Svensk Energipionjär bygger Vätgas-hus i Göteborg

Hans-Olof Nilsson är ingenjör och f.d. VD från kylindustrin, som efter sin ålder kanske borde vara pensionär men det är han inte alls. I stället har han byggt ett 500 kvadratmeter energiproducerande och elnät-avkopplat hus, där han lagrar sommarens sol som vätgas till vinterns el- och värmeförbruk. På en kylig, klar och solig vårdag bjöd han mig på en visning av det enastående huset i Agnesberg, 10 km utanför Göteborg.
Hans-Olof Nilssons hus sett från nordligt håll. Hans eldrivna Renault Zoe i förgrunden. Solpanelerna finns på den sydliga takytan.
 Hela södertaket är täckt av solpaneler, så kallat BIPV: building integrated PV. Raden i mitten är dom termiska solpaneler från danska Velux, kopplade i 2 kretsar med 10 paneler i varje. De fotoelektriska panelerna från finska NAPS, med en elektrisk effekt på 20 kWp. På fasaden i bildens högra sida ses 3 solpaneler, dessa är BIPV från danska Gaia Solar på 0,8 kWp elektrisk effekt. Gruset framför huset kommer att tas bort och jord fyllas på med gräsmatta ovanpå.   
Naturligt nog, är det taket och fasaden mot söder som producerar mest energi men även på västfasaden finns fotoelektriska paneler som fångar den sena eftermiddags- och kvällssolen. Också dessa är BIPV levererat av danska Gaia Solar. Effekten är 2,0 kWp.
Väggar utomhus täckt med keramiska paneler från tyska Tonality. Inte än så vanliga i Sverige men ganska utbredda i Tyskland. De är värme- och smutsavvisande och får inte frostskador som vanlige tegel.
Kraftcentralen där solpanelströmmen kommer ner och fördelas till husets direktförbrukning, till laddning av batterier (på andra sidan väggen) och till elektrolys av vatten till vätgas. De gula lådorna är kombinerade laddare och inverters på 8 kW styck. Gråa lådor är växelriktare (2 x 12 kW) som först tar hand om husets direkta energibehov och sen när energi finns i överskott, leder ström till gula lådorna som då laddar batterierna. På natten när sol-el inte finns levererar batterierna ström tillbaks till gula lådorna som då fungerar som inverters och försörjer husets elbehov fram till sol-el finns igen. En grå låda relaterar till tre gula och utgör på det sättet ett oavhängigt system – i normal drift är båda systemen aktiva – därmed finns redundans i det centrala el-försörjningssystem. Röda lådan är också växelriktare (3 kW) som hanterar sol-el från fasadpanelerna. El från sistnämnda går direkt till husets förbrukning. Alla växelriktare och inverters är från producenten SMA. Allt montage är utfört av Hans-Olof själv, faktisk är allt montage i hela teknikrummet utfört av Hans-Olof – ganska imponerande tycker jag.
 Batterilager med 144 kWh kapacitet vilket räcker till 5 dygns elförsörjning, dock utan elbilsladdning. När batterierna är 85 % laddade stoppar laddningen och strömmen går istället till elektrolysören, som börjar producera vätgas. Om batterinivån kommer under 35 %, tex efter några molniga dagar, börjar en bränslecell förbruka vätgas från lagret och därvid ladda batterierna och försörja huset med el. Typen av batteri är bly-silikon som är förseglade och inte bildar gaser eller beläggningar på battericellorna som händer i vanliga bly-batterier.
Nyligen byttes den befintliga alkaliska elektrolysören ut mot en ny PEM elektrolysör,  HyProvide P1 från GreenHydrogen (nedre skåpet). Den producerar 1 Nm³ vätgas i timmen och förbrukar då 5,5 kWh el.
Tillfälligt test-vätgaslager som kommer att ersättas av ett 12 vattenkubikmeter lager under våren 2018. Nya lagret uppföres bakom stora stenarna som ses i bakgrunden.
Fundament och väggelement för nya lagret på 12 vattenkubikmeter som då får en kapacitet på 3600 Nm³ vätgas under 300 bars tryck. Med denna kapacitet är framtidiga ökningar i husets förbruk och eventuella vätgas-bilar inräknat. Uppförsel av lagret påbörjas i april/maj detta året och förväntas driftklart under sommaren.
Primära el-centralen, här kan Hans-Olof tima och styra alla kontakter och uttag i huset. KNX-produkter används till att bygga intelligenta och integrerade lösningar i huset. I fall ett av inverter-systemen sviktar kopplas det andra automatisk in. Totalt finns 7 el-centraler i huset. 67 permanenta energi-monitorer övervakor all el-konsumtion i huset. 14 Kamstrup (märket) övervakor allt från varmt och kallt kranvatten till rumsvärme, solfångare och bränslecell. 10 olika parametra från en avancerad väderstation på taket loggas och lagras. På detta sättet ackumuleras data som Hans-Olof kan använda till simulationer och energiberäkningar där han förutsätter olika klimat och väderbeteende. Denna kunskap är en viktig del av Hans-Olofs verksamhet som energikonsult.
En elkvalitetsmätare är online med forskare vid Luleå Tekniska Universitet. På LTU övervakas Hans-Olofs el-produktion, -konsumtion och ovanliga händelser i hans elsystem. Båda parterna har gagn av övervakningen, Hans-Olof vet att det samlas massa data om hans system och det vill vara möjligt att gå tillbaks till en given händelse och se exakt vad som hände, när han tex laddade två bilar på en gång, och startade diskmaskin och slog på värmen (ett tänkt exempel). Likaså samlar forskarna på LTU massa erfarenhet kring vad som händer i elnätet i ett off-grid-hus. Parameter som övervakas är bl.a. AC-kvalitet i förhållande till spänning, frekvens, och dessas stabilitet, dessutom solpanel-produktion och hur husets energisystem som helhet hanterar växlandet mellan direkt konsumtion från sol-paneler, batteri-drift och drift via bränslecellen.
Några av dom centrala värmelagringsenheterna i huset. I bakgrunden tre varmvattenstankar på 1000 liter styck, här lagras 35 C varmt vatten till ett utomhus-avisningssystem i marken under uppfart och gården. Plaströr dras 10 cm under färdig yta och täckas efterföljande av betong och asfalt. Rören värmer upp ytan och is och snö smälts bort. Systemet kör bara för ett tag varje gäng is och snö finns på ytorna. Elliptiska behållaren framför tre tankar är expansionsbehållare som tar hand om eventuella övertryckshändelser. Dom två 400 liter tankar i förgrunden är  varmvattenstankar (VVB) till 50 C hushållsvatten. En gång i veckan hettas vattnet upp till 65 C för att eliminera eventuella legionella-bakterier. En av tankarna säkrar redundans och extra kapacitet i fall varmvattensförbruk tillfälligt är större än normalt. 
Plaströr förberedd till uppfartens och gårdens snö- och issmältningssystem.
Del av gårds- och uppfartsareal som omfattas av avisningssystemet.
I mitten, 13 kW Viesmann värmepump som skördar värme från två geotermiska borrhål som går ner till 180 meters djup. Värmepumpen levererar varmvatten och golvvärme när inte värme från bränslecellen räcker under vintersäsongen från november till och med februari. Värmepumpen värmer också vattnet till dom 3000 liter varmvatten till förenämnde avisningssystem. Varje tank är mycket välisolerad som det förmodligen kan utläsas från utseendet.  
Reserv-dricksvattentank på 500 liter med vattenreningsfilter (blåa behållaren höger). I fall offentlig vattenförsörjning sviktar har hushållet vatten till tre dagar inklusive vatten till elektrolysör. Sistnämnde är mycket viktigt eftersom varje dag utan vätgas-produktion betyder att dussinvis av Nm³ vätgas förlora
Att försörja 500 kvadratmeter bostad och ett utomhus avisningssystem med värme fordrar sitt rörmokeri. Hans-Olof som f.d. ägare och montör i en kylfirma vet hur ett rör drags. Jag är mycket imponerad över kvalitén och detaljen i hans arbete. Dom gråa lådorna under röda handtag är Kamstrup-mätare som mäter termiska kWh- och liter-flöden i rören. Också totalkonsumtion av vatten mätas. Produktionen från termiska solpanelen på taket mätas också. Dom två lådorna med grå front och grönt hus är pumpar som cirkulerar varmt vatten i husets uppvärmningssystem. Den gråa lådan mellan dessa är en värmeväxlare till avisningssystemet utomhus.
”Värme”-växlare till husets kylningssystem (air-condition sommar). Växlaren hämtar kyla från dom två förenämnde geotermiska borrhålen, där temperaturen året runt är 6–7 C.
Husets centrala ventilationsenhet med värmeväxling består av 2 system. Systemet till höger är för bostadsutrymmet och systemet till vänster är för garage och teknikrum. Värmen från utgående luft överförs till inkommande utomhusluft, som därvid får nära rumstemperatur när den blåsas in i husets olika rum. Under sommaren kan inkommande luft kylas från förenämnde borrhål.
Publicerad av
Simon Matthis - 16 maj, 2018

Klockan är 9, jag har just lämnat färjan från Helsingör till Helsingborg. Tyvärr var det inte den nya batterifärjan, hade sett fram till en tur med den, det får bli en annan gång. Kliver på X2000 till Göteborg och är framme lite före 11. Hans-Olof, en vänligt utseende man med blåa livfulla ögon, väntar på mig vid stationen och vi hälsar och pratar lite om sköna vädret medan vi går till parkeringen. Vi drar iväg i hans vita eldrivna Renault Zoe och pratar naturligtvis undervägs om energi, i detta fallet om för- och nackdelar vid vätgas och metanol som energibärare.

Innan länge är vi framme vid hans hus, en ganska imponerande och majestätisk villa i tre våningar, ungefär 8 meter hög.

Vi är framme vid huset, vi stiger ut och Hans-Olof sätter i el-kabeln till bilen. Vi går på det grova gruset runt om villan till södersidan där jag får första intrycket av den primära energikällan till huset – de termiska och fotoelektriska solpanelerna.

Det är tydligt att det pågår byggarbetet på arealen utomhus, en carport kommer uppföras på husets östsida. Vägen fram till huset samt gården kommer att täckas med en blandning av asfalt och markbetong. Huset själv är efter +3 års byggande nu färdigt fast vissa av dom tekniska installationerna kommer att uppdateras inom kort. Mera om detta senare.

De utvändiga väggarna är täckt med keramiska paneler från tyska producenten Tonality. De är monterat på lodräta metallskenor och lämnar ett mellanrum på ungefär 2 cm in till isoleringen. Mellanrummet skapar bra ventilation i väggarna och i konstruktionen och dom är enkla att montera och ta av. Det är praktisk om man behöver dra kabel fram till ex lampor eller kameror.

Panelerna är värme- och smutsavvisande och dom kännas förvåningsvärt kyliga även om vi är nära mitt på dagen nu.

Klart det är ingen slump, att Hans-Olof valde dessa paneler eftersom dom, förutom att vara underhållsfria, reducerar behovet för nerkylning inomhus under sommaren.  

Efter utomhus-inspektionen är det dags att vi kommer till dom nödvändiga tekniska installationer inomhus. Hans-Olof låser upp dörren med en kod och efter ett litet ”klick” kan vi gå in.

I hallen tar vi av oss skorna, mycket fina ljusa golvplattor på golvet. Vi går in i ett enormt vardagsrum som går hela vägen upp till taket. Stora fläktar i taket snurrar långsamt runt och ger en behaglig jämn temperatur i hela rummet. Birgitta, Hans-Olofs fru, sitter på balkongen på andra våningen vid sitt arbetsbord. Hon har ritat husets utseende och planlösningar.

Off-grid vätgas-hus inte väsentligt dyrare än vanligt bygge

Nu, mera än en timme inne i mitt besök tränger frågor sig på, hur mycket teknik krävs för att bygga ett självförsörjande hus i ”ö-drift” och framför allt, hur mycket kostar alltihop?

”Ett typiskt svenskt höghus kostar i genomsnitt 28 000 - 32 000 kronor kvadratmetern” säger Hans-Olof. ”Här är priset faktiskt bara 30 000 kronor” säger han.

Det är förvåningsvärt lågt och ganska imponerande. Det är alltså möjligt att bygga ett modernt ’off-grid’-hus med alla faciliteter och bekvämligheter billigare än dom flesta konventionella höghus. Alla material är i hög kvalitet och eluttagen även ”smarta” och programmerbara via KNX. En del av förklaringen finns naturligtvis i byggnadens storlek – den stora ytan på 500 kvadratmeter jämnar ut priset på alla nödvändiga installationer och på löner till hantverkare och så vidare. Det är rätt att jämföra priset på detta hus med höghus eftersom det är så stort. Ett vanligt enfamiljshus på tex 150 kvadratmeter med samma komfort och tekniska nivå skulle kanske bli något dyrare per kvadratmeter.

Huset kan producera bilbränsle

Nåväl, vi kan ju inte stå här hela dagen, vi går vidare till inomhus-garaget där en elektrisk BMW i3 och en konventionell dieseldriven Volvo står parkerat. Hans-Olof planerar att bytta ut Volvon med en vätgas-driven Toyota Mirai därför att huset i sitt nuvarande läge producerar ett överskott av vätgas på ungefär 800 – 1000 normalkubikmeter årligen. Det är tillräckligt till att Mirai ’en kan köra ungefär 1000 mil.

I garaget finns också spiraltrappan till källaren som utgör husets tekniska hjärta. Vi går ner och som det första ser jag en rad gula, gråa och röda lådor på väggen.

Efter visningen får vi en trevlig lunch på Hans-Olofs glastäckta terrass, här frågar han om det är ok, att det tillfälligt kommer en annan besökande och tittar på huset. Mannen som kommer, är från en firma som gör elektrisk golvvärme, och han förbereder en senare grupp-visning av huset. I dag är han bara på kort visit för att förbereda sig lite innan stora turen.

Hans-Olof och Birgittas hus har fått stort beröm i Sverige och till dels utomlands. Flera grupper från stora bygg- och energifirman, även IKEA, har varit förbi för att lära sig mer om hur ett hus kan drivas i ö-drift. Det kan bli framtiden menar flera stora bolag – vissa ställen kan det vara en fördel att ha ö-drift antigen på enstaka hus eller i ’micro-grids’ där flera hus delar på ett lokalt energisystem utan att vara tillkopplad det ’stora’ svenska elnätet. Totalt har mer än 2500 besökande fått en visning i vätgas-villan.

Vill du gå över till ö-drift själv?

Bekymra dig inte om ovanstående alla tekniska termer och apparat om du tänker att gå ’off-grid’ själv. Inte häller behöver du vara ingenjör med Hans-Olofs imponerande kapaciteter. Han har all kunskap och färdigheter som behövs för att kunna dra och utföra ett projekt som detta huset. Så klart, att detta till trots, är detta huset ett oerhört flott pionjär-arbete och en fantastisk bedrift av Hans-Olof och hans fru. Huset som det står i dag bevisar är det är fullt möjligt att bygga och bo i et ö-drifthus även på svenska breddgrader.

Vätgasdrivet enfamiljshus byggas i Skellefteå

Ett större svenskt energibolag, Skellefteåkraft, har inspirerats av Hans-Olof och påbörjat ett "version 2.0" vätgas-hus i ö-drift som Hans-Olofs. Detta huset är ett normalt enfamiljshus på 150 kvadratmeter och planeras något enklare uppbyggt i sitt energisystem. Inte så mycket redundans och inte helt så ’smart’ och utbyggt i sitt interna elnät – det betyder att priset kan hållas nere men också att byggprocessen i sig själv skulle bli enklare. Skellefteå-huset förväntas färdigt under sommaren 2018.

Hus ledde till konsultbolag specialiserat i solcell och vätgas-bygg

Agnesberg-villan med sitt off-grid energisystem har skapat ett stort intresse i Sverige och utomlands med många besökare. Den första besökaren kom i augusti 2015 och tom mars 2018 har det, som ovannämnd, varit 2505 besökare till huset!

Med anledning av det stora intresset startade Hans-Olof Nilsson, ihop med 2 kollegor, Nilsson Energy AB, och har nu fått uppdrag av kunder att designa, bygga och leverera olika off-grid energisystem.

Beställningar av off-grid system som pågår:

En solcellsdriven off-grid on site vätgasproduktion för en publik vätgastankstation i Mariestad. (världens första...)

 

6st kommunala flerfamiljshus i Vårgårda med 174 lägenheter

Ytterligare 7 projekt av varierande storlek är i pipeline berättar Hans-olof Nilsson, självklart allt off-grid med solceller och vätgas som det primära energisystemet.

 

El- och telekommunikationsingenjör Hans-Olof Nilsson framför sin 500 kvadratmeter sol- och vätgasdrivna villa i ö-drift, i Agnesberg, 1 mil utanför Göteborg. Hans-Olofs professionella bakgrund inkluderar VD i kylfirma, vindkraftsbolag och i dag VD och energikonsult i sin egen firma Nilsson Energy AB.

Hans-Olof Nilssons hus i siffror (årligen):

Energiproduktion

•     Sol-el 22,000 kWh

•     Sol-värme 6,500 kWh

Direkt energikonsumtion

•     Sol-el       7,000 kWh

•     Sol-värme 1,500 kWh

Lagring - Power to Gas

•     Sol-el 15,000 kWh konverteras via vattenelektrolys till 3,000 Nm³ vätgas

•     2,200 Nm³ används till produktion av värme och el (från november till och med februari)

•     800–1000 Nm³ överskott till tankning av en kommande Toyota Mirai vätgas-bil (räcker till ungefär 1000 mil)

Diagram visande husets energiflöden

 

Diagram utarbetat av Hans-Olof Nilsson

_______________________________________________________

Stor tack till Hans-Olof Nilsson för hans generösa framvisning och delande av information. Denna artikel hade i sakens natur inte varit möjlig om inte Hans-Olof hade bjudit skrivande journalisten innanför i detta fantastiska, vackra och inspirerande huset.

 

Av Michael Jensen, journalist