Termisk energilargring
Termisk energi står för mer än hälften av det globala slutliga energibehovet, och termisk energilagring (TES) är ett avgörande inslag i dagens energisystem för att uppfylla klimatmålen.
Utifrån de konventionella TES-metoderna med vatten och is som lagringsmedium har TES utvecklats till att användas i många delar av energisystemet. TES erbjuder möjligheter till omfördelning av primärenergianvändningen över tid, vilket möjliggör topplastutjämning och lastförskjutning samt att energieffektiviteten förbättras och utsläppen minskar. TES möjliggör också flexibel sektorkoppling med lagring av intermittent förnybar el med teknik för kraft-till-värme och kraft-till-kyla. Termisk energi kan lagras som sensibel eller latent (med fasförändringsmaterial- PCM) värme, eller med termokemiska metoder (med termokemiska värmelagringsmaterial- TCM), och kan utformas för kortsiktig (timmar-dagar), medellång (veckovisa) eller långtids (säsongs) lagring. Det finns otaliga TES -system och applikationer för kommersiell användning idag (till största del sensibel lagring med vatten och latent lagring med is, men det finns också exempel på undermarkslager (med berggrund och/eller grundvatten), PCM- och TCM -lager). Oavsett metod finns det fortfarande en myriad av aspekter som kräver forskning och utveckling (FoU) angående TES -material, värmeväxlarkomponenter och system för att kunna utnyttja TES: s fulla potential.
Avdelningen för Tillämpad termodynamik och kylteknik (ETT) har en lång historia inom TES -forskning. Avdelningens nyckelområden omfattar undermarkslager (dvs. geotermiska) TES (UTES), latenta TES med PCM och även termokemiska TES med TCM. UTES innebär sensibel TES i form av borrhålslager (BTES), akviferlager (ATES) och bergrumslager (CTES). Dessa system erbjuder möjlighet att säsongsmässigt lagra stora värmemängder till ett relativt lågt pris och är naturliga lösningar i det svenska energisystemen, med ett betydande intresse för FoU. Modellering av värmeöverföringen – i och kring borrhål i berg, tillsammans med experimentell validering genom laboratorietester och långsiktig fullskalig övervakning, är en av ETTs kärnkompetenser. Avdelningen har också FoU om latenta TES och termokemiska TES, vilka har fördelar som kompakthet, möjlighet till lagring vid olika temperaturnivåer och, för termokemisk lagring, minimering av förluster även under lång tid. Syftet med denna forskning är att föra fram ny teknik närmare kommersiell användning (öka TRL). Detta innebär t.ex. design och karaktärisering av nya PCM och TCM och deras laddning- och urladdningseffekt, liksom utformning av värmeväxlare, reaktorer och kompakta TES -systemlösningar.
Forsknings nyckelområden omfattar:
- Undermarkslagerlager (dvs. geotermiskalager)
- Latenta TES (med fasändringsmaterial PCM)
- Termokemiska TES (med termokemiska material TCM)
Projekt
Exempel på projekt relaterade till termisk energilagring (TES) under de senaste tio åren listas nedan (med flera exempel på motsvarande engelsk sida):
- Novel tool and guidelines for designing ground source heat pumps (GSHPs) in densely populated areas
- GEO.POWER - Utbyte av bästa utförande inom geotermisk energi mellan europeiska regioner
- Deep Borehole Heat Exchanger (avslutat)
- Aquifer Thermal Energy Storage (avslutat)
- 4D Monitoring of BTES (avslutat)
- Simulering av temperaturfördelning i borrhålslager med stöd av fiberoptiska temperaturmätning (avslutat)
- Solenergi och bergvärmepumpar för svenska flerfamiljshus (avslutat)