Effektivare lagring
Läs vad forskaren Angela Sasic Kalagasidis, biträdande professor vid Chalmers, har att säga om projektet!
Alla typer av värmeenergi, även gratisenergi, kan lagras för att senare användas vid behov. Traditionellt har lösningen varit vattenbaserade lager. Phase Change Materials, PCM, möjliggör en effektivare lagring eftersom fasändringsmaterial har en flera gånger större kapacitet än vatten. Avsaknad av praktiska projekterings- och dimensioneringsverktyg samt brist på demonstrationsanläggningar har hämmat ett spirande intresse för PCM-baserade lösningar. I Sverige finns ännu bara ett fåtal exempel på installationer där fasomvandlande material har använts i byggnader, då i huvudsak i samband med värmeväxlare.
Förändringsmaterial benämns ofta PCM, vilket är den engelska förkortningen för phase-change material. Det är ett material med en hög smältvärme, som smälter och stelnar vid en viss temperatur. Det gör att materialet är väldigt passande för att lagra och frigöra stora mängder energi. Lämpliga material är exempelvis saltlösning eller vax.
Kyla nattetid avlastar under dagtid
Inom ramen för detta projekt har ett dimensioneringsverktyg för denna typ av lager utvecklats. Verktyget underlättar energi- och VVS-konsulters arbete med att projektera lager för såväl värme som kyla med PCM som energibärare. Det är möjligt att räkna på både dygns- och säsongslagring. Det nyutvecklade verktyget har provats praktiskt i arbetet med att skapa ett innovativt kylenergilager i en byggnad på Chalmers Campus Johanneberg i Göteborg. Kontorshuset A Working Lab, AWL, kommer att tas i bruk under år 2019. Den kyla som nattetid laddas i energilagret avlastar under dagtid fjärrkylanläggningen.
Projekt: Projekteringsverktyg för solvärmelager med fasändringsmaterial Utförare: Chalmers tekniska högskola AB Samfinansiärer: Energimyndigheten, Mark Vävaren 1 Fastighet, Vesam Projektstart: januari 2015 Projektslut: maj 2018 Projektbudget: 4 488 000 kr Projektledare: Angela Sasic Kalagasidis Energimyndighetens projektnummer: 39695-1
I och med att PCM-lager fortfarande är förhållandevis dyra gäller det att säkerställa en effektiv värmeöverföring mellan PCM och omgivande vätska. Hela volymen måste nyttjas samtidigt som man optimerar lagrets utformning efter de temperaturbegränsningar som finns i det system där lagret ska installeras.
Pilotanläggning vid Chalmers
Eftersom det idag saknas experimentella anläggningar för noggranna studier av dessa slag har en separat pilotanläggning utvecklats vid Chalmers. Resultat härifrån kan ligga till grund för designbeslut såsom typ av PCM, massflöde på värmeöverföringsmedel, längd på rör, avstånd mellan rör och antal moduler i ett fullskaligt lager. Pilotanläggningen passar även för optimering av laddnings- och urladdningsförlopp vid integrering av PCM-lager i ett system. Studier av värmeöverföringskoefficienter mellan PCM och rörvägg, superkylningsfenomen och för experimentell validering av simuleringsmodeller planeras också.
Du kan läsa mer om projektet i slutrapporterna:
- För att alternativa energikällor såsom sol- och överskottsvärme, som inte ger en konstant energiproduktion, ska komma till sin fulla rätt krävs möjlighet att lagra energi.
- Fasändringsmaterial (PCM) är effektivare och mer platsbesparande, men samtidigt också dyrare, än vatten för lagring av värme och kyla.
- Effektiv värmelagring kan bidra till en väsentlig minskning av energi- och effektbehov i byggnader.
- Effektbelastningarna utgör en stor del av driftkostnaderna och miljöbelastningen i dagens energisystem. Att genom bland annat värmelagring hålla ned effekttopparna är därför en viktig åtgärd för energi- och miljösmarta lösningar.
- Det dimensioneringsverktyg för PCM-baserad lagring som utvecklats inom projektet syftar till att säkra en kostnadseffektiv och miljömässigt sund investering och drift. Verktyget används redan praktiskt.
Text: Ann-Sofie Borglund