Solfangernes rolle i miljøvennlige energisystemer

Av: Ragnhild Bjelland-Hanley, Norsk solenergiforening
(Innlegget ble publisert i VVS Aktuelt nr. 5 - 2017)

I løpet av de neste årene må flere tusen nordmenn legge om fra bruk av fossil fyringsolje og parafin til fornybare alternativer. Solenergi er kanskje ikke det første alternativet de fleste tenker på, men en ny håndbok fra Norsk solenergiforening viser hvordan solfangere kan kombineres med andre teknologier for å skape fremtidsrettede, fornybare varmesystemer i bygg. 

I juni kom meldingen som mange har ventet på i flere år: Regjeringen kunngjorde at det blir forbudt å bruke fossil fyringsolje og parafin til oppvarming av boliger, offentlige bygg og næringsbygg fra 2020. Hensikten med forbudet er å redusere klimagassutslippene fra byggsektoren. 

Det finnes heldigvis flere gode fornybare alternativer til bruk av mineralolje til oppvarming, og gjennom Enova gir myndighetene støtte til forskjellige energitiltak i boliger, så som installasjon av fornybare oppvarmingsløsninger. Bruken av Enovatilskuddet har økt i takt med at ordningen har blitt mer kjent. Tilskuddet gjør det mulig å få penger tilbake for i alt 15 energitiltak, blant annet installasjon av solfangere. Solfangere omdanner energien i solstråler til varme, som kan brukes til oppvarming av rom og/eller tappevann. Et solfangeranlegg leverer typisk 300–500 kWh varme per kvm solfangerareal, avhengig av type solfangere og systemløsning. 

Væske-til-vann varmepumper og luft-til-vann varmepumper var de mest populære Enova-støttede tiltakene i 2016, med henholdsvis 1342 og 1297 utbetalinger. Veien til toppen av listen er lang for solfangere med 116 utbetalinger, men dette var likevel omtrent en tredobling fra 2015. For mange nordmenn er nok solfangere en ukjent teknologi, noe som forhåpentligvis vil endre seg ettersom solfangere kan være med å danne grunnstammen i miljøvennlige energisystemer, og slik bidra til at bygg blir helt eller delvis selvforsynt med energi. 

Solvarme i kombinasjon med andre varmekilder

Solfangere kan kombineres med ulike teknologier. Dette gir mulighet for et miljøvennlig helårs-system for produksjon av varme til bruk i både boliger og næringsbygg. For å utløse potensialet til kombinasjonsløsningene er det viktig å ha kunnskap om systemene. Det er eksempler på anlegg i Norge hvor teknologiene «konkurrerer» i stedet for å jobbe sammen, eller hvor feilkoblinger eller mangel på ventiler fører til at solfangeranlegget leverer mye mindre energi enn det kunne gjort. Det er for få personer som har praktisk kunnskap om hvordan varmesystemene bør kombineres for å få et godt og kostnadseffektivt system.

Norsk solenergiforening har, med støtte fra Husbankens kompetansetilskudd til bærekraftig bolig- og byggkvalitet, utviklet en håndbok om solvarme i kombinasjon med andre varmekilder. Håndboken skal bidra med uavhengig informasjon om solfangere i ulike kombinasjonsløsninger til interesserte håndverkere, leverandører av vannbårne varmesystemer, rådgivere, samt teknisk interesserte byggherrer og huseiere. Vi håper resultatet blir at det bygges flere gode varmesystemer hvor solfangere kombineres med andre teknologier på best mulig måte. 

Norske solforhold

Når man skal snakke om bruk av solenergiteknologier i Norge, kommer man ikke utenom å også måtte snakke om ressursgrunnlaget her til lands. Norge har en solinnstråling på en horisontal flate på 700–1 000 kWh/kvm per år. Til sammenlikning har et nytt bygg som følger TEK10 et energibehov på 95-225 kWh /oppvarmet bruksareal (BRA) per år. Med andre ord så mottar et normalt skyggefritt norsk bygg langt mer energi i form av solinnstråling enn det bygget bruker på et helt år.

Solinnstrålingen i Norge varierer mye gjennom året. Den høyeste innstrålingen opplever vi fra mai til juli, og lavest innstråling i desember og januar. Siden det er om vinteren vi i størst grad trenger oppvarming, har bruk av solenergi til oppvarming ofte blitt vurdert som lite interessant i Norge. Faktorer som likevel taler for økt bruk av solvarme, er at døgnbehovet for varmt vann er likt gjennom hele året, samt at store deler av landet vårt har lang fyringssesong.

Det er mange dager med oppvarmingsbehov også på våren og høsten. Ved å optimalisere helningsvinkelen til solfangeranlegget kan vi oppnå at solenergien gir et betydelig bidrag i månedene fra mars til oktober. Bygg med stort behov for varme og / eller tappevann også i sommerhalvåret har mest nytte av et solvarmeanlegg.

Kombinasjonsløsningene

Solfangere kan dekke en relativt stor andel av varmebehovet til en bolig. Anlegg for tappevannsoppvarming vil normalt dimensjoneres for å dekke rundt 40–60 prosent av varmebehovet til varmtvann gjennom året. Kombinerte anlegg (tappevann og romvarme) vil typisk kunne dekke 25–50 prosent av totalt varmebehov i boligen. Høyest dekningsgrad vil kunne oppnås i nye boliger med høy isolasjonsstandard. Slike boliger har lavere varmebehov i vinterhalvåret, og tappevannsforbruket utgjør en større andel av totalen.

Solvarmeanlegget leverer altså ikke nok varme til å dekke alt energibehov til forbruksvann og oppvarming hver dag gjennom hele året, og må derfor kombineres med en annen varmekilde. Fornybare varmekilder som kan kombineres med et solvarmeanlegg er bioenergi, varmepumper, fjernvarme og elektrisitet. Det er ulike tekniske løsninger for de forskjellige kombinasjonene, og beste løsning avhenger av hvilke temperaturnivåer som er i systemene, samt hvilken akkumulatortank som benyttes.

Kombinasjonen bioenergi og solvarme er godt egnet siden solfangerne leverer varme i perioder hvor bioenergianlegget ellers hadde gått på lav last og med lav effektivitet. Bioenergianlegget kan derfor slås av i disse periodene, noe som forlenger levetiden til bioenergianlegget, sparer brensel og muliggjør vedlikehold. I tillegg er det ofte mulig å benytte den samme akkumulatortanken for bioenergianlegget og solfangerne.

Det finnes både små og store løsninger for bioenergisystemer som leverer vannbåren varme og tappevann. Ved- og pelletsovner med vannkappe er gjerne egnet i en bolig, mens flis- ved- og pelletskjeler benyttes hvor det er større varmebehov. Solfangere kan kombineres med alle disse løsningene.

Solfangere og varmepumpe er en god kombinasjon som til sammen kan dekke hele, eller en stor andel av, varmebehovet til et bygg. Kombinasjonene kan gjøres på flere måter, og er aktuelt for varmepumper som leverer varme til vannbårne systemer. Dette betyr luft-til-vann varmepumper eller væske-til-vann varmepumper. Kombinasjonen varmepumpe og solvarme med akkumulatortank kan føre til lengre levetid for varmepumpen samt bedre effektivitet for hele energisystemet.

Å kombinere solfangere med en elektrisk varmtvannsbereder er den enkleste kombinasjonsløsningen. I slike systemer benyttes gjerne selve tappevannsberederen som akkumulatortank for varmen, men det er også mulig å ha en egen akkumulatortank for solvarme. Solfangerne leverer maksimalt over året og gjør elektrisitetsbruken så liten som mulig.

Solvarme og fjernvarme kan kombineres ved at fjernvarme supplerer solvarmen i et bygg. Et slikt anlegg vil på mange måter fungere som kombinasjonen solvarme – elektrisitet. Solvarme kan også installeres av fjernvarmeleverandøren som en del av et fjernvarmeanlegg, og vil kunne gi et bidrag til energiproduksjonen.

Håndboken kan leses her. Den beskriver solfangere generelt, de ulike kombinasjonsløsningene, og gir eksempler og tips.