Lagrar solvärme i sand - ASES

Man brukar säga att solenergi fungerar utmärkt – så länge solen skiner. Men när man behöver energin som mest, alltså under vinterhalvåret, räcker soltimmarna inte till.

Ingenjören och uppfinnaren Jan-Erik Eskilsby har utvecklat och patentsökt ett system för att lagra solvärme så att energin i princip räcker året om. Systemet, kallat ASES (Active Solar Energy Storage) har idag implementerats i ett femtontal byggnader runt om i Sverige, främst i nybyggda villor men även i skolor och industrilokaler. Den största installationen har nyligen färdigställts på ett nybyggt gymnasium i Haninge och omfattar ett solvärmelager på 1000 kvadratmeter.

– I allmänhet brukar man lagra solvärme i ackumulatortankar med vatten, men när det handlar om mycket värme som ska lagras under lång tid blir det otympligt med stora vattentankar. I vårt system leds solvärmen istället ner i ett magasin med hårdpackad stenmjöl, vilket visat sig ha mycket bra lagringskapacitet, säger Jan-Erik Eskilsby.

Det första huset med solvärmelagring

Det första huset där Eskilsby testade solvärmelagring var Villa Gustafson, som byggdes 2008 i Bollebygd utanför Göteborg. Huset har en boyta på 220 kvadratmeter och liknar en modern enplansvilla med stora glaspartier som skänker ljus och utsikt. Skillnaden är att Villa Gustafson har ett mycket lågt behov av köpt energi jämfört med liknande hus. Jan-Erik Eskilsby har låtit SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut mäta och utvärdera villans energiprestanda.

– Energianvändningen har de senaste åren varierat mellan 16 och 19 kilowattimmar per kvadratmeter och år. Det är ungefär hälften så mycket som energikraven för ett passivhus.

I likhet med många nybyggda villor värms Villa Gustafson med vattenburen golvvärme. Huvudvärmekällan består av en jordvärmepump på 6 kilowatt. Men villan är också försedd med en rejäl solvärmeläggning på taket, bestående av 27 kvadratmeter plana solfångare, samt ett 300 kubikmeter stort stenmjölsmagasin som anlagts under husets bottenplatta.

Så fungerar solvärmelagring, ASES

Husets solfångare laddar i det första steget en ackumulatortank på 900 liter som förser hushållet med tappvarmvatten. När tanken är laddad pumpas överskottsvärmen ner i ett system med slangar som ligger inbäddade i stenmjölsmagasinet.

– Systemet styrs av en givare som känner av temperaturskillnaden mellan solfångarna, ackumulatortanken och värmelagret. Om temperaturen i ackumulatortanken överstiger 70 grader eller är högre än solfångarnas temperatur cirkulerar varmvattnet ner i slingorna och laddar lagret, förklarar Jan-Erik Eskilsby.

Temperaturerna i värmelagret varierar beroende på solfångarnas produktion under året.
Vintertid brukar det som lägst gå ner till åtta grader, medan det under sommartid går upp till 21 grader som högst.

–  Markvärmelagret får inte bli varmare än husets innetemperatur, eftersom det kan innebära en risk för fuktvandring, och därför stängs systemet av när det uppnått 21 grader.

Jan-Erik Eskilsby, uppfinnaren bakom ASES. Foto: Lars Bärtås

ASES-systemet ger en möjlighet att bygga energieffektiva hus som inte behöver vara extremt tillrättalagda för att klara framtida energikrav.

Värmesystemet samkörs med värmepumpen, som tack vare solvärmelagret, kan arbeta med högre temperaturer på brinevätskan jämfört med en vanlig jord- eller bergvärmepump.

– Samkör man vårt system med en modern värmepump uppnår man en årsverkningsgrad kring 8 SCOP, alltså åtta gånger så mycket värme som den el som åtgår för driften av värmepumpen. Det är förklaringen till att systemet ger så låga energikostnader, säger Eskilsby.

– Samkör man vårt system med en modern värmepump uppnår man en årsverkningsgrad kring 8 SCOP, alltså åtta gånger så mycket värme som den el som åtgår för driften av värmepumpen. Det är förklaringen till att systemet ger så låga energikostnader, säger Eskilsby.

Enligt Jan-Erik Eskilsby ger ASES-systemet en möjlighet att bygga energieffektiva hus som inte behöver vara extremt tillrättalagda för att klara framtida energikrav.

– Naturligtvis ska man bygga så energieffektivt som möjligt, men Villa Gustafson är ett exempel på att man som byggherre har större frihet att konstruera och designa sitt hus som man önskar, samtidigt som energikostnaden och miljöpåverkan är låg. 

– I Villa Gustafson har vi till exempel undvikit att installera ett FTX-system för att pressa ned energiförbrukningen. Istället har huset en enkel ventilationslösning med friskluftsventiler i ytterväggarna och mekanisk frånluftsventilation med värmeåtervinning.

Installationskostnaden för ASES är enligt Eskilsby ungefär detsamma som vid installation av bergvärme, inklusive borrning. Om man jämför med en frånluftsvärmepump, som är det vanligaste alternativet för nybyggda villor, blir merkostnaden ungefär 100 000 kronor.

– Då man tänka på att frånluftsvärmepumpen ger betydligt högre driftskostnader, så på sikt blir det alternativet en sämre investering.

Solvärmelagret ger bäst värmeutbyte om det placeras under huset, i samband med nybyggnation. Då tjänar husets bottenplatta som ett värmeisolerande lock för lagret. Men systemet går även att bygga in i marken utanför ett befintligt hus, framhåller Eskilsby.

– Vi har testat denna lösning på tomten intill en äldre industribyggnad och kunnat se att det ger bättre resultat än vad vi först räknade med.

Om nu systemet är så effektivt kan det tyckas märkligt att det hittills inte fått större genomslag i byggbranschen?

– Ett skäl är att branschen alltjämt är konservativ och inriktad på att göra det man alltid gjort. Men den främsta anledningen är att de nuvarande energikraven i BBR är så lågt ställda att det inte tvingar fram effektivare lösningar. Dessutom har elpriset varit så lågt att många husbyggare inte tycker det gör så stor skillnad vilken uppvärmning man väljer.  

Jan-Erik Eskilsby räknar dock med att elpriserna på sikt kommer att stiga och att även energikraven för nya byggnader kommer att skärpas.

– Då kommer intresset för solvärmelagring garanterat öka, säger han bestämt. 

Fakta/Villa Gustafson

Husägare: Karina och Thord Gustafson
Byggherre och konstruktör: Jan-Erik Eskilsby, ASES/Norconsult.
Byggår: 2008
Yta: 220 kvm boyta, 55 kvm uppvärmt garage
Värmesystem: Solfångare och värmepump, inklusive värmemagasin under mark.
Ventilation: F-ventilation med värmeåtervinning.
Energiförbrukning: 16-19 kWh/m² och år, exklusive hushållsel. Nuvarande energikrav för nybyggt enfamiljshus i Sydsverige är 55 kWh/m² och år.
Byggnadens genomsnittliga U-värde: 0,17 W/(m² K)