NTNU starter pilotprosjekt med prefabrikkerte geo-termiske pæler

– Bakgrunnen for prosjektet er doktorgradsavhandlingen til Habibollah Sadeghi. I grunnarbeidet så han på ulike geotermiske løsninger og kom over et tunnelprosjekt i Østerrike hvor de brukte betongelementer med ferdigstøpte koblinger for å utnytte temperaturdifferansen i tunnelen. Han så at man kunne bruke samme type koblinger på geotermiske pæler. Geotermiske pæler er et relativt kjent konsept, men da med plass-støpte pæler. Da må man borre et hull for hver enkelt pæl for så å etterfylle med betong. Dette er tidkrevende arbeid hvor man må håndtere løsmasser som ikke alltid er like enkelt, eksempelvis på gamle fyllinger. Prosjektet begynte derfor å se på om det var mulig å modifisere en standard betongstøpt pæleskjøt på en måte som gjør monteringen raskere uten at det går utover bæreevne, sier Lodve Berre, Business Development Manager i NTNU Technology Transfer.

– Der man har prøvd dette før har man brukt ferdigstøpte pæler hvor sløyfene blir etter-montert. Da må man legge sløyfene manuelt til slutt, noe som gir ulemper både med tanke på tidsbruk og bæreevne. Dette var bakgrunnen for ideen til å gjøre det på en mer effektiv måte.

Saken fortsetter under bildet:

Siden 2003 har NTNU Technology Transfer skapt samfunnsnyttige produkter og tjenester gjennom bistand til rettighetsavklaring, patentbeskyttelse, forretningsutvikling, prototyping, markedsanalyser, selskapsetablering og lisensforhandlinger for bedrifter i etableringsfasen.

Les «Driven precast concrete geothermal energy piles: Current state of knowledge».

Han forteller at Sadeghi begynte å designe en ny pæleskjøt, gjorde beregninger og fant ut at dette skulle være mulig. Etter å ha designet løsningen tok han kontakt med NTNU Technology Transfer for å høre om det var mulig å ta ideen videre. De så potensialet og er nå ansvarlige for prosjektledelse, forretningsutvikling og kommersialisering av løsningen.

– Før han tok kontakt med oss hadde han snakket med en av Skandinavias største produsenter av pæleskjøter og en av Norges største produsenter av ferdigstøpte betongpæler. Begge virksomheten hadde prøvd seg på lignende løsninger tidligere uten hell, men var positive til denne tilnærmingen. Vi skrev så en søknad til Forskningsrådet om midler til et verifiseringsprosjekt for å utvikle en prototype og for å teste løsningen i praksis.

– Det som skiller denne løsningen fra andre er designet på pæleskjøten og gjennomføringen av slangesløyfene som brukes for å veksle ut varmen i pælen. Dette er gjort på en måte som gjør at du kan koble de sammen raskt og kvalitetskontrollere slik at risikoen for at noe går galt under driving av pælen i minimert. I tillegg er den designet på en måte som ikke går utover bæreevnen, sier Berre.

Maksimale lengde på ferdigstøpte betongpæler er normalt mellom 12 og 15 meter på grunn av transport. I Norge brukes det normalt 12 meter lange pæler.

– I hver ende av tradisjonelle pæler er det en skjøt som kobler pælene sammen. Dette er tidkrevende og produserer avfall som må håndteres på byggeplassen. En annen utfordring er at grunnvannet er høyt i Skandinavia og man må bruke stål-casing rundt for å holde grunnvannet utenom hullet før man støper.

– For alle praktiske formål er vår løsning lik standard betongpæler. Det som skiller de, er de ferdigmonterte plastikkslangene innvendig som gjør at man kan utvinne geotermisk energi. Ferdigstøpte pæler med prefabrikkerte varmesløyfer er utvilsomt billigere og raskere å montere, sier Berre.

Saken fortsetter under bildet: 

Etter at støtte fra Forskningsrådet og avtaler med industrielle partnere kom på plass begynte de med testing.

– Vi har holdt på i 18 måneder med et par iterasjoner av prototyper og etter hvert testing. Vi har støpt pæler med løsningen og ser at de strukturelt er like sterke som standard pæleskjøter. De har bestått «blow-test» som innebærer tusen slag på toppen og «bending-test» som innebærer at man har trykk på de for å se når de knekker. Vi har også kjørt trykktester for å se at slangesveisen i koblingene holder. Pælene har nå gjennomgått testing for CE-merking og innfrir de samme kravene som stilles til tradisjonelle pæleskjøter.

– For kort tid siden satte vi to pæler på forskjellige plasser for å kjøre felt-testing. Prosjektet skal gå over seks måneder for å se hvor mye varme og kulde vi får ut av anleggene, sier Berre.

Siden man uansett må fundamentere et bygg er det en ekstra bonus å kunne hente ut oppvarmings- og kjølebehovet fra arealet som brukes.

– En utfordring med jordvarme er at tradisjonelle anlegg tar plass og kan skape arealkonflikter, spesielt i tette byområder. Vanlige jordvarmeanlegg har også store investeringskostnader, i tillegg til fundamenteringen av bygget. Denne løsningen bruker bare grunnarealet til bygget og er tjent inn i løpet av få år. Vi løser flere utfordringer med samme løsning, sier han.

Berre forteller at kommersialiseringsmodellen begynner med patentbeskyttelse før den lisensieres ut til eksisterende industriaktører. 

– Det å starte et helt nytt produksjonsselskap er ekstremt kapitalkrevende, ikke minst med tanke på behovet for en ny fabrikk. Det er bakgrunnen for at vi ser etter lisenspartnere for serieproduksjon. Vi er nå i innledende forhandlinger med en aktør og ser etter andre. Løsningen er like aktuell eksempelvis Asia og USA som i Europa, men det er ikke gitt at en og samme partner kan ta løsningen globalt.

– Vi jobber også aktivt mot entreprenører for å få satt i gang pilotprosjekter i konkrete byggeprosjekter. Siden slike prosjekter får betydelig Enova-støtte blir det også kostnadseffektivt for entreprenør og byggherre, sier han.

Han forteller at produksjon og installasjon av pæler går gjennom en komplisert verdikjede. 

– Først har du et firma som produserer pæleskjøten som selges til de som produserer betongpælene. Disse blir så kjøpt av en entreprenørene som leier inn et fjerde firma som gjennomfører selve pæledrivingen.

– Det som kreves, utover den vanlige installasjon, er at du i tillegg til å koble skjøten mekanisk må koble sammen slangene. For å gjøre dette så enkelt som mulig har vi valgt å bruke standard VVS-verktøy som man bruker når man jobber med «rør-i-rør». Det gjør at man enkelt kan sveise sammen slangene med vanlige VVS-verktøy. Selv med en komplisert verdikjede krever ikke selv installasjonen spesiell kompetanse, sier han.

Han forteller at løsningen ikke bare gir besparelser på oppvarmingen, men at den også reduserer lasten i strømnettet.

– Vi vet at strømnettet i i Norge vil bli tungt belastet i årene som kommer. Allerede i dag er det enkelt områder i Norge hvor man er på grensen til hva nettet kan håndtere. Normal last går fint, men topplasten kan være et problem i deler av nettet. Den reduseres drastisk når man tar ned effekten man trenger til oppvarming med 60 til 80 prosent per bygg. Vi tror derfor geotermiske pæler kan spille en viktig rolle for å avlaste strømnettet.

Når kan vi se løsningen installert i et byggeprosjekt?
– Det er vanskelig å si når vi har det første byggeprosjektet klart, men vi er i samtaler med flere aktuelle entreprenører, avslutter Berre.