Publicerad: 2023-05-29
En 3D-printad värmeväxlare i aluminium fylld med fasändringsmaterial, det har professor Viktoria Martin och kollegor från KTH provat fram i labbmiljö. Resultatet är en prototyp med både hög energitäthet och hög effekt. Nästa steg är att göra en installation på försök i ett riktigt ventilationssystem.
– Behovet av lagring är enormt. Vi kommer behöva en mix av lagringstekniker och använda olika lösningar för vad som är bäst i specifika fall. Och det finns mycket att hämta på användarsidan för att flytta behovet av värme och kyla i tid när vi ska integrera fluktuerande, förnybara energikällor, säger Viktoria Martin.
Material som ändrar fas, exempelvis is som smälter till vatten, ger tillgång till stora mängder energi. Den möjligheten är vad Viktoria Martin, professor i energiteknik vid KTH, har försökt dra nytta av i ett Termoprojekt för att skapa ett kombinerat värmelager och värmeväxlare som har luft som värmebärare.
– Med fasändringsmaterial handlar det om att få in så mycket termisk energi som möjligt i en begränsad volym. Det utvecklingsspåret kommer bli viktigt för elektrifieringen och för att göra hela energisystemet så klimatsmart som möjligt, säger Viktoria Martin, som kommer att presentera sitt projekt på Termowebbinariet den 8 juni.
Tidigare försök att byta fas och använda luft som värmebärare har inte fungerat så bra, eftersom luft inte har så bra värmeegenskaper, enligt Viktoria Martin. Men vinsten med luft är att man kan undvika en vätskeburen värmebärare.
– Det handlar om att slippa en extra värmeväxling, säger Viktoria Martin.
En utmaning med fasändringsmaterial är att de visserligen kan lagra mycket värme, men att de är isolerande in mot kärnan och därmed leder värme dåligt.
– Så effekten, hur snabbt man kan få ut energin, är ofta ganska dålig. Vi har därför jobbat med minikanaler för att luften ska få stor kontaktyta när den strömmar genom fasändringsmaterialet, säger Viktoria Martin.
I projekt har de använt aluminium och låtit 3D-printa olika prototyper av batterier för värmeväxling och fyllt dem med ett fasändringsmaterial som smälter och stelnar vid cirka 20 grader. Batteriet är till 80 procent fyllt med fasändringsmaterial, resten är minikanalerna, vilket ger stor yta för värmeväxling.
Tanken är att slutprodukten ska kunna placeras i exempelvis ventilationskanaler, för att kunna laddas nattetid med kyla och användas för kylning på dagtid. Andra användningsområden är till exempel i bilar. För en elbil kan det ge ökad räckvidd om det elektriska batteriet inte behöver användas lika mycket för att skapa komfortkyla inne i bilen.
– Vi har fått fram en hög energitäthet, cirka 40 kWh per kubikmeter vilket är ungefär tre gånger mer än i kallvattenlager. Även effektprestandan är god, vi har nått 17–26 kW per kubikmeter, säger Viktoria Martin.
Nästa steg är att söka finansiering för att kunna göra en installation på försök i ett riktigt ventilationssystem, för att göra tester i praktiken.
Vilka är de största utmaningarna för att lagring ska utvecklas och bidra mycket till energisystemet?
– Framför allt handlar det om att kunna se att energitjänsterna finns i ett system, och inte titta separat på produktion, transmission och så vidare utan få till sektorkopplingen. Där spelar lagring stor roll. Dessutom är policysidan viktig. Till exempel bör inte lagringstjänster dubbelbeskattas, både när man köper el för att ladda ett batteri och sedan när man levererar energitjänsten. Det skulle ställa till det för lönsamheten.
Vad tror du om framtiden för lagring med fasändringsmaterial?
– Sverige har satsat länge på fasändringamaterial men inte kommit till kommersiell implementering. Det är dags för testbäddar så att vi visa vad tekniken går för.
Pågående
I december inleds ett nytt Termoprojekt för att optimera industriella värmepumpar med naturliga köldmedier. Forskare från KTH ska ta fram värmeväxlare som minimerar köldmediefyllningen – och samtidigt bibehåller hög termisk prestanda. Projektledaren Jens Fridh hoppas att projektet kan få stor betydelse för att få bort fossila bränslen inom Europas fjärrvärmesektor.
Avslutad
Projektet ska demonstrera och utvärdera en ny typ av energilager baserat på ett nanobelagt salt i en fiberväv. En prototyp för värmelagring ska tas fram hos Ahlstrom-Munksjö Paper med en värmeeffekt på 6 kW och en lagringskapacitet på 20 kWh.
Pågående
Projektet ska accelerera omställningen till smarta energisystem och energieffektiv teknik för lågtemperaturvärme och högtemperaturkyla, LTV/HTK-system. Med hjälp av maskininlärning ska projektet utveckla reglersystem som löpande förbättrar sig självt.
Pågående
Projektet ska öka förståelsen för tvåfasströmning vid förångning och kondensation i platta kanalgeometrier, av liknande typ som som är vanliga i plattvärmeväxlare. Ett av de konkreta målen är att visa upp kanaler som kan öka värmefaktorn med minst 10 procent.
Pågående
Det internationella projektet Recoin ska utveckla ett system för att effektivt lagra värme och kyla i grupper av borrhål. Tillsammans med partners från Tyskland och Schweiz ska KTH och Bengt Dahlgren Stockholm Geo ta fram ett system för prediktiv styrning.
Avslutad
Projektet studerar hur förväntat kylbehov kommer att utvecklas hos nya och framtida stadsdelar bestående av Nära Noll Energi-Byggnader (NNEB) då den termiska prestandan hos klimatskärmen kommer att förbättras.
Avslutad
Målet med projektet har varit att utarbeta system för säsongslagring av överskottsvärme producerad vid KVV Filborna i Helsingborg.
Avslutad
Projektet projekt fokuserar på energianvändning och energieffektiva lösningar för ett typiskt skol/campusområde i den besökta regionen i Kina. Som referensfall användes värme- och varmvattensystemet i ett studenthem på ett campusområde beläget i staden Guiyang.
Pågående
Projektets syfte är att utveckla och förbättra den kunskap som krävs för säker användning av brandfarliga köldmedier i kyl- och värmepumpsystem.
Avslutad
Projektet avser att experimentellt verifiera metoder med syfte att få hög systemeffektivitet hos CO2-baserade kyl- och värmepumpssystem då dessa system förväntas att öka de kommande åren som följd av implementering av F-gasförordningen.
Termoprogrammets nya etapp 2 gick som en röd tråd genom konferensen Värme- och kyladagen som arrangerades i Stockholm den 13 november. Den öppnades av Energimyndigheten, som påminde om värme och kylas viktiga roll i energiomställningen. Omkring 120 personer var på plats, klart fler än Termoprogrammets tidigare konferenser.
Energimyndigheten vill påskynda omställningen till ett hållbart och robust energisystem. Myndigheten har utlyst 45 miljoner kronor för etablering av innovationskluster.
– 3D-printing är en fantastisk tillverkningsmetod, den öppnar för geometrier som inte varit möjliga att skapa på ett vettigt sätt tidigare. Det säger professor Björn Palm på KTH, som är mitt uppe i ett Termoprojekt för att utveckla kompakta och effektivare värmeväxlare.
Kemi och materialstruktur på nanometernivå minskar frostbildningen och ökar effektiviteten i luftvärmepumpar, enligt ett Termoprojekt från Rise. Resultatet öppnar för att luftvärmepumpar kan användas i kalla klimat i större utsträckning.
En investering i energieffektivisering på 15 miljarder kronor kan spara elkonsumenterna närmare 100 miljarder kronor per år, genom minskad och flyttad elförbrukning. Flexibel drift av vattenburna värmepumpar kan tillgängliggöra mer än 10 procent av Sveriges maximala effektbehov en kall vinterdag. Den uppskattningen gör Björn Berg, vd på Ngenic.
85 procent mindre fel för ett beräkna det dimensionerande effektbehovet i ett fjärrvärmenät, det uppger Johan Kensby på Utilifeed att de kan uppnå. Med deras metod vill de hjälpa energiföretag att fatta klokare investeringsbeslut.
I år fyller uppvärmningsbranschens Färdplan för fossilfri konkurrenskraft fem år. De lägst hängande frukterna är genomförda inom värmebranschen, det som återstår är både svårt och dyrt. Det säger Kjerstin Ludvig från Profu som på nästa Termowebbinarium presenterar de största utmaningarna för branschen att bli fossilfri.
Tekniska Verken i Linköping och företaget Hydroc har testat att skapa sprickor i berggrunden för att skapa ett värmelager till fjärrvärmenätet. Pilotprojektet har gått enligt plan, nästa steg är att utöka spricksystemet och höja temperaturerna. Om allt funkar kan lagret vara i full drift om två år.
Digitaliseringen öppnar för nya affärsmodeller och energidelning. Utmaningarna ligger i regelverk som hindrar effektivt utnyttjande av data från värmepumpar. Det anser Davide Rolando från KTH, som presenterar ett Termoprojekt om internet of things på nästa Termowebbinarium den 5 december.
Med maskininlärning har Qian Wang och hans kollegor på KTH skapat en modell för att prognosticera efterfrågan av värme i bostadsområden. Men han vill se mer samarbete mellan forskare och fjärrvärmebolag för att kunna förstå hur nya affärsmodeller kan integreras i branschen.
Den 13 november arrangerar forskningsprogrammet Termo en heldagskonferens om värme och kylas roll i energiomställningen i Stockholm. Under dagen kommer resultat från forskningsprojekt både inom och utom Termo att presenteras, liksom nya projekt från Termos programförlängning varvat med externa talare. Anmälan är nu stängd.
Ta del av resultat från projekt som utvecklar luftvärmepumpstekniken genom att minska frostuppbyggnaden och utnyttja 3D-utskrift för att skapa innovativa värmeväxlare.
Kom och lyssna på hur fjärrvärmeföretag kan optimera sina investeringar respektive potentialen för flexibilitet i befintliga värmepumpar.
Vid detta tillfälle får du ta del av två projekt om färdplan för fossilfri uppvärmning och en ny generation av underjordiskt värmelager.
Webbinarium där internet of things för värmepumpar och maskininlärning för fjärrvärme presenteras.
Den 19 oktober kommer Termodagen 2023. Forskare inom värme och kyla har stor betydelse för att sprida kunskap till politiska beslutsfattare och samhället i stort. Kunskapen som kommer fram inom Termo ska bidra till att utforma framtidens energisystem. Under den här dagen vill vi öka engagemanget och möjligheten till samverkan.
Digital workshop där Energimyndigheten informerar om sina tankar kring strategin för framtidens värme och kyla.
Ett webbinarium som presenterar hur olika tekniker för energilagring bättre kan utnyttja förnybara energikällor
Ett webbinarium som presenterar värme, kyla och flexibilitet som en del av framtidens energisystem.
Flera av Termoprogrammets projekt anknyter till teknologier som främjar sektorkoppling och flexibilitet i systemet – till exempel värmepumpar. Det belystes under det här webbinariet.
