Livscykelanalys av termiskt borrhålslager

Borehole thermal energy storage (BTES) is a technology used to store energy between seasons. It could therefore be a solution to the seasonal mismatch between the use and production of (renewable) energy, which can be used to increase energy efficiency and reduce greenhouse gas emissions. The installation of a BTES system is, however, an ex- tensive procedure that requires the drilling of several deep boreholes. Different drilling methods, mainly down-the-hole (DTH) hammers, can be used to produce boreholes. The decision of drilling method is commonly done from a technical or economic per- spective, without concern for the environment. The aim of this report is therefore to evaluate different drilling methods used for the installation of BTES, in regards to their environmental impact. The potential environmental impact of two different DTH ham- mers, air and water powered, have been compared from a life cycle perspective using life cycle assessment (LCA). The LCA is based on a BTES system in Sweden, consisting of 80 boreholes. The study shows that water powered DTH is preferred when com- paring the impact on climate change, ozone depletion, acidification and freshwater eutrophication, whereas the air powered DTH has a lower impact on water use. The result of the LCA also speaks to the importance of making comparisons from a life cycle perspective, as the largest environmental impact of a BTES stems from its use phase. So even though a smaller borehole size is the aspect that results in the largest difference in environmental impact during the installation process, it can be canceled out by the higher energy consumption during the use phase. The environmental impact from installation and use of a BTES system was also com- pared with a reference scenario, in which district heating was used. The comparison showed that there is a significant benefit with a BTES installation, as compared to a system with district heating. This comparison was, however, only conducted for a European case. Termiskt borrhålslager (BTES) är en teknik som gör det möjligt att lagra energi i marken. Detta kan göras mellan säsonger, vilket innebär att det skulle kunna användas som en metod för att överbygga den säsongsbetonade skillnaden mellan produktion och an- vändning av (förnybar) energi. På så sätt skulle BTES kunna användas för att öka energieffektiviteten och minska utsläpp av växthusgaser. Installationen av BTES är dock en omfattande process som kräver borrning av flera djupa borrhål. Valet av borrmetod görs, i de flesta fall, från ett enbart tekniskt eller ekonomiskt per- spektiv, utan hänsyn till eventuell miljöpåverkan. Syftet med denna rapport är där- för att utvärdera olika borrmetoder utifrån deras miljöpåverkan. Miljöpåverkan från två sorters sänkhammarborrar (DTH), vatten och luftdriven, har jämförts ur ett livs- cykelperspektiv med hjälp av livscykelanalys (LCA). Livscykelanalysen bygger på en svensk BTES installation av 80 borrhål. I detta fall är vattendriven DTH att föredra vad gäller påverkan på klimatet, ozonelagret, försurning och sötvattensövergödning. En luftdriven DTH har dock en lägre påverkan på vattenanvändning. Resultatet av studien understryker också behovet av att fatta dessa typer av installa- tionsbeslut med avseende på hela livscykeln av ett system. Detta eftersom den största miljöpåverkan av BTES kommer från användningsfasen. Så trots att studien visar att en mindre borrhålsstorlek innebär en betydande minskning av miljöpåverkan under installationen, är inte det nödvändigtvis det bästa beslutet ur ett livscykelperspektiv, eftersom en mindre borrhålsstorlek innebär en högre miljöpåverkan under användnin- gen av systemet. Vid en svensk användning av BTES under 60 år är mindre borrhål ändå att föredra för samtliga miljöpåverkanskategorier, det är dock osäkert om det samma gäller på annan plats eller annat tidsperspektiv. Miljöpåverkan från installationen av BTES jämfördes också med ett referenscenario, där fjärrvärme användes för att täcka samma värmebehov. Denna jämförelse utgick från Europeisk användning av både el och fjärrvärme och visade att det då är en bety- dande fördel att genomföra BTES installation.