Fra kloakk til energi

På ekstra kalde dager benyttes den gamle gasskjelen til såkalt spisslastvarme med klimavennligbiogass fra Lyse. Biogass er en kostbar energibærer, men behovet inntreffer bare når det erekstra kaldt. Regningene på gassforbruket blir ikke så store og det er bærekraftig å gjenbrukeutstyr man allerede har.

Quiz: Kunne man bare brukt biogass og latt være å etablere varmepumper? Nei, fordivarmepumpene er så effektive at de betaler seg ned sammenliknet med om man skulle produsertoppvarming basert 100 % på biogass.

Energisentralens funksjon er å produsere varmt og kaldt vann til oppvarming og kjøling av de tilknyttede byggene, såkalt vannbåren energi.

Systemene 320.01-Varmeproduksjon og 350.01–Varmepumpekurs henger tett sammen og kan betegnes som «hjertet» i energisentralen. Vannbåren varme er kanskje en mer kjent betegnelse, menenergisentralen har også vannbåren kjøling av byggene. En stor fordel med vannbårneenergisystemer er at man står fritt til å velge produksjonskilde.

Oppvarming: Normalt holder det varme vannet en temperatur på mellom 50 og 60°Cnår det sirkuleres ut fra energisentralen. Når det kommer tilbake for ny oppvarming, ertemperaturen redusert til mellom 30 og 40°C.

Kjøling: Normalt holdet det kalde vannet en temperatur på 12°C når detsirkuleres ut fra energisentralen. Når det kommer tilbake for ny nedkjøling, er temperaturen økttil ca. 17°C.

Før Triangulum, produserte energisentralen kun vannbåren varme, og produksjonskildene var fossilgass og elektrisitet. Dette gav et årlig klimagassutslipp på ca. 544 tonn CO₂. Destore klimagassutslippene kom primært fra bruk av fossil gass til oppvarming. Norge harnasjonale mål om å fase ut fossile kilder til oppvarming i takt med et økende behov forelektrisitet til andre formål, som elektrifisering av transportsektoren.

Hovedgrepet ved oppgradering av energisentralen har vært å etablere to varmepumper, diversehjelpesystemer og sirkulasjonspumper, som er direkte tilknyttet den gamle gasskjelen.

Beregnet klimagassutslipp for ny energisentral er 93 tonn CO₂, eller en reduksjon på83 %.

På taket til OK19 er det montert et solfangersystem. Solen er jordens viktigste energikilde og et solfangersystem er spesielt designet for å utnytte solens egenskaper tiloppvarming av varmt vann. I OK19 brukes solen primært til å varme opp tappevann, men kan også benyttes til oppvarming av bassenget.

Solvarmesystemet består av 180 m² solfangerne på taket av OK19, et akkumuleringsvolumog et styringssystem med pumpe. Pumpen trykker en glykolblanding fra energisentralen opp tiltaket, hvor den varmes opp i solfangeren når sola skinner. Blandingen sirkulerer ned tilsentralen og avgir varmen via varmevekslere til tappevannsoppvarming eller bassenget.

Den største utfordringen med solvarmesystemer er at de kun produserer når sola skinner. Etsolvarmesystem kan derfor ikke være den eneste varmeforsyningskilden. Solvarmesystemer er mesteffektive midt på sommeren, og produserer lite på vinteren. De produserer aldri midt på nattenog i perioder kan det faktisk være en utfordring at solvarmeanlegget produserer mer varme enndet er behov for, gjerne midt på dagen midt på sommeren. Derfor er løsningen fin i forbindelsemed et svømmeanlegg som er åpen på sommeren. Her er det alltid noen som dusjer og det kan alltidavgis litt varme til bassengene.

Vannet som renner ned i sluket fra dusjene i svømmehallen holder ca. 30 °C. Dette vannet kaller vi gråvann, og inneholder mye energi som normalt går tapt. Tappevannsystemet erderfor utformet med et system for gjenvinning av varmen i gråvannet. Alt gråvannet samles opp i en stor betongtank inne i energisentralen.

Når kaldt vann skal varmes opp til tappevannstemperatur, forvarmes det først mot gråvannet for ågjenvinne varme, før det pumpes ut som avløpsvann.

Tappevannet er aldri i direkte kontakt med gråvannet. Varme avgis i en spesialdesignetgråvannsvarmeveksler. Fordelen med denne løsningen er at man sparer energi til oppvarming avtappevann. Gråvannet er litt kaldere når det renner ut i sluket.

Quiz: Smart? Ja, fordi gråvannsgjenvinning gir en energibesparelse på 92 000 kWh årlig.

Svømmehallen har et stort behov for tappevannsoppvarming til dusj for alle som skal bade i svømmehallen. Når tappevann produseres, må det kalde vannet på ca. 10 °C varmes opp til65 °C. Dette kan være en energikrevende prosess. Energisentralen er derfor utformet med et energieffektivt system for tappevannsoppvarming i flere delprosesser.

• Først gjenvinnes varme fra gråvann og varmer det innkomne vannet fra ca. 10 til 20 °C (senærmere beskrivelse under system 310.02).
• Når det er sol ute, kan tappevannet nesten varmes opp bare av solen alene. Når solen ikkeer så sterk og på vinteren, forvarmes vannet med varmepumpene, til ca. 55 °C (se nærmerebeskrivelse under system 310.03).
• De siste gradene varmes opp med biogass (se nærmere beskrivelse under biogass).
• De siste gradene varmes opp med biogass.

Tappevannssystemet en kapasitet på 9000 liter, som betyr at varmen kan lagres og brukes på andretidspunkt enn når den produseres. Dette er ekstra fint når man har solvarme, hvor solen gjerneikke skinner samtidig som folk dusjer.

Disse systemene sikrer at energisentralen kan levere energi til de tilknyttedebyggene. I praksis består systemene av sirkulasjonspumper, som pumper varmt vann til oppvarmingog kaldt vann til kjøling, rundt til byggene. Varmen avgis primært til radiatorer, men benyttes også til å varme opp ventilasjonsluft når det er ekstra kaldt ute. Når det er varmt ute, kjølesventilasjonsluft ned med kaldt vann fra energisentralen. Etter at vannet har avgitt sin varmeeller kjøling, sirkulerer det tilbake til energisentralen, hvor det varmes opp eller kjøles nedigjen, for ny distribusjon til byggene.

Den største nyvinningen i systemet er utforming av varmeopptaket og måten varmepumpene henter varmen. Stavanger kommunes avløpssystem går i en fire km lang avløpstunnel,som ligger under Løkkeveien.

Det er etablert et 100 meter langt varmevekslersystem, for uthenting av energi fra avløpsvannet. Avløpstunnelen har en diameter på 3,25 meter og ligger ca. 100 meter fra energisentralen. Tilenhver tid renner det minimum 200 liter kloakkvann per sekund gjennom tunnelen, som minst holder7 °C. Ved å redusere temperaturen på kloakken med ca. 0,5°C kan det hentes ut så mye varme fravarmevekslerne (350 kW), at varmepumpene kan produsere nok varme til å dekke behovet fra alletre byggene.

Den tekniske løsningen for utnyttelse av avløpsvarme er tidligere ikke etablert i Norge.Varmeveksler-elementer i rustfritt stål er montert direkte i bunnen av tunnelen. Det totalevarmeopptakssystemet består av ca. 100 elementer som hver er rundt en meter lange og har en vektpå ca. 100 kg per element. Varmevekslerne er dimensjonert for reduksjon i varmekapasitet somfølge av beleggdannelse fra kloakkslam på elementene.

Det er etablert to kanaler med styrt boring fra energisentralen til avløpstunnelen. I kanalene erdet ført to plastrør fra sentralen til avløpsvarmevekslerne, hvor det sirkuleres frostvæske somhenter ut varmen fra avløpsvannet i et lukket system.

De viktigste komponentene i den nye energisentralen er de to varmepumpene. Varmepumpene er hovedforsyningskilden og produserer hovedandelen av energien som sentralenleverer til byggene. En varmepumpe er en maskin som er basert på samme teknologi som etkjøleskap, bare benyttet til oppvarming i stedet for/ i tillegg til kjøling. Varmepumpen henterut lavtemperert energi fra eksempelvis uteluft, avtrekksluft, sjøvann eller berggrunn og økerden til et temperaturnivå som er egnet til oppvarmingsformål.I energisentralen er kilden avløpsvann, som er en ganske uvanlig, men en veldig god varmekilde(se system 350.03).

Varmepumper kan også benyttes til å produsere kjøling, der fordamperen tar opp overskuddsvarmefra en prosess og dermed kjøler ned væsken i kjølesystemet. Ved sammenfallende varme- ogkjølebehov kan varmepumpesystemet utformes for å produsere både varme og kjøling samtidig, ogdermed benytte samme tilførte energi til begge formål. Dette øker systemets «effektfaktor».

COP (effektfaktor varme) og EER (effektfaktor kjøling) er begreper som benyttes for å angi hvorstort varme og- kjøleutbytte en varmepumpe gir i forhold til hvor mye strøm den bruker.Varmepumpeanlegget i energisentralen skal oppnå en COP og EER-faktor på minst 3,5 og 4,5 regnetover året.

Varme hentes fra varmeopptakskursen (kloakken) og avgis til arbeidsmediet via fordamperen. Arbeidsmediet er i væskeform når det kommer inn i fordamper. Når det varmeveksles mot varmeopptaket, fordamper arbeidsmediet (går fra væske- til gassform). I en fordampningsprosess tas varme opp og energikvaliteten til arbeidsmediet øker. Tilsvarende kjøles varmeopptaket ned. I dette tilfellet holder varmeopptaket 5 °C når det kommer inn i fordamper og kjøles ned til 1 °C. Ved 4 graders temperatursenking, avgis det i denne spesifikke prosessen ca. 350 kW til arbeidsmediet.

Heving av energikvalitet i kompressoren. Arbeidsmediet som har lav temperatur og er i gassform, komprimeres. Som konsekvens øker temperaturen, i dette tilfellet fra 2 °C til 80 °C. Det tilføres elektrisitet til kompressoren. Energi-innholdet i arbeidsmediet øker omtrent like mye som energien tilført i kompresjonsprosessen. I denne prosessen tilføres ca. 150 kW elektrisitet

Varme avgis fra arbeidsmediet til varmeanlegget via kondensatoren. Kuldemediet er nå i gassform med høy temperatur. Når det varmveksles mot varmeanlegget, kondenserer det (går fra gass til væske) kuldemediet og avgir varme til varmeanlegget, som her varmes opp fra 40 til 52 grader.

I ekspansjonsventilen reduseres trykket på arbeidsmediet, hvis konsekvens er at temperaturen synker til to grader igjen og arbeidsmediet er klar til å ta opp ny varme i fordamperen. Slik går prosessen i en kontinuerlig sløyfe.

En varmeveksler er en relativt enkel konstruksjon, som normalt består av en stor overflate av ett innløp og ett utløp på hver side av overflaten. På den ene siden av overflaten kommer varm væsketil innløpet, sirkulerer langs overflaten og ut av utløpet. På den andre siden av overflatensirkulerer kald væske inn, over flaten og deretter ut. Væskene er lukket i hvert sitt system.Den varme væsken avgir varme til den kalde væsken, som betyr at temperaturen på den varme væskensynker og temperaturen på den kalde væsken øker. Temperaturen på den kalde væsken kan aldri bliså høy som temperaturen på den varmen væsken, og tilsvarende kan aldri temperaturen på den varmevæsken bli lavere enn innløpstemperaturen på den kalde væsken.

Energisentralen består av flere sirkulasjonspumper. Sirkulasjonspumpens oppgave er å sirkulere energibærere til varme- eller kjølegivere. Pumpen opererer da i et lukket system. Pumpen eraltså den komponenten som sikrer at det varme eller kalde vannet kommer seg frem fra produksjonskilde til mottakeren og tilbake igjen.

Svømmehallbygget i Olav Kyrres gate 19 (OK19) ble oppført i 1971, og er et av Stavangers mest unike og særegne bygg. Bygget er resultatet av arkitektkonkurransen avholdt i1964, og vinnerutkastet er signert arkitektene Gert Walter Thuesen og Jacob Grytten fra Oslo.

Arkitekturen betegnes som betongbrutalisme, en retning innenfor den internasjonale senmodernismensom kom til uttrykk i Norge på 60- og 70-tallet. Bygget består av en kontordel og Stavangersvømmehall. Svømme- og badeanleggene er lokalisert i de to nederste etasjene (4360 m²BRA/3124 m² BRA) og inkluderer en helautomatisert energisentral plassert i kjellerenog kontorer for kommunens tekniske, administrative tjenester i de øvre fire etasjene (3520m² BRA). Bygget gjennomgikk en totalrehabilitering i perioden 2017-2019.

Olav Kyrres gate 23 (OK23) er også et av kommunes administrasjonsbygg og ligger bak OK19, og Herbarium. Bygget er tegnet av byarkitekt Per Faltinsen, ble ferdigstilt i 1980 og består avseks etasjer (7700 m² BRA). Arkitekturen betegnes som strukturalisme.

Rådhuset (5000 m² BRA) er tegnet av byarkitekt Jan Jæger og stod ferdigstilt i 1963. Arkitekturen betegnes som etterkrigsmodernisme (1945-1975). Det planlegges rehabilitert i nærfremtid.

Quiz: Visste du at Rådhuset ble brukt som sted i NRKs TV-serie «Lykkeland»?