Termisk energilagring genom fasändringsprocesser
en studie
av systemlösningar och produkter med fasändringsmaterial
Denna rapport bygger på en litteraturstudie och avser att ge en bred beskrivning av en teknik kallad LTES (Latent Thermal Energy Storage). Rapporten förklarar teorin bakom tekniken, behandlar de komponenter som krävs för att praktiskt kunna använda den, tittar på kostnader som är förknippade med den och visar på tillämpningar som finns idag och är förväntade inför framtiden. Vid LTES genomgår ett PCM (Phase Change Material) en fasändring vid en viss temperatur. Vid fasändringen lagras (eller avges) termisk energi i (från) PCM:et. Denna fasändringsprocess kan sedan användas praktiskt i olika produkter och system för att ge värme och/eller kyla efter behov. De PCM som används idag genomgår nästan uteslutande fasändringen fast- flytande. Det finns idag potentiella fast-flytande PCM med fasändringstemperatur mellan -80 grader C till över 1000 grader C. Detta gör det lätt att finna ett passande PCM för en önskad tillämpning. De mest använda PCM:en idag är vatten, salthydrater och paraffiner. PCM:et måste ofta inneslutas i olika behållare för att kunna användas över ett flertal fasändringscykler. Tillämpningarna för LTES-tekniken spänner över ett brett område. Ett PCM kan till exempel användas för att kyla byggnader, datorer och fordonskomponenter. Det kan verka som en temperaturreglerare av mat, mediciner och människor. Det har potential att tillhandahålla värme till byggnader och för olika industriprocesser. Nya tillämpningar dyker upp fortlöpande och idéerna för hur LTES-tekniken kan användas blir allt fler. Användandet av LTES-tekniken har många potentiella fördelar. Den kan ge lägre investerings- och driftskostnader för de energisystem som använder sig av den. Den kan också ge en jämnare belastning på energisystemen vilket i sin tur kan medföra mindre driftstörningar ? maskiner är i allmänhet driftsäkrast vid en jämn, kontinuerlig drift. LTES-tekniken kan direkt och indirekt ge miljövinster, bland annat eftersom den stimulera till en ökad användning av förnyelsebara energikällor på bekostnad av de fossila energikällorna. Det finns möjligheter att använda sig av andra TES-metoder för energilagring: termisk energi kan även lagras genom den temperaturändring ett material genomgår eller genom reversibla kemiska reaktioner. LTES- metoden ger möjlighet att lagra mer energi per vikt- och volymenhet än metoden där ett materials temperaturändring utnyttjas. Ur ett ekonomiskt perspektiv är dessa två metoder på en likvärdig nivå. Den metod där reversibla kemiska reaktioner används har visats sig ha en högre energilagringsförmåga gentemot LTES-metoden. Denna metod är dock i sin linda och därför mycket dyr. Det sker idag en fortlöpande forskning och utveckling av LTES-tekniken. Forskningen är koncentrerad på att förbättra värmeöverföringen till och från PCM:et och på att finna nya systemlösningar för LTES-tekniken som helhet. Framförallt kommer nya tillämpningar för LTES-tekniken att dyka upp inom högtemperaturområdet ? temperaturer över 120 grader C.