Beregnerens metode:
data, formler og kilder

1. Sådan tænker beregneren

Beregneren simulerer et helt år, dag for dag (365 dage), på den angivne placering. For hver dag estimerer den varme- og elbehovet samt produktionen fra solceller og eventuel vindkraft, og kontrollerer, hvordan BioGS-1.0, elektrisk lagring og termisk lagring dækker forskellen. Derefter dimensionerer den anlægget: antal BioGS-1.0-enheder, solcelleeffekt, batterikapacitet og pufferens volumen.

2. Klimadata

Referenceproduktion fra solceller. Beregneren beder PVGIS om udbyttet for 1 kWp med systemtab på 14%. Udbyttet beregnes på vandret plan og korrigeres derefter med de eksponeringsfaktorer, der beskrives længere nede.

Klimanormalisering (kun opvarmning). Graddagene for det typiske år (base 20 °C) divideres med graddagene for 2023, og forholdet, begrænset til mellem 0,8 og 1,3, ganges på varmetabet. Det er nødvendigt, fordi 2023 var varmere end gennemsnittet i store dele af Italien, og opvarmningsbehovet ikke må undervurderes.

Højdekorrektion. Temperaturen fra ERA5 gælder for celler på cirka 30 km, hvis gennemsnitlige højde kan afvige fra stedets. Højdeforskellen mellem celle og sted, ganget med en gradient på 0,45 °C pr. 100 m, korrigerer temperaturen (korrektion begrænset til mellem -4 og +8 °C).

Italiensk klimazone. For steder i Italien udleder proxyen klimazonen (A-F, DPR 412/93) ud fra graddagene for det typiske år.

3. Varmebehov

3.1 Rumopvarmning

Forenklet døgnbalance, inspireret af EN ISO 13790 og EN ISO 52016:

Q = max(0, H × 24 × (T indendørs − T udendørs) × klimafaktor − η × (interne tilskud + solindfald))

• H: bygningens specifikke varmetab, i W/K = h_spec × areal × formfaktor × højdefaktor.
• T indendørs: 20 °C, eller den måltemperatur, brugeren har angivet.
• Interne tilskud: 3 W pr. m² areal.
• Solindfald: daglig solindstråling × 0,03 m² ækvivalent solareal pr. m² areal (vinduer cirka 15% × solfaktor 0,6, med skygge og orientering).
• η: udnyttelsesfaktor for tilskuddene, med parameter a = 4 (bygning med middel termisk masse).
• Højdefaktor: gennemsnitlig højde / 2,7 m, begrænset til mellem 0,85 og 1,3.

Isoleringsniveau (h_spec i W/m²K, kalibreret på et fritliggende hus på cirka 100 m² i to etager, med udgangspunkt i TABULA/EPISCOPE og de italienske og europæiske lovkrav):

Energiklasse i APE (italiensk energimærkning, kun steder i Italien). Hvis den er angivet, har den forrang over isoleringsniveauet. Klassen er relativ til en referencebygning (DM 26/06/2015), så h_spec = 1,1 × forholdet mellem EPgl,nren for klassen og for referencebygningen (midtpunktet af intervallet), derefter ganget med en klimazonefaktor og begrænset til intervallet for isoleringsniveauerne.

Zonefaktoren afspejler, at APE-referencebygningen har mindre strenge krav i de varme zoner (U-værdier 2019/2021, DM 26/06/2015).

Bygningstype (andel af den varmetabende klimaskærm i forhold til det fritliggende hus):

Oplyst varmeforbrug. Hvis brugeren angiver sit årlige varmeforbrug, har denne værdi altid forrang over modellen og fordeles over dagene med den fysiske models sæsonform.

3.2 Varmt brugsvand og husholdningsapparater

• Varmt brugsvand: 50 liter pr. person pr. dag, opvarmet til 45 °C, fordelt jævnt over året. Temperaturstigningen tager udgangspunkt i vandforsyningens temperatur, tilnærmet med stedets gennemsnitlige årlige lufttemperatur (begrænset til mellem 5 og 22 °C).
• Vaskemaskine og opvaskemaskine: 100 og 150 cyklusser om året pr. person, 15 og 10 ækvivalente liter pr. cyklus, med en gennemsnitlig vasketemperatur på 50 °C. Det antages, at vand forvarmet af pufferen er tilgængeligt op til 40 °C: denne andel er en termisk belastning, resten forbliver elektrisk.
• Antal personer: hvis det ikke er angivet, antages 3 personer.

3.3 Pool og drivhus

• Pool: 200 kWh termisk pr. m³ om året, koncentreret i sommermånederne, plus 20 kWh el pr. m³ om året til recirkulation og filtrering, jævnt fordelt over året.
• Drivhus: fysisk beregning dag for dag, kWh = U × areal × (T mål − T udendørs) × 24 / 1000, med U i W/m²K lig med 6,2 (enkeltlag), 4,0 (dobbeltlag), 3,4 (stiv beklædning), ud fra værdier fra Rutgers Cooperative Extension.
• Hvis det oplyste forbrug allerede omfatter pool eller drivhus, ændres det samlede årlige forbrug ikke: modellen bruger dem kun til at give grafen den korrekte sæsonform.

4. Elbehov

• Basisforbrug: er det årlige elforbrug, som brugeren har angivet. Hvis det ikke er angivet, estimerer beregneren det: 300 kWh plus 900 kWh pr. person.
• Belysning: 8% af basisforbruget omfordeles over dagene i forhold til stedets reelle mørketimer, beregnet med en astronomisk formel ud fra breddegrad og dag på året (håndterer også midnatssol og polarnat). Den daglige faktor er begrænset til mellem 0,3 og 3. Det samlede årlige forbrug ændres ikke.
• Elbil: 0,18 kWh pr. km, jævnt fordelt hele året, hvis det ikke allerede indgår i det oplyste forbrug.
• Aircondition: kun hvis brugeren angiver at have det og oplyser det kølede areal. Kølebehov = 0,035 kWh pr. kølet m² pr. kølegraddag (tærskel 26 °C), ganget med stedets solfaktor og divideret med en SEER på 3,2.
• Poolrecirkulation: se afsnit 3.3.
• Landbrugsvirksomhed: i månederne maj-september lægges belastningerne fra pelletering og tørring til (se afsnit 7).

5. Solceller, vindkraft og lagring

Solceller. Den daglige produktion er PVGIS-udbyttet for 1 kWp ganget med den installerede effekt og med en eksponeringsfaktor:

Basisudbyttet er PVGIS-udbyttet på vandret plan, og gevinsten fra hældningen indregnes ikke: det er et forsigtigt valg, som har tendens til at undervurdere produktionen fra et skråt tag med nogle få procentpoint.

Hvis det tilgængelige areal er angivet, begrænses solcelleanlægget til 1 kWp pr. 5 m².

Vindkraft. Det er et valgfrit supplement: den installerede effekt fastsættes af brugeren. Udbyttet stammer ikke fra en historisk vindserie, men fra tre kategorier af vindforhold på stedet.

Elektrisk lagring. Kapaciteten er den mindste, der fjerner det årlige elunderskud, med et minimum på 5 kWh og et maksimum svarende til det mindste af 60 kWh og to dages gennemsnitligt forbrug. Hvis grænsen nås, angiver resultatet det.

6. BioGS-1.0 og døgnsimulering

Produktdata brugt i beregningen (reelle driftsforhold):

BioGS-1.0 kogenererer altid varme og el sammen i et fast forhold: de to outputs kan ikke vælges uafhængigt af hinanden.

Driftsrækkefølge for hver dag:

1. Solceller og vindkraft dækker først elbehovet.
2. Et eventuelt vedvarende overskud oplader først batteriet, op til dets ledige kapacitet.
3. Det resterende overskud omdannes til varme, op til dagens varmebehov og aldrig ud over det.
4. Den varme, der stadig mangler, produceres af BioGS-1.0. Samtidig genererer det den tilhørende el, som dækker det resterende elunderskud. Antallet af driftstimer bestemmes af varmen (varmeprioritet) eller af elbehovet, hvis dette kræver flere timer.
5. Et eventuelt resterende elunderskud dækkes fra batteriet, og hvis det ikke rækker, forbliver det som forbrug fra nettet.

Batteriet fører sin ladetilstand videre fra den ene dag til den næste (det er det eneste sted i beregningen, hvor dagene ikke er uafhængige), med udgangspunkt i et stationært niveau opnået ved en første gennemgang af året. Da overskuddet først oplader batteriet, bliver en mindre del til varme, og BioGS-1.0 kører nogle timer mere.

Dimensionering.

• BioGS-1.0-enheder: det mindste antal, hvor de krævede driftstimer på hver dag i året ikke overstiger 24, med batteriet dimensioneret til dette antal enheder.
• Solceller: den mindste effekt, som med batteri inden for autonomigrænsen fjerner det årlige elunderskud (tolerance 0,05 kWh/år), fundet ved halvering af intervallet. Beregneren angiver også den dag på året, der bestemmer denne dimensionering.
• Puffer: volumenet udledes af den maksimale daglige forskydning mellem produktion og varmebehov. Der bruges en typisk timeprofil for varmebehovet: 30% mellem midnat og kl. 6, 15% mellem kl. 6 og 9, 15% mellem kl. 9 og 18, 40% mellem kl. 18 og midnat. Solcelleoverskuddet er koncentreret mellem kl. 11 og 15; BioGS-1.0 kører én sammenhængende cyklus, med et starttidspunkt valgt til at minimere forskydningen. Litrene udledes med en temperaturforskel på 25 °C og 1,163 Wh pr. liter og pr. °C.

7. Landbrugsvirksomhed: fra biomasse til pellets

Landbrugsforløbet vurderer, om virksomhedens restprodukt er nok til at forsyne BioGS-1.0.

• Omregning til pelletækvivalent: tørstof = mængde × (1 − fugtighed); pellets = tørstof / 0,9, ganget med et procesudbytte på 95% (formaling plus pelletering). Hvis biomassen allerede er pellets, er udbyttet 1.
• Formaling: træflis 11 kWh/t (findeling); kubber og grene 30 kWh/t (flisning plus findeling).
• Presse: kapacitet på 15 kg/h pr. installeret kW (66,7 kWh/t), 6 nettoarbejdstimer om dagen, den mindste kommercielle størrelse blandt 3, 4, 5,5, 7,5, 11, 15, 18,5, 22, 30, 37, 45, 55 og 75 kW, der gennemfører kampagnen.
• Kampagne: tørring og pelletering i månederne maj-september, hvor der er mest energioverskud.
• Tørring: ned til 14% fugtighed, med 1 kWh termisk pr. kg fordampet vand. Brugeren vælger, om varmen fra BioGS-1.0 skal bruges (lagt oven i varmebehovet) eller naturlig tørring. Tørrerummets ventilatorer optager 3% af varmen.
• Skaller og kerner: klar til brug, uden formaling. De tørres kun, hvis de overstiger 10% fugtighed. De kan højst udgøre 40% af det samlede brændsel (teknisk begrænsning for BioGS-1.0).
• Blanding: først bruges virksomhedens eget restprodukt (ved 2,4 kg/h), til det er opbrugt, derefter indkøbte certificerede pellets A1 eller A2 (ved 2,2 kg/h) for de resterende timer. Beregneren angiver også, hvor stor en del af timerne der dækkes af restproduktet.

Kilder til procesdata: Forest Research UK (2011), "Wood pellets production"; MDPI Sustainability 17(1):140 (2024); MDPI Energies 16(13):4894 (2023); TCPEL, guiden "Biomass Hammer Mill".

8. Biomasse, biochar og CO₂

Værdien er et potentiale for binding og ikke en certificeret kulstofkredit. Der anvendes ingen faktor for kulstoffets permanens: den tilføjes, når yderligere analyser foreligger.

9. Resultatets pålidelighed

Beregneren angiver et pålidelighedsniveau ud fra tre reelle data: elforbrug, varmeforbrug og præcis adresse (med gade eller husnummer).

10. Modellens begrænsninger

• det er et foreløbigt overslag, ikke et udførende projekt;
• driftsrækkefølgen er daglig, ikke timebaseret; timeprofilen bruges kun til at dimensionere pufferen;
• klimaet er det fra 2023 normaliseret på opvarmningen, ikke en prognose;
• vinden er et gennemsnitligt udbytte pr. kategori, ikke en historisk serie;
• vandforsyningens temperatur er tilnærmet med den gennemsnitlige årlige lufttemperatur;
• varmebehovet afhænger af kvaliteten af de indtastede oplysninger om bygningen;
• CO₂-bindingen er et potentiale uden permanensfaktor.

11. Referencer

PVGIS (JRC, Europa-Kommissionen);
ERA5 (Copernicus Climate Change Service, ECMWF);
Open-Meteo;
OpenStreetMap (Nominatim, Photon);
EN ISO 13790 og EN ISO 52016;
DM 26/06/2015 (energiklassificering);
DPR 412/93 (klimazoner);
TABULA/EPISCOPE;
Rutgers Cooperative Extension (drivhusbeklædning).