Til hovedinnhold

TE-03 Termisk energilagring med PCM

TE-03 Termisk energilagring med PCM

Seniorforsker
986 67 654

Eksperimentell karakterisering av PCM (faseovergangsmaterialer) og validering av numeriske modeller

Motivasjon og relevans

I dagens samfunn (både nasjonalt og globalt) er det stort fokus på klimaendringer, både 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. 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 – phase change material) for lagring av termisk energi.  

Bakgrunn

Med implementeringen av mer diskontinuerlig strømproduksjon som vindmøller eller solceller, blir det større behov for lagring av energi slik at sluttbrukeren ikke blir 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 iverksette energilagring, kan effekttoppene i nettet 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 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 bruk av faseovergangsmaterialer (PCM – phase change material) for termisk energilagring 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 og redusere temperaturvariasjoner. En ekstra fordel er at kjølesystemene også kan dimensjoneres etter en lavere topplast og dermed reduseres investeringskostnadene. Figuren nedenfor viser et eksempel på hvordan PCM kan integreres i en fryseprosess og tilsvarende reduksjon i nødvendig topplast for systemet. 

Oppgaven består i:

Arbeidet knyttes til karakterisering av bl.a. PCMs termodynamiske egenskaper og validering av teoretiske modeller som beskriver disse, som er under utvikling ved SINTEF Energi.

Oppgaven består av laboratorieaktiviteter som skal bidra til å karakterisere termisk ytelse av en rekke materialer som kan benyttes til termisk energilagring. Dataene vil så brukes til validering av numeriske modeller som utvikles for å simulere PCMs termodynamiske egenskaper (superkjøling, spesifikk varme, termisk ledningsevne, osv.) og termisk ytelse av PCM når de anvendes i et termisk energilager. Sommerforskeren vil bruke avansert eksperimentelt utstyr som f.eks. differential scanning calorimetry (DSC), i tillegg til en eksperimentell rigg utviklet av SINTEF for testing av PCM i kjøle-/fryseanlegg. 

Sommerforskeren forventes å sette seg inn i hvordan PCM fungerer, foreslå endringer i modellen og i testmetoder. Avhengig av tilgjengelighet til utstyr og antall modeller som skal valideres, kan oppgaven også knyttes opp mot et prosjekt som involverer varmelagring i vedovner ved bruk av PCM. 

Det er en fordel om arbeidet kan videreføres i en prosjekt- og masteroppgave.

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: Solving thermal energy storage challenges in support of a more energy-efficient food industry.

Forutsetninger

Det er en fordel at sommerforskeren har kjennskap til (eller evne til å sette seg inn i):

  • Energilagring
  • Termodynamikk
  • Varmevekslere
  • Materialer og materialanalyser/karakterisering
  • Eksperimentelle forsøk

Medveiledere: Alexis Sevault og Ragnhild Sæterli

Slik søker du

Søknad sendes til: 

Vi trenger søknadstekst, CV og karakterutskrifter samlet i ett pdf-dokument. Hos SINTEF Energi kan du søke på opptil 3 energisommerjobber. Om du søker på flere jobber sender du en samlet søknad.

I tittel-/subjectfeltet skriver du navnet ditt og jobbnummeret på de sommerjobbene du søker på. Søker du på flere ber vi deg skrive jobbnumrene i prioritert rekkefølge (f.eks GT-01, TE-04 ...)

Søknadsfrist er 1. mars, aktuelle kandidater vil bli kontaktet fortløpende. Vi oppfordrer deg derfor til å søke tidlig.