Dekarbonisering af industrien med varmepumper og varmelagre

Min forskning handler om samspillet mellem højtemperaturvarmepumper og termiske energilagre i industrien. På nuværende tidspunkt er størstedelen af varmebehovet i industrien dækket afbrænding af gas og olie i kedler for at generere damp, som kan bruges til opvarmning af forskellige processer ude på fabrikkerne. Højtemperaturvarmepumpen kan dække varmebehov op til 200 C (24% af industrien i EU's varmebehov ligger under denne temperatur) ved brug af blot el og spildvarme - og den kan gøre dette dobbelt så effektivt som en elkedel. I takt med at den vedvarende energi udgør en større del af elnettet bliver strømmen grønnere og derved bliver opvarmningen af industrien med varmepumper også grønnere. Dette gør varmepumper til en essentiel del af dekarboniseringen af industrien. Dog er hverken varmebehovene eller elpriserne konstante og de varierer tilmed på forskellige tidspunkter. For at få mest ud af varmepumpen er det derfor nødvendigt at afkoble hvornår der genereres varme og hvornår der forbruges varme. Dette er formålet med det termiske energilager. Det kan "oplades" med varmepumpen når strømmen er billig eller varmebehovet er lavt, og "aflades" når strømmen er dyr eller varmbehovet er højt.

I min forskning udvikler jeg matematiske modeller af både varmepumper og termiske energilagre, for at forstå hvordan disse opfører sig når de sammenkobles. Jeg implementerer de forskellige termodynamiske processer som relaterer sig både til fordampning og kondensering af vand og kølemidler, samt opvarmning og afkøling af lagermaterialerne.

 

I forbindelse med præsentationen, er min tanke at starte med at forklare, hvordan vi opvarmer industrien på nuværende tidspunkt - samt hvordan vi har genereret varme gennem de sidste tusindvis af år - nemlig ved at brænde ting af. Herefter vil jeg fortælle om varmepumpen som alternativ til afbrænding og forsøge at forklare hvordan den virker. Jeg vil også forklare hvordan den hjælper med dekarbonisering af industrien og hvordan den kan udnyttes endnu bedre hvis den sammenkobles med et varmelager. Til forklaringerne har jeg tænkt mig at medbringe nogle hjælpemidler:

- En cykelpumpe, for at vise hvordan varme genereres blot ved at sammenpresse fx luft

- Varmelagermaterialer, fx stearinlys og sten, for at vise hvor meget varme der kan lagres i forskellige materialer og hvordan faseskifte kan udnyttes til at øge den totale varmekapacitet.

Undervejs har jeg tænkt mig at stille spørgsmål som lægger op til at de studerende selv skal tænke over løsningerne på forskellige problemstillinger (fx, "hvad kunne man gøre for at man ikke behøver at generere varme på samme tid som man forbruger den?"). Jeg har også tænkte mig at lave enkelte quizzer undervejs som fx kan sætte fokus på hvor meget energi vi egentligt bruger.

Udover det tekniske vil jeg give et overblik over, hvordan jeg selv er endt, der hvor jeg er. Jeg har gået på HTX i Aalborg, og efterfølgende læst maskiningeniør på DTU. Her fokuserede jeg på strømningsmekanik og termodynamik, da jeg havde en interesse inden for både energi samt fly- og raket-teknologi. På min bachelor tog jeg et halvt års udveksling på Purdue University i USA, hvor jeg fokuserede mere på aerodynamik og raketmotorer og jeg kom herefter hjem og færdiggjorde min kandidat. Under mine studier lagde jeg en del kræfter i at forbedre det sociale studieliv på DTU. Jeg hjalp til som rusvejleder, sad i de maskiningeniørstuderendes studieråd og senere i bestyrelsen for vores studenterforening Polyteknisk forening. Jeg synes selv at det sociale studieliv på DTU var fantastisk og ønskede at det skulle blive ved med at være sådan. Mit første job var i England, lige udenfor Oxford i en virksomhed der hed Reaction Engines. Deres erklærede mål var at bygge et rumfly, der kunne lette som fly og derefter nå helt til kredsløb om jorden. Det var en spændende mission og mit arbejde bestod i udvikling af varme og kølesystemer (varmevekslere) til rumflyet - men jeg udviklede også systemer i forbindelse med andre projekter, bl.a. til hydrogen- og elfly. Efter 4 år gik turen tilbage til Danmark, hvor jeg så startede min nuværende PhD i energisektoren med et projekt, som er meningsfyldt på en hel anden måde.