Publicerad: 2024-05-03
– 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.
Exakt hur en värmeväxlare är uppbyggd, dess geometri, har stor betydelse för hur effektiv den är. Björn Palm, professor på avdelningen för avdelningen tillämpad termodynamik och kylteknik på KTH, undersöker i ett Termoprojekt hur 3D-printing kan användas för att skapa geometrier som ger bättre värmeövergångstal och kompakta och effektiva värmeväxlare.
– Man kan påverka värmeöverföringen genom att låta strömningen i värmeväxlare gå via ovanliga former av kanaler. Tanken är att försöka hitta geometrier som ger hög värmeöverföring men rimligt tryckfall. De geometrier vi testar nu är för att få fram en stor area men liten volym, vilket ger kompakta värmeväxlare, säger Björn Palm.
Under nästa Termowebbinarium den 10 juni kommer han att presentera projektet, som ska avslutas vid årsskiftet 2024. Hittills har projektet undersökt olika typer av grundstrukturer och valt ut några att gå vidare med. Nu gör de datorsimuleringar och har även tillverkat en första värmeväxlare för att kunna testa strukturen och beräkningarna.
Vad är det mest spännande i projektet hittills?
– Vi har fått en del erfarenheter av metodens möjligheter och begränsningar. Det finns mer att göra kring tekniken, till exempel blir inte ytorna perfekt släta. Det kan vara både en fördel och en nackdel, men man kan alltså inte välja en slät yta, säger Björn Palm.
Det finns även en begränsning i hur tunna väggar man kan göra. Än så länge går det inte att göra lika tunna väggar som exempelvis plåtväggar i en traditionell plattvärmeväxlare.
– Men tekniken går hela tiden framåt. De 3D-printers vi använder nu är bättre än de vi hade för tre år sedan. Vi samarbetar med vår granninstitution Produktionsteknik här på KTH.
Vilka är de största utmaningarna?
– Än så länge är tillverkningen dyrare än andra tekniker, så priset är en utmaning. Men i exempelvis flygindustrin används redan 3D-printing för värmeväxlare.
Vad hoppas du kunna få för resultat när ni är klara?
– Vi vill kunna visa att tillverkningstekniken fungerar, och även peka på en struktur som på något sätt är optimerad och ger mer kompakta värmeväxlare och effektivare värmeövergång.
När du tittar i kristallkulan för värmepumpars respektive fjärrvärmens roll, vad tänker du då?
– Vi är så vana vid tanken att det är bränsle som är källan till energi, att man utgår från ett bränsle som man gör el av. Men när det fossila försvinner blir det väldigt stor konkurrens om biobränslet, så priserna kommer bli mycket högre. Min spaning är därför att fjärrvärmebranschen kommer få svårt att använda biobränsle, så den energi vi använder kommer huvudsakligen komma från sol, vind, vatten och kärnkraft. Jag tror därför att vi kommer ha många fler stora värmepumpar i fjärrvärmenäten.
Ser du optimistiskt eller pessimistiskt på framtiden?
– Det är svårt att vara optimist tycker jag. Det finns absolut möjligheter, problemen är inte olösliga, men det är ett pedagogiskt problem att övertyga människor att vi kan ha en bra framtid utan fossil energi. Det är politikernas uppgift att förklara, men jag tycker att de är på väg att misslyckas. Politikerna måste naturligtvis få information från forskarsamhället, och det får, men politikerna verkar inte ha förmågan att ta till sig behovet av förändring.
Vill du delta på webbinariet 3D-printning och nya ytmaterial – vägen mot framtidens värmeväxlare? Anmäl dig här.
Läs mer om projektet 3D-printing av värmeväxlare.
Pågående
Projektet "Uthållig geotermisk energi för framtiden" ska utveckla maskininlärningsmodeller för akvifär termisk lagring, ATES. Målsättningen är att förbättra drift och styrning av geotermisk energi.
Pågående
Vilken roll spillvärme från små modulära reaktorer och traditionell kärnkraft kan spela i framtidens fjärrvärmesystem ska Rise undersöka i projektet Nuceheat. Analysen görs ur energisystemperspektiv på både lokal och nationell nivå.
Pågående
Hur ska värmeöverskottet från omvandlingen av el till vätgas, motsvarande fyra gånger Sveriges fjärrvärmeenergi, nyttjas bäst i framtida investeringar nationellt och på EU-nivå? Det ska Anders Wickströms projekt Hycogen 2 djupanalysera.
Pågående
Maria Eidenskogs projektgrupp ska undersöka potentialen i generativ AI för att skapa syntetiska data över hushålls energianvändning. Projektet syftar till att ge mer exakta energiprognoser på olika systemnivåer och samtidigt utveckla metoder för ansvarsfull användning av AI.
Pågående
Intresset för små modulära reaktorer växer och att integrera SMR i det svenska energisystemet kan bidra till att reducera utsläppen av växthusgaser. I ett projekt ska man hitta sätt att kombinera reaktorerna med termokemiska processer för att producera förnybara råvaror till stålindustrin.
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.
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.
Hur kan social hållbarhet påverka fjärrvärmens affärsmodeller? Det är en av frågeställningarna i ett av flera internationella projekt som IEA-DHC startat. "I framtiden levererar man andra värden än uppvärmning. Företagen blir någon form av samhällsaktörer", säger projektledaren Kristina Lygnerud, adjungerad professor Energivetenskaper vid LTH.
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.
Energimyndigheten förlänger forsknings- och innovationsprogrammet Termo med minst fem år. Myndigheten satsar 160 miljoner kronor på att finansiera forskning om hur värme- och kylasektorn kan snabba på omställningen till ett robust och hållbart energisystem. Två nya områden i programmet är försörjningstrygghet och värmeproduktion från kärnkraft.
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.
