Tilbake til søkeresultatene

STIPINST-Stipendiatstillinger i instituttsektoren

Stipendiatstilling 2 SINTEF (2021-2023)

Tildelt: kr 4,2 mill.

Termisk energilagring gjør det mulig å koble forbruk av varme fra produksjon. Denne egenskapen er viktig i energinettverk som baseres på ustabile kilder slik som sol og vind. Tilgang på energi fra et varmelager i perioder med lav produksjon, kjent som lastforskyvning, eller bruk av lagret varme for å redusere belastningen på infrastruktur i perioder med høyt forbruk er to viktige evner som muliggjøres av termisk energilagring. Med andre ord vil det si at teknologi for termisk energilagring er nøkkelen for fremtidens grønne energisektor. Termisk energilagring er ikke et nytt konsept, mennesker har gjennom historien funnet måter å lagre energi på. Steiner lagt i bål har blitt benyttet for å holde varmen gjennom kalde netter. På moderne industriell skala derimot har teknologien ikke blitt utnyttet til sitt fulle potensial. Termisk energilagring i form av latent varme utnytter den store mengden energi som forbindes med faseovergangen i et stoff. I en energilagrings kontekst er det faseovergangen mellom fast og flytende som er relevant, og stoffene som benyttes til dette kalles faseovergangsmaterialer (PCM). En av de viktigste egenskapene til denne prosessen er at temperaturen forblir uendret. Dette er spesielt interessant for varmegjenvinning fra industrielle prosesser, da selv kilder med lav temperatur kan lagres. For tiden er termisk energilagring dominert av varmtvannstanker. Slike systemer baserer seg på følbar varme, det vil si at temperaturen i lageret øker desto mer varme som lagres. Det er derfor en begrenset mengde varme som kan lagres før temperaturen blir uhåndterlig. Latent varmelagring har derimot evnen til å lagre mer varme på moderate temperaturer og krever mindre volum av lagringsmateriale. Et problem med latente varmelagringsystemer med konvensjonelle varmevekslere er ujevn og lav effekt. Dette skyldes dårlig varmeoverføringsevne i varmeveksleren som skiller PCM og varmeoverføringsmediet (HTF). En løsning på dette problemet er bruken av direkte-kontakt latent varmelagring hvor HTF kommer i direkte kontakt med PCM i lageret. Ved bruk av PCM og HTF som er uløselige i hverandre kan varmeveksleren fjernes og varmen overføres direkte fra et material til det andre. HTF har en egenvekt forskjellig fra PCM og renner gjennom lageret i dråper, drevet av oppdrift. Etter varmen er overført skilles materialene og HTF pumpes tilbake til brukeren. Utfordringen med et slikt system er treg separasjon av HTF og PCM. Når to uløselige væsker blandes på denne måten, har de en tendens til å lage en emulsjon. Rask separasjon av emulsjonen som dannes i lageret er anerkjent som det viktigste problemet som må løses for å videreutvikle teknologien. Målet for dette prosjektet er å utvikle teknologien rundt direkte-kontakt latent varmelagrings systemer. Dette oppnås ved å vurdere og utvikle løsninger for de begrensninger som karakteriserer slike system i dag. Prosjektet innebærer å gjennomføre eksperimenter på et direkte-kontakt varmelagrings system i laboratorieskala. Et slikt system vil konstrueres ved SINTEF sine flerfaselaboratorier, basert på eksisterende kunnskaper om separasjon og strømningsfysikk med uløselige fluider. Mer konkret definisjon av målene er: 1) Utvikling av infrastruktur nødvendig for å gjennomføre eksperimentene ved SINTEFs flerfaselaboratorier. Inkludert konstruksjon og igangkjøring av et lab-skala system som imiterer forholdene til ett reelt direkte-kontakt varmelagrings system. Ved å benytte en modulbasert konstruksjonsmetode og komponenter som lett kan rekonfigureres vil denne infrastrukturen være en plattform for fremtidig forskning på området. 2) Undersøke løsninger som kan benyttes for å redusere tiden som kreves for å separere HTF og PCM. Dette medfører manipulasjon av emulsjonen som dannes i lageret. Målet er å forsikre stabil drift med høy effekt samtidig som god energilagringskapasitet opprettholdes.

Aktivitet:

STIPINST-Stipendiatstillinger i instituttsektoren