Bränslecell i källaren ger självförsörjande hus

2015-10-13 06:42 Marie Alpman  

SVERIGES SMARTASTE HEM. Hos familjen Nilsson börjar dagen med att rullgardinen går upp automatiskt medan ventilation, värme och belysning gör en mjukstart. Varmvattencirkulationen ser till att det finns varmt vatten i kranarna.

En bränslecell i källaren ska göra huset självförsörjande på el även på vintern. Vätgasen för att driva bränslecellen tillverkas i en elektrolysör med överskottselen från husets solceller. Men smakar det så kostar det. Det smarta huset kommer med en rejäl prislapp.

Mest stolt över?

"Omvandling och lagring av förnyelsebar solenergi som vätgas. När dagsljuset inte räcker till levererar bränslecellen husets energibehov för el, värme och elbilsladdning. Jag hoppas kunna inspirera fler till ett hållbart boende."

Största misstaget?

"De vattenburna handukstorkarna. Effektförlusterna i rörledningarna är större än värmeeffekten i själva handukstorkarna."

Önskelösning?

"I dagsläget finns allt jag önskar mig och den hundraprocentiga KNX-installationen (KNX är en standard för fastighetsautomation reds anm) med innebär att framtida behov och önskelösningar alltid kan förverkligas."

 

Hans-Olof Nilssons beskrivning av husets funktioner:

  • Lågenergihus (508 kvm) med stort södersluttande tak med 20 kvm solfångare och solceller på 20 kWp installerad effekt. Husets U-värde runt 0,20 efter extra isolering på vissa utsatta konstruktioner som tex utvändiga hörnen och bottenplattan som alltid har en lägre temperatur mot marken än golvens komforttemperatur.
  • Solfångare för varmvatten och värme under sommartid (ca 6 mån) för att reducera gångtid på värmepumpen och därmed fördubbla värmepumpens användbara livslängd (kalendertid)
  • Solcellerna driver 2 oberoende system för ökad driftsäkerhet vilka skapar husets interna 3-fas nät.
  • Solceller integrerade i fasaden mot syd och väst, totalt 2,6 kWp för att fånga in den låga solvinkeln under vinter halvåret samt solnedgången i väst under sommaren
  • Möjlighet att fånga in ca 33 000 kWh/år av förnyelsebar energi. Husets totala energibehov exklusive elbilsladdning och snösmältning är 9 000-10 000 kWh/år.
  • Bra golvvärme komfort erhålls genom 28 st individuellt styrda golvvärmeslinger fördelade på samtliga golvytor.

 

Husets t eknikrum i källaren innehåller bland annat:

  • 3 st välisolerade ackumulatortankar på 3 x 1000 liter för energilagring med individuella värmeväxlare mot solfångarna på taket.
  • 2 st välisolerade varmvattenberedare på 2 x 400 liter för husets varmvatten med individuella värmeväxlare mot solfångare kopplade till varmvattencirkulation för ”direkt” varmvatten då en kran öppnas.
  • Färskvattentank 500 liter som buffert då vattenförsörjning från VA-verket skulle strula, ger då ca 2 dygns normal komfort.
  • Solcellernas växelriktare, batteriladdare och invertrar som skapar husets 2 interna parallella 3-fas nät. Kapacitet 48 kW
  • Utrustning för elbilsladdning upp till 44 kW
  • 2 st batterilager för energilagring på 2 x 72 kWh kopplade till respektive 3-fas system som skapar husets 3-fas nät. Ger 5-7 dygns normal komfort om laddningen av batterierna skulle krångla och ingen annan energi finns tillgänglig.
  • Elektrolysör som spjälkar vatten till vätgas och syrgas där vätgasen lagras i trycktank på utsidan huset för användning då sol/dagsljus inte räcker till att producera husets energibehov. Elektrolysören drift – 1 husets energibehov tillfredsställt, 2 batterilager laddat, 3, Elektrolysören startar och konverterar överskotts solenergi till vätgas för kommande behov. Elektrolysören är kyld av kallt vatten från värmepumpens energibrunnar vilka värms upp.
  • Avjoniseringsanläggning för ”rening” av kranvatten till elektrolysören.
  • Bränslecell (ännu ej installerad) - kommer att starta upp automatiskt då sol –och dagsljus inte räcker till och batterilager laddats ur till 30%. El från bränslecellen säkerställer all elektrisk installation & funktion och värmen från den vattenkylda bränslecellen används för varmvatten och värme i huset.
  • Ett elverk (15 kVA) drivet på miljöbränsle startar upp automatiskt först då solcellerna inte fungerar, båda 3-fas system är ur funktion, batterilager tömt och bränslecells systemet inte skulle fungera.
  • Värmepump på 13 kW För att ge effekt till snösmältning, huset behöver endast 1,5 kW inklusive marginal för att säkerställa värmebehovet.
  • Utrustning för A/C i sovrummen där borrhålens kalla vatten används, benämns också som naturkyla eller frikyla
  • 2 st FTX ventilationsaggregat med ett extra friskluftsintag via 65 m kulvert på 2-3 m´s djup för förvärmning av friskluft då utetemperatur blir lägre än 7C
  • Värme från matlagning i köket fångas upp av en baffel kopplad till FTX-aggregatets frånluftssug för återanvändning av värmen och bortventilering av eventuellt matos.
  • 60 kW värmeväxlare för ytvärme framför husets garageportar, entréer och gårdsplan för snö och isfritt under vintertid.
  • Vertikal avloppsvärmeväxlare för husets avloppsvatten, förvärmer vatten som skall bli tappvarmvatten. (driftsätts i slutet av september 2015)

 

Väderstation på taket kopplad till KNX:

  • Ger en lokal väderprognos vilken kan styra och förbereda husets värmesystem.
  • Styr solskyddsgardiner i syd och väst fasadernas fönster samt takfönster i södertaket mot oönskad solinstrålning främst sommartid och vintertid släpper in solljus för tillskottsvärme om rummen kallar på värme.
  • Styr behovet för ytvärme för en snö –och frostfri gårdsplan
  • Styr hälften av solfångarna att de har rätt vinkel mot solinstrålningen och vänds även upp-och-ner vid snöfall eller nattfrost.
  • Styr bevattning av trädgårdsväxter ihop med en marksensor. (ännu ej driftsatt)
  • Styr utvändig belysning individuellt på fasader och mark beroende på ljusintensitet ihop med rörelseavkänning.

 

KNX fastighetsautomation :

  • Styr och övervakar all teknik i huset. Data över all producerad och förbrukad energi i huset mäts och lagras av 69 elektriska och 16 hydrauliska (vatten) permanenta sensorer. Informationen tillgänglig via 3 informationsdisplayer i huset.
  • Totalt 106 nätverksuttag bla har alla vitvaror och fasta installationer möjlighet till nätverksuppkoppling.
  • Fasta USB-ladduttag på många ställen för eliminering av varje apparats egen mer eller mindre effektiv laddare.
  • Ventilationsaggregat styrs av koldioxidhalt och relativ fuktighet.
  • 46 av husets vägguttag individuellt styrbara via KNX
  • Alla vägguttag och andra strömförbrukare individuellt matade och avsäkrade för minsta möjliga inverkan på komforten då någon utrustning/funktion kortsluter sin elmatning.
  • Belysning närvarostyrd för reducering av onödig energiförbrukning..
  • Belysning på arbetsplatser tex skrivbord i kök etc lux styrd så dagsljus och LED- ljus tillsammans ger förinställd nivå.
  • Belysning i garderober och lådor som öppnas ”där det behövs”
  • Dimbar LED belysning styrd av 88 Dali-kanaler och 39 KNX-dimmers
  • All LED belysning matas av centralt nätaggregat på varje plan för att ”slippa” hundratalet små drivdon för varje LED belysning
  • Takfläktar startar då temperaturen vid taket (7 m upp) blir 3C över invändig snitt temperatur.
  • 14 jordfelsbrytare och 68 personskyddsautomater säkerställer hög driftssäkerhet för personer och elsystem vid störningar. Tex har brandlarm och inbrottslarm sina individuella jordfelsövervakningar för att inte slås ut då annat skulle krångla. All utrustning där det finns vatten som bad, toa, klädvård, gårdsbelysning etc skyddas av individuella personskyddsautomater
  • Inkommande vatten stängs av vid frånvaro då inte elektrolysören behöver vatten.
  • Vid ”smygläckage” då ingen av vattenförbrukarna är aktiva indikeras detta på någon av de tre informationsdisplayerna i huset och vattentillförsel stängs av.
  • Högtalare i tak och väggar med individuella styrsystem.
  • Mediaskåp inbyggt i vardagsrummets vägg, och ett mediaskåp med informationsdisplay integrerat med kökets vitvaror ser ut som en ungslucka.
  • Vitvaror - ugn, mikro, kaffemaskin, 2 kyl/frys skåp och sopskåp kopplade till FTX aggregatets frånluft för att reducera värmen bakom apparaterna och få tex bättre verkningsgrad på kyl/frys. Ventilerat sopskåp håller eventuell lukt borta.
  • Brandlarm i kök består av en värmedetektor för reducering av falsklarm orsakat av rök/os som kan ske i köket.
  • Dörrhandtag på ”gästtoa” har handtag som indikerar ledigt/upptaget med grönt eller rött LED-ljus.
  • Entrédörrarnas lås elektriska och styrbara med KNX / Smart phone
  • Entré dörr med ringklocka som aktiverar kameran och skickar SMS då man inte är hemma och kan se och tala med personen.
  • Integrerade golvkanaler för el, data, bredband och TV. Detta innebär att en kabel kan alltid förläggas dold i kanalen och ”komma upp” där behovet för inkoppling finns utan att ha en massa förlängningskablar liggande på golvet.

 

Scenarier :

  • Läggdags – rullgardin går ner, dimmad belysning tänds, A/C startar då rumstemperaturen är över 20C
  • Alla har lagt sig – rumstemperaturen sänks 2C, ventilationsaggregat går på ECO (lägre temp och luftombyte). Varmvattencirkulation stängs av, varmvattencirkulation till handdukstorkare stängs av. Skalskydd aktiveras
  • Morgon – rullgardin går delvis upp, ventilation, värme, belysning gör en mjukstart. Varmvattencirkulation aktiveras, skalskydd kopplas bort. Handukstorkare startar 2 timmar före ”Morgon scenario” drar igång.
  • TV-dags – utvald belysning släcks och eller dämpas, är dagsljus för starkt går persienner ner.
  • Toabesök eller liknande under natten, indirekt LED ljus tänds av rörelsedekkare och ”visar vägen”
  • O-normal händelse under natten, vibrator i sängen som garanterat väcker sovande personer.
  • Panikknapp i sovrum och andra strategiska platser – tänder allt ljus vid mörker, kameror invändigt utvändigt aktiveras och spelar in
  • Lämnar huset under dagen – Inkommande vatten stängs av, samtliga elförbrukare görs spänningslösa förutom kyl/frys och eventuellt tvätt å diskmaskin får gå programmet ut. Styrbara vägguttag stängs av. Ventilationsaggregat på ECO. Inbrottslarm aktiveras.
  • Lämnar huset under helgen – utöver funktioner som ”borta under dagen” då kvällen/mörker kommer aktiveras belysning, TV etc från inspelad verklig närvaro i huset.
  • Vid hemkomst kopplas huset upp i ”normal drift” och alla ”borta inställningar” avaktiveras.

 

Se de andra finalisterna här:

Britta Andres och Stefan Haller, Sundsvall

Anders Kjellström, Mölndal

Erik Johannson, Färjestaden

Peter Rhodin, Gävle

Se fler smarta hem

Marie Alpman

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

Här är reglerna för kommentarerna på NyTeknik

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Aktuellt inom

Senaste inom

Debatt