Salt og solvarme kan opvarme fremtidens huse
Salt og solvarme kan bruges som erstatning for fossile brændsler til opvarmning af huse. Ny afhandling tester to prototyper, hvor solenergi lagres i en saltforbindelse og kan udløses efter behov.
Af For at kunne bruge vedvarende energi som effektiv energikilde er det nødvendigt at kunne lagre den overskudsenergi, som produceres, så den kan bruges senere hen. Netop lagringen er en udfordring, som forskere og virksomheder i mange år har kløet sig i nakken over.
Ph.d.-studerende Mark Dannemand fra DTU Byg har taget udfordringen op i sin afhandling. Hans forslag til en løsning på varmelagringsproblematikken findes i en saltforbindelse, der kan varmes op og fungere som en passiv varmedunk, der kan aktiveres, når den lagrede energi skal bruges.
- Lagring af solvarme har en central betydning, hvis solvarmeanlæg skal dække de behov der er, når solen ikke skinner. Derfor er der behov for at udvikle en effektiv måde at lagre energien på, så vi hurtigt kan få adgang til den, når behovet opstår, siger Mark Dannemand.
Håndvarmere som inspiration
Idéen bag Mark Dannemands forskning er inspireret af håndvarmere, som har været på markedet siden 1970’erne.
Håndvarmerne indeholder en saltforbindelse, koges i ti minutter og er herefter opladet med varme, som kan udløses, når behovet opstår. Der sker ved at knække en metalplade inden i håndvarmerne, som starter en kemisk proces, der udleder varme. Dermed har man et transportabelt varmelager, som kan udløses, når behovet opstår.
- Princippet bag håndvarmerne har været kendt længe, men der er aldrig nogen, der har efterprøvet det i stor skala i praksis før. Derfor har jeg og mine kolleger udviklet en prototype på en varmelagringsenhed, som jeg tester i min afhandling, fortæller Mark Dannemand.
Varmelagringen i Mark Dannemands forsøg foregår ved at smelte salthydratet natriumacetat trihydrat ved 58 grader celsius. Ved smeltningen optages en betydelig mængde varme, som kaldes smeltevarme. Saltet har den egenskab, at det kan køle ned til under smeltepunktet til omgivelsernes temperatur uden at størkne igen. Denne proces kaldes underafkøling. Derved lagres smeltevarmen uden at afgive yderligere varmetab til omgivelserne. Når et varmebehov opstår, fremprovokeres størkningen, hvorved smeltevarmen frigives.
Fuldskala-test viser stort potentiale
I forbindelse med sin ph.d.-afhandling har Mark Dannemand testet to forskellige design af prototypevarmelagringsenheder i et laboratorium: Et design, som er udviklet på DTU Byg, og et, der er udviklet af en industripartner.
- Testene har demonstreret, at lagringsprincippet virker i fuld skala. Vi har opnået en stabil underafkøling og dermed en stabil langtidslagring af varmen for enheder med 220 kg salt i en periode på to måneder. For at forhindre spontan afkøling har vi udformet og styret lagrene, så der ikke opbygges tryk i forbindelse med opvarmning og afkøling. Varmeindholdet af saltet er blevet optimeret ved hjælp af tilsætningsstoffer, som forhindrer faseseparation i saltet. Vi har desuden udviklet saltblandinger med øget varmeledningsevne for at skabe en forbedret ydeevne, forklarer Mark Dannemand.
På længere sigt vil langtidslagring af varme fra sommer til vinter kunne betyde, at boliger kan blive selvforsynende med solenergi hele året rundt. Selv om laboratorietestene beviser, at lagringsmetoden virker i fuld skala, er der dog stadig lidt vej til at omsætte metoden til almindelig praksis. Med den nuværende metode vil der nemlig skulle bruges 2 ton salthydrat til at holde et mindre hus selvforsynende i bare én uge om vinteren.
Mark Dannemand forsvarer sin ph.d.-afhandling ”Compact Seasonal PCM Heat Storage for Solar Heating Systems” torsdag den 26. maj kl. 13.00.
Forskningen indgår i EU-projektet Comtes, der fokuserer på varmelagring.
Kilde: DTU
