Cascada - because knowledge matters

Bufferttankens dimension beror på om tanken enbart skall användas för att fungera som en effektbuffert eller om den skall lagra värme från koldioxidproduktion från t.ex. förbränning av natur- eller biogas. Nedan gås de båda beräkningsmetorderna igenom.

Effektbuffert

Att dimensionera tanken på det här viset är lämpligt för fastbränsleanläggningar och system med värmepumpar. Metoden antar att vi under dagen då solen skiner inte har något värmebehov i växthusen och att dagen är tolv timmar lång. Det säger sig självt att detta långt ifrån stämmer annat än under klara vårdagar, men den är lämplig att utgå ifrån och vill man snäva ner det lite kan man räkna att dagen är kanske 10 timmar istället. Ekvationen som används visas här:

1. Först räknar vi ut mängden energi som tanken skall kunna lagra maximalt och det gör vi genom att multiplicera pannans effekt (Q_boiler) med laddtiden (T).
2. Nästa steg är att räkna ut hur mycket energi vi kan lagra i en kubikmeter vatten. Vattnets energiinnehåll varierar med temperaturen men vi sätter den till 1,138 kWh/(°C x m³). Om vi har ett fastbränslesystem kan vi ladda tanken till 90 °C och har vi ett värmepumpsystem kan vi ladda tanken till 55 °C. Beroende på styrning och värmesystemets konstruktion i de olika avdelningarna kan vi komma ner olika långt i returtemperatur i värmesystemet, men vi antar att 40 °C är en fullt möjlig temperatur. Temperaturskillnaden mellan fullt laddad (t_full) och tömd tank (t_empty) blir då maxtemperaturen minus mintemperaturen, t.ex. 90 - 40 = 50 °C. En kubikmeter vatten i tanken kan då hålla 50 °C x 1,138 kWh/(°C x m³) = 57 kWh/m³.
3. Nu räknar vi ut den största tankvolymen (V_buffer) som värmesystemet kan dra nytta av, genom att dividera mängden energi som pannan/värmepumpen producerar under dagen med energiinnehållet i en kubikmeter vatten.

Värme från koldioxidproduktion

När bufferten används för att lagra värme från koldioxidproduktion är det mängden producerad koldioxid som bestämmer buffertens storlek. Ekvationen som används är denna:

1. Först måste vi bestämma mängden koldioxid som behövs en dag med bra tillväxt (M_CO2). Som tumregel kan man anta att det går åt 0,1 kg CO₂ per kvadratmeter och dag vid bra produktion, och den siffran multipliceras med totala odlingsarean (A).
2. Därefter skall det värdet räknas om i mängd bränsle. Förbränning av 1 normalkubikmeter (Nm³) svensk naturgas ger vid optimal förbränning 2,2 kg CO₂ (C_CO2), vilket vi nu dividerar mängden koldioxid med. Då får vi fram nödvändig mängd bränsle.
3. Eftersom det är värmen från förbränningen som skall lagras i tanken måste vi nu ta fram hur mycket värme som bildas. Bränslet avger en viss mängd värme vid förbränning (Q_gas), som för svensk naturgas är 11,1 kWh/Nm³. Värdet från steg två multipliceras alltså med bränslets energiinnehåll och vi får fram mängden värme som skall lagras i tanken från en dags koldioxidgödsling.
4. Energiinnehållet i en kubikmeter vatten bestäms genom att multiplicera temperaturskillnaden mellan full tank (t_full) och tom tank (t_empty) med vattnets energiinnehåll som vi för enkelhetens skull sätter till 1,138 kWh/(°C x m³).
5. Energimängden från steg 3 divideras nu med energiinnehållet i en kubikmeter vatten från steg 4 och vi får tankvolymen i kubikmeter (V_buffer).

För den som vill fördjupa sig ytterligare i koldioxidgödsling genom förbränning av gas bör läsa Anders Nilssons examensarbete Förbränning av naturgas för CO₂-produktion.