TE-02 Termisk energilagring med faseendringsmaterialer
Motivasjon og relevans
I dagens samfunn (både nasjonalt og globalt) er det stort fokus på klimaendringer, hva som forårsaker disse og hvordan vi kan gjøre noe med det. Fornybar energi, elektrifisering og energilagring er noen av løsningene som vil kunne bidra til at vi forurenser mindre og dermed reduserer klimapåvirkningen vår. Energilagring kan gjøres på mange måter, blant annet elektrokjemisk i batteri eller som termisk energi i varme- eller kuldelagringsmedier. SINTEF Energi jobber med mange former for energilagring, inkludert bruk av faseovergangsmaterialer (PCM) for lagring av termisk energi.
Bakgrunn
Med økende andel av diskontinuerlig strømproduksjon ved f.eks. vindmøller eller solceller, blir det større behov for lagring av energi slik at sluttbrukeren ikke blir negativt påvirket av den varierende produksjonen. Vårt forbruk varierer også i løpet av døgnet og det kan i perioder føre til store effekttopper som strømleverandørene sliter med å dekke. Utbygging av nettet er kostbart og til tider utfordrende. Ved å installere muligheter for energilagring, kan effekttoppene i strømnettet kuttes betydelig og bidra til store besparelser, både økonomisk og for miljøet.
For dagligvarebutikker, matvareprodusenter og -leverandører, er det ofte en utfordring at temperaturene varierer mye under transport, distribusjon og lagring og det kreves mye strøm f.eks. i perioder hvor store parti med mat skal fryses raskt. Store temperaturvariasjoner er også en utfordring ved avising av kjøle- og fryseanlegg, som igjen kan føre til at mat blir ødelagt og må kastes. Ved å ta i bruk termisk energilagring i form av faseovergangsmaterialer (PCM – phase change material) i kjøle- og frysesystemer kan lokale effekttopper reduseres i tillegg til å bidra til mindre temperaturvariasjoner og dermed redusere matsvinn. I forskningsprosjektet PCM-STORE er det nettopp dette som er problemstillingen. Her skal vi utvikle energilagringsteknologi for kjøle- og frysesystemer som kan bidra til å redusere effekttopper i strømnettet og begrense temperaturvariasjoner. En ekstra fordel er at kjølesystemene også kan dimensjoneres etter en lavere topplast og dermed reduserer investeringskostnadene. Figuren nedenfor viser eksempel på hvordan PCM kan integreres i en fryseprosess og hvordan dette vil gi en reduksjon i nødvendig topplast for systemet.
Oppgave
Arbeidet knyttes til karakterisering av faseovergangsmaterialer og anvendelse av disse i ulike små-skala testoppsett.
Oppgaven er hovedsakelig praktisk og består bl.a. av karakterisering av kommersielle materialer samt testing i applikasjoner på lab skala. De termodynamiske egenskapene superkjøling, spesifikk varme, termisk ledningsevne og eventuelt viskositet og termisk utvidelse skal karakteriseres og brukes til å bestemme teoretisk ytelse på systemnivå. Videre vil søkeren gjøre målinger i små-skala applikasjoner for å sammenligne teoretisk og faktisk ytelse. Dataene fra karakteriseringen vil også brukes til å bygge en database over anvendelige PCM-materialer slik at man lettere kan velge beste materiale avhengig av bruksområde. For den rette søkeren vil det også være muligheter for å gjøre modellering hvor dataene fra karakteriseringen kan anvendes til å simulere ytelse for lab-skala applikasjoner. Aktuelle modelleringsverktøy er Phyton, Comsol, Ansys, Modelica og C++.
Søkeren forventes å ha kjennskap til materialers termiske egenskaper og å kunne sette seg inn i hvordan PCM fungerer. Videre vil det være en fordel om hen har erfaring med materialkarakterisering, måling av data både på komponentnivå og systemnivå, og utføre analyser. Erfaring med modellering vil også kunne være en fordel.
Oppgaven knyttes til prosjektet PCM-STORE (PCM-based low-temperature thermal energy storage for a more sustainable food industry) ved SINTEF Energi.
Blogg artikkel om prosjektet PCM-STORE: Announcing PCM-STORE: Cold Energy Storage for the Food Industry
Forutsetninger
Det er en fordel at søkeren har kjennskap til (eller evne til å sette seg inn i):
- Materialer og materialanalyser/karakterisering
- Termodynamiske egenskaper
- Labview og kjøring av laboratorietester i forsøksrigger
- Energilagring
- Programmering (fortrinnsvis Python)
Hovedveileder: Magnus Rotan
Medveiledere: Alexis Sevault, Olav Galteland, Jorge Salgado, Ragnhild Sæterli og Fride Vullum-Bruer
Slik søker du
Søknad, CV og karakterutskrifter lastes opp der du søker.
Hos SINTEF Energi kan du søke på opptil tre sommerjobber. Om du søker på flere sommerjobber sender du en samlet søknad. Jobbnummer for de ønskede jobbene legges som overskrift i søknadsteksten i prioritert rekkefølge (f.eks GT-01, TE-04 ...). Vi gjør oppmerksom på at søkere kan vurderes for andre sommerjobber enn de har søkt på.
Aktuelle kandidater vil bli kontaktet fortløpende. Vi oppfordrer deg derfor til å søke tidlig.
Søknadsfrist er 1. november kl 23.59.
Se alle sommerjobber i SINTEF Energi
