Verdens første voksvarmeakkumulator ble laget. 3 tonn voks lagrer varme for nordmenn

varmelagring i voks

Varmelagringskapasiteten er på 200 kWh, som er nok til å varme opp bygget i tre til fire dager i den kaldeste årstiden.

Hvordan ser enheten ut fra utsiden? Det er en sølvbeholder med et lite rundt vindu i siden og flere rør festet til. Voksenergilageret samler strøm fra en 180 kWh solcellepanel montert på bygningens tak.

Enheten samler opp energien som genereres på solfylte dager og frigjør den igjen ved behov. Hele systemet er basert på PCM faseendringsmateriale i kombinasjon med varmepumper.

I tillegg til solceller kan spillvarmen fra en fabrikkbygning eller overskuddsenergi fra en vindturbin fungere som energikilde.

Voksens smeltepunkt er 37°C, så du kan lagre varme i flytende form. Voksbasert PCM smelter ved menneskelig kroppstemperatur, så det kan fungere som en varmelager eller et stort batteri.

– Enheten inneholder tre tonn flytende biologisk voks basert på vegetabilsk olje, som ikke må brukes til matformål. Det fungerer på samme måte som vann blir til is: voks blir til et solid, krystallinsk materiale når det er kaldt nok. «Kald» betyr under 37 ℃ for denne voksen.

Imidlertid finnes det andre typer biovoks med forskjellige smeltepunkter, som alle tilbyr potensialet for mange lignende bruksområder – sier Sevault.

Hele varmeakkumulatoren består av 90 % voksbasert PCM. Den inkluderer også en varmeveksler som tillater styring av den lagrede termiske energien. 24 dempende plater overfører varmen fra voksen til vannet, som fungerer som energibærer og avleder varme fra systemet. Systemet er kompakt og effektivt.

Intelligente vokspartikler

Hvis vi ser nærmere på biologisk voks, oppdager vi at den består av molekyler som er svært økonomiske i å lagre termisk energi.

Når voksen er i fast fase, er molekylene veldig nær hverandre. Når voksen smelter brytes bindingene som holder molekylene, og genererer kinetisk energi. Jo mer varme som tilføres fra miljøet, jo mer aktive blir molekylene. Den organiske voksen endrer aggregeringstilstand og blir flytende.

I motsatt prosess, når voksen endres fra flytende til fast tilstand, gir molekylene fra seg en stor del av sin kinetiske energi til miljøet. Dette fenomenet tjener forskerne som funksjonsprinsippet for verdens første voksvarmeakkumulator.

Energien som genereres av solcellepanelene mates inn i et stort «batteri» av varmepumpen. Varmen frigjøres deretter ved å varme opp vannet, som sendes til radiatorer og ventilasjonsanlegg, og dermed bringe den oppvarmede luften inn i bygget.

Teknologien har blitt brukt som en del av varmesystemet til ZEB-laboratoriet i over ett år.

– Den PCM-baserte varmeakkumulatoren leverer akkurat den ytelsen vi forventet. Vi bruker så mye som mulig solenergien som genereres av bygget. Vi fant at systemet også egner seg svært godt til å levere energi i høye perioder.

Ved å lade biobatteriet før den kaldeste tiden på døgnet hindrer vi bygget i å forbruke verdifull strøm samtidig som det er stor etterspørsel i resten av Trondheim. Dette gir oss fleksibilitet som vi også kan bruke til å utnytte svingninger i energiprisene. Vi kan lade batteriet når vi har tilgang på sol, vind og spillvarme, og selge energi når strømprisene er høye – forklarer Alexis Sevault.

Det første driftsåret ga mye data som forskerne nå ønsker å bruke for å optimalisere ytelsen til systemet. Ifølge utviklerne er systemet best egnet for industrielle applikasjoner.

Lønner det seg?

Systemet er betydelig mindre modent enn et konvensjonelt batteri – men ikke egnet for alle bygninger. Siden det er en ny teknologi, forblir investeringskostnadene høye. Ulempen er at et slikt system ikke fungerer for alle. I hvert fall ikke nå.

– Dette systemet er ideelt for industri- og kontorbygg, samt nabolag hvor varme kan distribueres. Det beste av alt er at teknologien er praktisk talt vedlikeholdsfri. Enheten har en levetid på minst 25 år – sier Sevault.

Forskere jobber nå med å utvikle intelligente kontrollsystemer for å optimalisere effektiviteten. De lar systemet reagere og tilpasse seg omgivelsenes behov. I praksis betyr dette følgende Driften av systemet påvirkes av værmeldinger og svingninger i strømprisene.

En lignende løsning er allerede laget på grunnlag av … sand. Det første kommersielle sandbaserte varmelagringssystemet er allerede i drift ved Vatajankoski kraftverk i Finland.