Πιλοτική μονάδα αποθήκευσης θερμότητας με οργανικά υλικά αλλαγής φάσης

A Thermal Storage Pilot Plant using Bio-based Phase Changing Materials — BIOPCM

Το έργο

VERTECO Ε.Ε. και ΟΙΚΟΕΝΕΡΓΕΙΑ Ε.Π.Ε.

Η VERTECO Ε.Ε., σε συνεργασία με την ΟΙΚΟΕΝΕΡΓΕΙΑ Ε.Π.Ε., υλοποιεί στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Ανταγωνιστικότητα, Επιχειρηματικότητα και Καινοτομία (ΕΠΑνΕΚ)», ΕΣΠΑ 2014–2020, το ερευνητικό έργο «Πιλοτική Μονάδα Αποθήκευσης Θερμότητας με Χρήση Οργανικών Υλικών Αλλαγής Φάσης».

Το έργο έχει ενταχθεί στην Ενιαία Δράση Κρατικών Ενισχύσεων Έρευνας, Τεχνολογικής Ανάπτυξης & Καινοτομίας «ΕΡΕΥΝΩ – ΔΗΜΙΟΥΡΓΩ – ΚΑΙΝΟΤΟΜΩ».

Πρόγραμμα: ΕΠΑνΕΚ, ΕΣΠΑ 2014–2020
Δράση: ΕΡΕΥΝΩ – ΔΗΜΙΟΥΡΓΩ – ΚΑΙΝΟΤΟΜΩ
Θεματική περιοχή: 7.4 Αποθήκευση Ενέργειας · 7.4.1 Τεχνολογίες και εφαρμογές τοπικής / μικρής κλίμακας αποθήκευσης ηλεκτρικής ή θερμικής ενέργειας
Δικαιούχοι: VERTECO Ε.Ε. · ΟΙΚΟΕΝΕΡΓΕΙΑ Ε.Π.Ε.

Αφίσα ΕΣΠΑ — BIOPCM, ΕΠΑνΕΚ 2014-2020, VERTECO Ε.Ε. - ΟΙΚΟΕΝΕΡΓΕΙΑ Ε.Π.Ε.

Αντικείμενο και στόχοι

Γιατί υλικά αλλαγής φάσης

Τα μειονεκτήματα της ενέργειας από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας οδηγούν στην ανάγκη για μεθόδους αποθήκευσης. Οι λύσεις που προκρίνονται είναι οι ηλεκτρικοί συσσωρευτές και τα υλικά αλλαγής φάσης. Οι συσσωρευτές έχουν καλή ενεργειακή πυκνότητα, αλλά σταθερότητα που εξαρτάται από τους κύκλους φόρτισης, αυξημένο κόστος και πολύπλοκες μεθόδους παραγωγής με υλικά μη φιλικά προς το περιβάλλον.

Τα υλικά αλλαγής φάσης (ΥΑΦ) έχουν χαμηλότερο κόστος, καλύτερη χρονική σταθερότητα από τις μπαταρίες και καλή —αν και χαμηλότερη από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου— ενεργειακή πυκνότητα, ενώ μπορούν να είναι φιλικά προς το περιβάλλον και βιοδιασπώμενα.

Αντικείμενο του έργου είναι η θερμική αποθήκευση με Οργανικά Υλικά Αλλαγής Φάσης BIOPCM (Bio-based Phase Change Materials), για θέρμανση νερού χρήσης και θέρμανση σε συνδυασμό με εναλλακτικές πηγές ενέργειας. Τα ΥΑΦ αποθηκεύουν λανθάνουσα θερμότητα: η αποθήκευση και απελευθέρωσή της γίνεται με τη μεταβολή από στερεή σε υγρή φάση και αντίστροφα.

Στόχος είναι η διερεύνηση και επιλογή του καταλληλότερου ΥΑΦ βιο-βάσης, σε σχέση απόδοσης-τιμής, για θέρμανση νερού χρήσης σε συνδυασμό με ηλιακή ενέργεια — ώστε η θερμική ενέργεια να αποθηκεύεται και να είναι διαθέσιμη εκεί που τη χρειαζόμαστε.

Η θερμοχωρητικότητα των υλικών μετρήθηκε με εξειδικευμένα όργανα του εργαστηρίου «Ήφαιστος» του ΤΕΙ ΑΜΘ: Differential Scanning Calorimetry (DSC) και Thermogravimetric Analysis (TGA).

Ενότητες εργασίας

Από τον σχεδιασμό στην πειραματική λειτουργία

01
Σχεδιομελέτη – Κατασκευή
Μελέτη της πειραματικής διάταξης, Η/Μ και οικοδομικά σχέδια, προμήθειες, εγκατάσταση, συνδέσεις και αρχικές δοκιμές λειτουργίας.
02
Σενάρια λειτουργίας
Επιλογή ΥΑΦ βιο-βάσης, σενάρια ηλιακού συλλέκτη υψηλών θερμοκρασιών και βιομηχανικών φορτίων, προσομοίωση στο TRNSYS του ΤΕΙ ΑΜΘ.
03
Προγραμματισμός BMS
Τα σενάρια στη γλώσσα του BMS, templates online παρακολούθησης και βελτιώσεις ελέγχου.
04
Πειραματική λειτουργία
Εκτέλεση σεναρίων, καταγραφή και ανάλυση δεδομένων, μετεωρολογικά δεδομένα και αξιολόγηση αποτελεσμάτων.

Δράσεις δημοσιότητας

Ημερίδα, 13 Σεπτεμβρίου 2022

Στο Εργαστήριο Μετάδοσης Θερμότητας του Διεθνούς Πανεπιστημίου της Ελλάδος (Δι.Πα.Ε.) στην Καβάλα πραγματοποιήθηκε ημερίδα για το έργο. Ο επιστημονικός υπεύθυνος του έργου για το Δι.Πα.Ε., καθηγητής κ. Ηλίας Σαράφης, παρουσίασε τα παραδοτέα και έκανε επίδειξη λειτουργίας της βιομηχανικής διάταξης που κατασκευάστηκε στο πλαίσιο του έργου. Παρευρέθηκαν φοιτητές του Δι.Πα.Ε. και προσωπικό της Verteco και της ΟΙΚΟΕΝΕΡΓΕΙΑ.