Til hovedinnhold
Norsk English

TE-04 Termisk energilagring med PCM

Modellering og bruk av PCM (Phase Change Material - faseovergangsmaterialer) for termisk energilagring

Kontaktperson

PCM-store

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 vha. 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 iverksette 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 (på produktene, i kjøledisken) 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 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 tilsvarende reduksjon i nødvendig topplast for systemet.

Oppgave

Arbeidet knyttes til analyse av termodynamiske data fra karakterisering av faseovergangsmaterialer samt anvendelse av simuleringsverktøy for å kunne utforme og evaluere potensialet for bruk av PCM i ulike applikasjoner og systemer.

Oppgaven er teoretisk og består bl.a. av analyse av termisk ytelse av en rekke kommersielle materialer samt materialer karakterisert ved Sintef Energi. De termodynamiske egenskapene (superkjøling, spesifikk varme, termisk ledningsevne, osv.) vil så brukes til å modellere termisk ytelse av energilager hvor de ulike PCM er implementert. Her vil man fokusere på lagringskapasitet, energitetthet og varmeoverføringskapasitet. Herunder vil det også kunne være nyttig å gjøre en litteraturstudie for å se på ulike løsninger som har vært studert tidligere. Sommerforskeren vil bruke programmerings- og modelleringsverktøy som f.eks. Phyton, Comsol, Ansys og/eller Modelica.

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 å analysere data, utforme modeller både på komponentnivå og systemnivå, og utføre simuleringer. Søkeren bør således kunne beherske programmeringsspråk, fortrinnsvis Phyton, og være kjent med bruk av modelleringsverktøy.

Oppgaven knyttes til prosjektet PCM-STORE (PCM-based low-temperature thermal energy storage for a more sustainable food industry) ved SINTEF Energi.

Bloggartikkel om prosjektet - 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):

  • Programmering (fortrinnsvis Python)
  • Modellering (som f.eks. Comsol, Ansys, Modelica)
  • Energilagring
  • Termodynamikk
  • Materialer og materialanalyser/karakterisering

Medveiledere: Alexis Sevault, Ragnhild Sæterli, Asmira Delic og Fride Vullum-Bruer

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 sommerjobber. 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 14. mars kl 23.59, aktuelle kandidater vil bli kontaktet fortløpende. Vi oppfordrer deg derfor til å søke tidlig.


Se alle sommerjobber i SINTEF Energi her.