Kunstis og oppvarming av fotballbaner

 

Det har pågått en debatt i avisen om dette med leserinnlegg fra Hermann Nielsen, Arne Grøttås og Hallvard Sollie. I alle er det noe rett, noe feil og utsagn som er egnet til å misforstå. I korte leserinnlegg, som kanskje også er blitt ufullstendig eller feil ved klipping av redaksjonen, kan leserne lett få gal oppfatning om det som debatteres. Ofte har hverken innsendere eller lesere tilstrekkelig kjennskap til saken og det kan derfor fort trekkes slutninger på feil grunnlag. Manglende kunnskaper kan også føre galt av sted. Endelig er det ikke enkelt i korte ordelag å presentere en komplisert problemstilling slik at alle forstår det.

 

Undertegnede vil her søke å komme med noen avklaringer. Dette blir kanskje noe for teknisk for de fleste, men er nødvendig for å forklare de teknisk kyndige hvordan vi tenker. Det bør likevel ikke være vanskeligere enn at også andre kan få et innblikk i dette ved å studere det mer verbale samt vedlagte figurer.

 

 

Hva er energiforbruket ved oppvarming av fotballbaner?

 

Nielsen etterlyser energiforbruket for en fotballbane. Det er det ikke greit å svare på. Det avhenger av de klimatiske forhold og ikke minst av hvordan banemannskapene følger opp oppvarmingen slik at anlegget bare benyttes når det er strengt nødvendig. For likevel å antyde noe om forventet energiforbruk for en standard fotballbane i Horten, kan vi kanskje anslå et forbruk på 500000 - 800000 kWh pr år for en gjennomsnittsvinter. I Lystlunden vil det vel være snakk om to slike baner. Norges fotballforbund opererer med et snitt på 700000 kWh pr år. Slik vi tenker å gjøre det, blir det reelle forbruket langt lavere.

 

 

Hvordan kan energi forflyttes?

 

Så kommer spørsmålet om hvordan vi kan skaffe energi til fotballbanen på rimeligste måte. Sollie har helt rett i at det kreves noe energi for å flytte energi fra et lavere temperaturnivå til et høyere temperaturnivå. Motsatt går prosessen av seg selv. I kjøleskapet flytter vi energi fra kjøle-skapstemperatur opp til romtemperatur, altså et temperaturløft på fra f. eks. + 5 oC til + 22 oC, eller 17 K (Kelvin). I praksis må vi hente energien ved lavere temperatur, f. eks. - 5 oC i fordamperen, og avlevere ved høyere temperatur, f. eks. 35 oC, i kondensatoren, altså et løft på 40 K, for å få fornuftig størrelse på varmevekslerne. En kompressor suger så lavt trykk i fordamperen at kuldemediet fordamper og trekker derved energi til seg, og den energirike gassen trykkes opp til så høyt trykk at den kondenserer i kondensatoren bak på kjøleskapet. Kompressorens elektromotor må ha tilførsel av strøm for å klare jobben. Varmeavgivelsen fra kondensatoren er summen av energien som tilføres fordamperen og den som kompressoren forbruker. Energiforbruket er sterkt avhengig av temperaturløftet.

 

 

Energioverføring fra kunstisbanen til fotballbanen

 

For slike "varmepumpende" prosesser er det viktig å dimensjonere anlegget slik at vi får minst mulig temperaturløft. For en kunstisbane hvor vi skal holde en istemperatur på f. eks. -3 oC, må vi benytte en temperatur på f. eks. - 10 oC i fordamperen som kjøler laken som vi pumper ut i isbanen. Så kommer spørsmålet om hvor vi skal avlevere all energien? Til uteluften, til sjøvann, til grunnvann, eller til oppvarmingsformål? Ved levering til fotballbane for snesmelting kan vi kanskje benytte utgående væske på + 20 oC, som varmes opp i en kondensator med en temperatur på f. eks. + 25 oC. Under disse forholdene vil vi få en varmefaktor på ca 5,0. For en varmeytelse på 1000 kW må vi bruke 200 kW til kompressorer og pumper.

 

Figur 1 viser energiforholdene dersom vi trenger 700000 kWh/år til oppvarming. Vi forbruker da bare 140000 kWh/år til drift av systemet.

 

 

Elektrisk forbruk (kWh)  Energi levert [kWh]
200 1000

 

Havet som energikilde!

 

I perioder, når det er kaldt, trengs ikke kuldeanlegget for å holde kunstisen. Naturen ordner det greit. Dersom anlegget da kan benytte sjøvann som energikilde med f. eks. + 8 oC, kan vi få en fordampningstemperatur på + 2 oC. Varmepumpen får da en varmefaktor på ca 7,0. Altså kan 1000 kW leveres med et effektforbruk på ca 150 kW!

 

Figur 2 viser energiforholdene dersom vi fortsatt trenger 700000 kWh/år til oppvarming, men nytter sjøvann som energikilde istedenfor kunstisbanen. Vi forbruker da bare 100000 kWh/år til drift av systemet. Dette forbruket tilsvarer 3-4 eneboliger.

 

 

Elektrisk forbruk [kWh] Energi levert [kWh]
150 1000

 

 

Kombinert bruk med andre formål

 

Kuldeanlegget kan være første trinn i en varmepumpe som skal nyttes til bygningsoppvarming. Vi kan altså bygge et anlegg som utnytter energien fra første trinn på 25 oC og løfter denne energien opp til 60 oC. Varmefaktor blir da ca 5,5 for denne delen av anlegget. For den energien som benytter sjøvann som energikilde, vil total varmefaktor bli ca 3.2

 

Anlegget kan altså nyttes som varmepumpe hele året dersom man kobler dette opp mot sjøvann som energikilde. Dersom dette anlegget da erstatter elektrisk oppvarming, oljefyrte eller gassfyrte anlegg, så vil prosjektet fort kunne gi en meget stor energigevinst totalt sett.

 

Det kan også nevnes at anlegget kan nyttes som kjøleanlegg om sommeren og fremskaffe kjøling til bygg som ligger sentralt i forhold til Lystlunden. Anlegget vil benytte ammoniakk som kuldemedium. Dette er meget effektivt og miljøvennlig i den forstand at det ved lekkasje ikke bidrar til økning av drivhuseffekten eller reduksjon av osonlaget. Således vil dette som fjernkjøleanlegg kunne erstatte mange eksisterende "freon"-anlegg og bidra til en vesentlig forbedring av miljøet ved reduserte utslipp miljøskadelige gasser. Anlegget kan også levere fjernkjøling enten ved bruk av kjølekompressorene, eller ved direkte varmeveksling mot sjøvannet uten bruk av energi til annet enn pumper for å sirkulere sjøvann og kjølevann. Ytterligere store mengder energi kan spares!

 

 

Hvorfor oppvarmet kunstgressbane, hvorfor kunstisbane?

 

Kunstgressbaner er nærmest ubrukelige om vinteren med snefall og ising. Oppvarming for snesmelting og drenering av smeltevann vil gjøre banene fort tilgjengelige etter snøfall, og også spare banemannskapene for mye arbeid. Den idrettslige gevinsten ved full utnyttelse av fotballbanene vinterstid, og samtidig romslig og stabil kunstisflate i 4-5 måneder for vinteridrett under et stadig varmere klima, er av stor idrettsmessig og sosial samfunnsmessig betydning.

 

Her gjelder det altså å tenke stort, koble sammen flere aktører og finne frem til løsninger som er fremtidsrettede og som kombinerer de muligheter som er til stede i foreliggende tilfelle.

 

 

 

Finansiering og driftsøkonomi

 

Selvsagt vil slike anlegg medføre store investeringer. Denne siden av prosjektet må også behandles grundig. Her er det en rekke støtteordninger som kan benyttes, og det finns flere muligheter for å organisere den forretningsmessige etableringen og driften av anleggene. Kommunen må ikke nødvendigvis inn med store beløp, men kan og bør være en av bidragsyterne. Energiselskap som ser nytten av å være en totalleverandør av energi, kulde eller varme, kan godt tenkes å bli en av aktørene. Kombinasjonsmulighetene kan være utløsende for at et slikt anlegg kan etableres.

 

Det som er vesentlig i denne omgang, er å legge forholdene til rette i og rundt Lystlunden for en totalløsning som er fremtidsrettet, som kan bygges ut i naturlige trinn, og som kan være til gagn for hele samfunnet på lang sikt. Det er lang vei fram til målet, men vi når det aldri om vi ikke ser mulighetene og legger planer som realiseres etter hvert som mulighetene byr seg. Det er ille om man foretar investeringer på hver sin kant og lager et lappeteppe av energitekniske installasjoner som ikke lar seg forene i et optimalisert anlegg.

 

 

 

Åsgårdstrand, 14.08.2007

Egill T. Elvestad

medlem av KIGE-utvalget