Til hovedinnhold

162-7 Faseforandringsmaterialer for kuldelagring

162-7 Faseforandringsmaterialer for kuldelagring

Kald termisk lagring i faseforandringsmaterialer med CO2 kuldeanlegg for økt energieffektivitet og fleksibilitet.

Motivasjon og relevans

Energieffektivisering er ett av de viktigste klimatiltakene vi har i dag, og må ifølge International Energy Agency (IEA) stå for 50% av tiltakene for å stoppe klimaforandringene. Energilagring er ett viktig verktøy på veien til økt energieffektivisering og bærekraftig energibruk. For å nå de globale klimamålene, er det spesielt viktig å øke energieffektivitet i industrien, som består av store enheter med høyt energiforbruk og høye klimagassutslipp. Dette sommerjobbprosjektet er knyttet til FME HighEFF, som er et nyetablert forskningssenter innen energieffektivisering i industrien.

Bakgrunn

Industrielle kuldeanlegg har mange bruksområder og er en viktig del av mange industrielle prosesser og systemer. På grunn av de globale klimautfordringene vi står ovenfor, er det nødvendig å redusere klimapåvirkningen fra kuldeteknisk utstyr og anlegg. Tradisjonelle HFK (hydrofluorkarboner) kuldemedier er sterke drivhusgasser, og EU har vedtatt deres utfasing. Som erstatning benytter man naturlige kuldemedier som ammoniakk og CO2 i kuldeanleggene, som har veldig lav klimapåvirkning.

Industrielle kuldeanlegg, som for eksempel i næringsmiddelindustrien, har et strømforbruk som er direkte koblet til produksjon og behandling av varer i fabrikken. Dette fører til høye topper i strømforbruk midt på dagen, hvor kuldeanlegget arbeider på full kapasitet. Resten av tiden kjører anlegget på del-last, og lavere effektivitet. Dette kan løses ved å integrere et system for kald termisk lagring med kuldeanlegget.

Ved å bruke tilgjengelig kompressorkapasitet i perioder med lavt kjølebehov, kan man bruke kuldeanlegget til å fryse ett faseforandringsmateriale (phase change material, PCM) i ett kuldelager. Når det er høyt kjølebehov i fabrikken, kan man hente kulde fra kuldelageret i stedet for å bruke kompressoren, slik at mediet i lageret smelter. Slik flytter man noe av strømforbruket til kompressorene fra høylastperioder til lavlastperioder, og reduserer effekttoppen. Samtidig utnytter man kompressorkapasiteten bedre og unngår del-lastperioder slik at man kan kjøre anlegget på høy effektivitet over en større del av dagen. For lagring ved temperaturer rundt 0 °C, er vann/is en veldig gunstig lagringsmedium, med høy lagringskapasitet og lett tilgjengelighet.

I kuldelaboratoriet ved SINTEF/NTNU skal det i løpet av våren bygges en testrigg for et kuldelager koblet sammen med et CO2 kuldeanlegg. Denne riggen skal benyttes i oppgaven, hvor målinger og analyse av data fra ulike driftsmodus blir sentralt.

Oppgaven består i å

  • Sette seg inn i problemstillingen.
  • Gjøre målinger i kuldelaboratoriet av kuldelagerenhet.
  • Studere effekten av ulike parametere ved ladning og utladning av kuldelager.
  • Skrive rapport (på engelsk).

Oppgaven er knyttet til to SINTEF-prosjekter; FME HighEFF, samt et internt prosjektet PCM-Eff om faseforandringsmaterialer.

Forutsetninger

  • Interesse for energieffektivitet og utvikling av fremtidens bærekraftige energisystem.
  • Interesse for eksperimentelt arbeid.
  • Grunnleggende kunnskap i termodynamikk og varme- og massetransport.

Medveiledere: Armin HafnerHåkon Selvnes og  Alexis Sevault

Søknadsfristen er utgått.