Energilagring

Idag är det vanligt att man anlägger ett stort antal tätt sittande borrhål i ett borrhålskluster för säsongslagring av värme och kyla. Dessa kräver inga större ytor och är ofta placerade under exempelvis parkeringsplatser eller grönområden. Dimensionering av anläggningen, med antal hål, borrdjup och inbördes avstånd anpassas efter de geologiska förhållandena och bergets termiska egenskaper.

I borrhålslager (BTES, Borehole thermal energy storage) är bergets värmelednings- och värmelagringsförmåga viktiga faktorer. Antalet borrhål uppgår här till tio- eller hundratals, där varje borrhål har en egen kollektorslang.

Fördelen jämfört med ordinär bergvärme är att det med hjälp av ett stort antal tätt sittande borrhål (några meters inbördes avstånd) går värma respektive kyla en större bergvolym och på så sätt få en aktiv säsongslagring av värme och kyla. När värme tas från berggrunden under den kalla årstiden kyls bergmassan ner, vilket gör att man under sommaren kan reversera till upptag av kyla och termiskt återladda bergmassan. Systemet blir (upp till en viss gräns) effektivare ju större det är. Idag finns även storskaliga system som lagrar värme vid relativt höga temperaturer från till exempel förbränningsanläggningar, med syftet att växla överskottsvärme från sommar till uppvärmningsbehov vintertid. Idag utvärderas även möjligheten till högtemperaturlagring (så kallad HT-BTES ”High Temperature Borehole Thermal Energy Storage”), det vill säga. uppemot 80-gradiga system, med hjälp av storskaliga borrhålslager i berggrunden.

Akviferlagersystem, även kallat ATES, (Aquifer thermal energy storage) bygger på att värme och kyla överförs via befintliga grundvattenakviferer i främst jordlager och i viss mån porös berggrund, då mest i områden med sedimentär berggrund som t.ex. i Skåne.Sommartid, när man behöver komfortkyla, återförs värme genom varmt vatten i systemet, något som sedan används för uppvärmning vintertid. Systemet är slutet och inget vatten förs bort. Förutsatt att grundvattnet i magasinet normalt inte rör sig förflyttas vatten endast från ett område till ett annat i akviferen.

Internationellt sker storskalig energilagring via pumpkraftverk där man med överskottsel driver pumpar upp vatten till en högre nivå, exempelvis en högt liggande damm, Vid behov släpps vattnet sedan ner via turbindrivna elgeneratorer.

Energilagring kan även ske med tryckluft som injekteras i porösa och genomsläppliga berggrundslager, så kallad Compressed Air Energy Storage (CAES). Metoden går ut på att tryckluft lagras i bergrum, saltkaverner (bergrum i saltformationer) eller i porutrymmet i djupa akviferer. Den lagrade tryckluften kan vid behov släppas ut ur lagret och driva en turbin och elgenerator. Tekniken är beprövad, relativt prisvärd i förhållande till andra lagringsalternativ och lämplig för större energilagringsbehov. De största potentialerna finns i porösa och permeabla sandstenslager som är täckta av tät berggrund, exempelvis lersten, lerig kalksten, lerskiffer. I dagsläget är lagring djupare än 600–700 meter inte lönsamt.

Värmelagring i dammar, så kallad PTES ”Pit Thermal Energy Storage” är en annan metod som bygger på att man anlägger en stor sluten vattenreservoar på marken i vilken man lagrar 80-90-gradigt vatten. Lagringsdammen är kopplat till ett fjärrvärmesystem. Lagrets insida är täckt med ett vattentätt plastfoder som förhindrar att vattnet läcker ut i omgivningen. Överst täcks lagret av ett flytande och isolerande lock. När värmebehovet ökar, leds kallt returvatten in i lagrets botten, medan det heta vattnet överst i lagret skickas ut till användaren. Idag finns en handfull av dessa system i Danmark. Eftersom de anläggs på markytan på fem till sju meters djup är jordlagrens uppbyggnad och deras termiska förhållanden samt grundvattenförhållandena viktiga underlag.