AKTUELLT | 23 jan 2020

Fasförändring kan rädda energilagringen

Fasförändring kan rädda energilagringen
Foto: Pepe Tan

Saltlagret för kyla vid Working lab i Johanneberg Science Park i Göteborg är igång. Men redan från start fick Chalmersforskarna tampas med att lagret inte kommer upp i projekterad energilagring.

Stora fastighetsägare och energibolag börjar att förbereda sig för tider med större konkurrens om effekt – och därmed höjda kostnader. Redan nu finns många goda exempel på energilagring i batterier, berggrund, vatten och husstommar. Fasförändringsmaterial, PCM (phase-change materials), kan bli ännu ett alternativ. I Energi & Miljö nr 6–7/2018 berättade vi om det planerade saltlagret på Chalmers, Göteborg. – Precis som de få anläggningar som finns i världen, en teknisk högskola i Bergen och en i Australien, har vi haft svårt att komma upp i projekterad energilagring. Nu jobbar vi med att lösa ett problem i taget, berättar Angela Sasic Kalagasidis, biträdande professor vid Byggnadsteknologi/ Arkitektur- och samhällsbyggnadsteknik, Chalmers.

Fasförändringsmaterial förekommer redan i många olika sammanhang. Exempelvis är det grunden i kylkompressorer. Fasförändring innebär att ett material tar upp eller ger ifrån sig energi, när det byter fas. Precis som när vatten blir till is eller ånga. När man talar om PCM som en metod att lagra energi är det oftast i paraffiner och salter. – Vi använder salthydrater, som alltså är en blandning av salter och vatten, säger Angela Sasic Kalagasidis.

Projektet på Chalmers startade först med en liten forskningspilot och sedan i höstas är den fullskaliga anläggningen igång i byggnaden Working lab.
– Orsaken till att vi drog igång det här var att det under de senaste 15 åren kommit många vetenskapliga publikationer på det här området, men få demonstrationer. När tekniken är så väl känd förväntar man sig att se fler anläggningar, men jag har inte kunnat hitta så många, påpekar Angela Sasic Kalagasidis, som driver projektet tillsammans med doktoranden Pepe Tan och docent Pär Johansson.
– Här saknas uppenbarligen kunskapsöverföring. Forskarna har mycket information och är medvetna om begränsningar och material, men jag har inte sett några råd till ingenjörer och projektörer hur de ska göra. Å andra sidan upptäckte vi, när vi började projektet, att de forskningsstudier vi sett inte har tagit hänsyn till systemkraven – vad krävs när en byggnad är i drift, beträffande temperaturkrav och effektuttag?

Saltlösningen, som finns i en stor tank, stelnar vid 9–12 °C. Plaströr är monterade i tanken och fungerar som värmeväxlare mellan PCM-materialet och kylsystemet. Ytterligare värmeväxling sker sedan till Chalmers fjärrkylasystem, KBO. På natten, när kylbehovet i Chalmers byggnader inte är så stort, alternativt att elpriserna är låga, kyls lagret ner. När kylbehovet ökar i Working lab, skickas varmare vatten ner från byggnadens kylsystem, kyls ner i lagret och skickas tillbaka. Lagret kan köras på toppeffekten 40 kW i fem, sex timmar. När lagret är tömt tar kylmaskinerna över hela driften och återladdning av lagret kan ske.

Det som händer i lagret när det kyls är att den flytande saltlösningen kristalliseras.
– Saltlösningen ändrar fas vid 11 °C, men man måste gå in med betydligt lägre temperatur för att den ska börja kristallisera sig. Normalt har vi åtta grader, men ibland måste kylmaskinen producera sex grader för att trigga igång processen, när lagret är tömt. Det är karaktäristiskt för salthydrater att det krävs supercooling vid starten. Man börjar lågt för att starta och sedan kan man hoppa upp till högre temperatur, säger Angela Sasic Kalagasidis. Forskningsstudierna har till exempel jobbat med stora temperaturskillnader, men Chalmersforskarna har i det aktuella projektet i praktiken fått arbeta med betydligt mindre temperaturskillnader.

– Då blir det ännu viktigare att ha koll på hur PCM-materialet presterar, till exempel hur man kan överbrygga supercooling. Vidare kräver det en större kontaktyta för värmeöverföring mellan PCM och värmebärare, vilket ställer särskilda krav på lagrets utformning – samtidigt som man vill begränsa dess storlek. I driften minskar de små temperaturskillnaderna flexibiliteten i optimering av kyllagret, förklarar Angela Sasic Kalagasidis. Kristalliseringen ska normalt ske jämnt inom hela lagrets volym, men så har det inte blivit i Göteborg.

– I den lilla pilotanläggningen, där vi kan ta bort ena sidan av tanken, blev det uppenbart att det inte fungerade som det var tänkt. Vi kunde se och konstatera att saltblandningen skiktat sig och att vissa salter hamnat på botten och vissa i den övre delen av tanken. Det problemet såg vi redan innan det stora saltlagret togs i drift. Den tyska tillverkaren föreslog förtjockningsmedel i det stora lagret. Vi har tillsatt det och fått stabila cykler, men vi når fortfarande inte upp till den projekterade energilagringen på 140 kWh, berättar Angela Sasic Kalagasidis. – Vi tror att förtjockningsmedlet har förändrat värmeöverföringen. Vi ska nu tillsätta förtjockningsmedel också i piloten och se vad som händer.

Ett energilager flyttar energiproduktionen till tidpunkter på dygnet när det är mera ekonomiskt och praktiskt fördelaktigt att producera värme, kyla och el. Dessutom blir det möjligt att slippa investeringar i fler kyl- och värmepumpar när behovet ökar. En fördel med ett saltlager är också att det är tre gånger mindre än ett vattenlager. – Jämfört med organiska värmelager, som är brandfarliga och dyrare, är oorganiska som salthydrater billigare och brandsäkra. Däremot är de mer korrosiva och man måste vara noga med de material man använder i rören där saltlösningen kan tränga in. För Akademiska Hus var saltlagret på Chalmers ett sätt att slippa investera i ytterligare en kylmaskin i samband med att Working lab byggdes. – En förhoppning är förstås att det ska vara en billigare lösning både i investering och i kostnaderna för drift och eleffekt, säger energiingenjör Per Löveryd, innovationssamordnare på Akademiska Hus. – Vi vill också ligga lite före för att klara kommande effektbrist i systemet. Saltlager är ytterligare ett sätt att lagra energi, vilket vi vill titta närmare på. PCM-tekniken är kompaktare och lättare att få att fungera på små skillnader mellan inlopps- och utloppstemperatur, än konventionell lagring i vattenvolym.

Akademiska Hus vill vara med och ta del av utvecklingen av hur man ska klara framtidens effekttoppar. – Det är inte en fråga bara för energibolagen, utan också för fastighetsägare och processindustrin. Vi måste samverka kring den framtida tillgången på effekt för att det ska fungera, säger Per Löveryd. Saltlagret har också varit uppkopplat mot FED-projektet, den lokala handelsplatsen för utbyte av värme och kyla inom Johanneberg Science Park. FED är ett EU-projekt.

Text: Maria Åslund

Publicerad 23 januari 2020

På nytt jobb

Klas Tauberman har anställts som elkonsult. Han kommer från ELK Göteborg.
Alexander Bäck har anställts som vvs-konsult hos Bengt Dahlgren Göteborg AB. Han kommer från Newton.
Marie Fossum Strannegård har utsetts till ny vd för IVL Svenska Miljöinstitutet.
Gunnar Linder har utsetts till ny chef för WSP Systems, installationskonsultdelen.
Per Johansson har utsetts till vd för Climat80 Entreprenad AB, Malmö. Han kommer från Nordomatic.
Kent Edvardsson har anställts som säljansvarig i Stockholmsdistriktet hos Watt Heating AB med ansvar för Stockholm, Sundsvall, Örebro, Linköping. Han kommer från Bravida.
Andreas Behm Fredin har utsetts till chef för division Konstruktion & installation hos Tyréns AB, Stockholm.
Jakob Jamot har utsetts till teknisk chef hos Free Energygruppen, med placering i Göteborg. Han kommer från Azelio
Tobias Eriksson har utnämnts till ansvarig för affffärsområde Öst hos Instalco. Han efterträder Peter Westman som övergår till en konsultroll inom Instalco.
Magnus Petersson har utsetts till försäljnings- och marknadschef hos Beulco Armaturs AB, Helsingborg. Han kommer från annan bransch. Peter Lönnbrink har anställts som konstruktör
Simon Nilsson har anställts som ingenjör för arbete med energieffektivisering på Leosol Energi AB. Han kommer från Boliden Mineral.
Elin Öman har anställts som projektledare hos Eon Energilösningar AB, Stockholm. Hon kommer från studier.
Johan Nyhlén har anställts som försäljningsingenjör hos Nicotra Gebhardt AB, region Väst. Han kommer från ebmpapst.
Lennart Lifvenhjelm har anställts som teknikansvarig på Jernhusen AB, Stockholm. Han kommer från Vasakronan.
Patrik Vinsa har utnämnts till vice vd med operativt ansvar för hela serviceverksamheten på samtliga nio orter där Indoor är verksamt med lokalkontor.
Patrik Armborsth har utsetts till avdelningschef hos Indoor Energy Services Sweden AB i Stockholm. Han kommer från Exhausto.
Niclas Mantinieks har utsetts till vd för Sandbäckens Brandskydd AB, Stockholm. Han kommer från Presto.
Per-Eric Hjelmer har anställts på Aquademica AB:s inomhusmiljögrupp i Stockholm. Han kommer från Tyréns.
Erik Svensson har utsetts till platsansvarig hos VVS Tjänst Sverige AB i Kalmar. Han kommer WSP.
Niclas Lööf har tillträtt som nyckelkundsansvarig med placering i Göteborg. Han kommer från Carrier.
Mushtak Alshamary har anställts som nyckelkundsansvarig med placering i Göteborg. Han kommer från Caverion.
Per Sandsjö har anställts som nyckelkundsansvarig med placering i Lidköping. Han kommer från Roth Sverige.
Richard Schöniger har tillträtt som nyckelkundsansvarig på Panasonic Heating and Cooling med placering i Jönköping. Han kommer från Dahl Sverige.

Föreningen för branschens proffs

Tillsammans skapar vi ett hållbart samhälle där både människor och miljö mår bra. Aktiviteterna, utbildningarna och verktygen du behöver för att utvecklas i din yrkesroll. Gå med i EMTF du också.

Läs mer om fördelarna av medlemskap i EMTF

Energi & Miljö Nyhetsbrev

Nyheterna, reportagen, forskningen och frågorna för oss som jobbar för god innemiljö och energieffektiva byggnader.
Gratis varje vecka direkt i din inkorg.

jag godkänner att energi-miljo.se sparar och hanterar mina kontaktuppgifter.