna. Simuleringen viser at borehullsveggtemperaturen, utlopstemperaturen av borehullene, og den årligelagrede og uthentet varme stabiliseres etter fem til åtte år. Borefeltet kan ha en betydelig utfordring på grunn av den store økningen i utvunnet varme i løpet av de første fem til åtte årene, noe som fører til problemer med dimensjonering av utstyr ved grensesnittene.

The aim of this project is to assess, control, and manage thermal storage potentials and flexibility at both building and district level to enable the complete renewable, smart, resource, and cost-efficient energy systems. Current district heating (DH) systems and existing buildings are huge free assets to store thermal energy and thereby enable bigger flexibility of the entire energy system. The flexibility can be used to make the heating system more resource efficient, and thereby economical and environmentally friendly. To scale up the proposed solutions, the project approaches will be tested on three case studies and several synthetic studies built on the real-time long-term measurements. The project concept is based on a unique smart control idea to optimize at the same time the demand side based on the variable energy prices and the supply side based on the resulting demand prediction and thereby to use renewables in resource efficient way for heating and cooling purpose. To fully utilize all possibilities for flexibility in energy systems, with the increasing deployment of electric vehicle (EV) and photovoltaic (PV) deployment in the residential sector, this project will also evaluate how EVs and PVs can be optimally coupled with DH (e.g., via heat pumps (HPs)), as well as their potentials in balancing the demand and supply in both heating and electricity sector.