In den gesamten Vereinigten Staaten nutzen mehr wie 100 Mio. Gebäude elektrische Leistungsfähigkeit, um den Fabrikationsstätte von Heizungs-, Lüftungs-, Witterung- und Kühlgeräten aufrechtzuerhalten. HVAC-Systeme verursachen den größten Teil des Spitzenlastbedarfs im Stromnetz; Eine Möglichkeit, die Netzbelastung zu verringern, ist die Entwicklungsverlauf neuer Speichermöglichkeiten pro Wärme und Wärmegrad.
Denn Partner im Stor4Build-Konsortium des Energieministeriums leitet dasjenige Oak Ridge Nationalistisch Laboratory verbinden mit dem Nationalistisch Renewable Energy Laboratory, dem Lawrence Berkeley Nationalistisch Laboratory, dem Pacific Northwest Nationalistisch Laboratory und dem American Council for an Energy-Efficient Economy die Wissenschaft zur Entwicklungsverlauf thermischer Leistungsfähigkeit Speicher wie Komplement zum elektrischen Batteriespeicher.
ORNL-Rektor Stephen Streiffer begrüßte Kollegen und Lobbyist aus jener Industrie zum zweitägigen Stor4Build-Workshop, jener sich mit den Möglichkeiten pro die Entwicklungsverlauf, Demonstration und den Pfand neuartiger Gebäudeausrüstungstechnologien und Materialien, die thermische Leistungsfähigkeit nutzen, befasste.
„ORNL existiert, um große Probleme zu lockern, die aufwärts nationale Bedürfnisse eingehen, wie zum Denkweise die Entwicklungsverlauf von Lösungen, die dasjenige Stromnetz verbessern“, sagte Streiffer. „Dies Stor4Build-Konsortium wird eine entscheidende Rolle im Zusammenhang jener Gestaltung jener Zukunft jener Energiesysteme des Landes spielen.“
Sven Mumme, Cobalt-Rektor von Stor4Build und DOE-Technologiemanager pro Wissenschaft und Entwicklungsverlauf zu undurchsichtigen Hüllen und thermischer Energiespeicherung, sagte, dass die thermische Energiespeicherung viele Vorteile habe. „Wärmeenergie kann zum Beispiel die Leistung von Wärmepumpen verbessern und ihre Markteinführung vereinfachen, und durch die Verwendung von Materialien mit geringem Kohlenstoffgehalt können fernerhin die Kohlenstoffauswirkungen eines Gebäudes reduziert werden“, sagte Mumme.
Leistungsfähigkeit aufwärts Einsicht
Dieser thermische Energiespeicher (TES) funktioniert wie eine Batterie und speichert die in einem Werkstoff gespeicherte Leistungsfähigkeit wie Wärme- oder Kältequelle, die pro die spätere Nutzung in Gebäuden reserviert werden kann. Forscher optimieren die Leistung von Phasenwechselmaterialien wie Wachs und Salzhydraten, die Leistungsfähigkeit speichern und freilegen können, wenn sie von einem Feststoff in eine Körperflüssigkeit oder von einer Körperflüssigkeit in verdongeln Feststoff umgewandelt werden.
Da TES je nachdem unmittelbarem Gier Wärme speichern oder überweisen kann, kann es mit dem HVAC-System eines Gebäudes gekoppelt werden, um den Stromverbrauch aus dem Netzwerk zu Spitzenzeiten, wie zum Denkweise am späten Nachmittag im warme Jahreszeit oder am frühen Morgiger Tag im Winter, zu reduzieren. während die Raumtemperatur aufwärts jener Thermostateinstellung gehalten wird. TES ermöglicht fernerhin, dass Wärmepumpen im Zusammenhang extremen Wetterbedingungen effektiver funzen.
Dies Hauptziel von Stor4Build besteht darin, Möglichkeiten zu finden, TES kostengünstig in HVAC-Systeme und in die Gebäudehülle bzw. Wände und Kuppel zu integrieren. „Um die Wert zu senken und eine breitere Zustimmung zu geben, sind neue Ansätze pro TES erforderlich“, sagte Kyle Gluesenkamp vom ORNL, Cobalt-Rektor von Stor4Build und angesehener Fluor&E-Wissenschaftler.
„Heutige TES-Produkte werden hauptsächlich zur Kühlung großer Gewerbeflächen eingesetzt“, sagte er. „Wenn wir wollen, dass ebendiese Technologie weit verbreitet ist und jeder davon profitieren kann, egal wo man lebt, zu tun sein wir die Wert senken, leistungsfähigere Speichermaterialien gedeihen und Komponenten und modulare Verpackungen planen, die sich nahtlos in die Gesamtheit integrieren lassen.“ Arten von HVAC-Systemen, Wärmepumpen und Gebäudehüllen.“
Verlängerung jener Zustimmung von Wärmepumpen
Wärmepumpen stellen eine energieeffiziente Andere zu herkömmlichen Öfen und Klimaanlagen dar. Die Wärmepumpe überträgt Wärmeenergie mithilfe eines Kältekreislaufs in kühle und warme Räume.
Im Rahmen von Stor4Build hat Gluesenkamp ein Forschungsteam geleitet, dasjenige verdongeln neuartigen Wärmepumpenprototyp planen, herstellen und evaluieren sollte, jener mit TES den Stromverbrauch verschieben kann. Durch die Modifizierung einer Wärmepumpe, im Zusammenhang jener ausschließlich handelsübliche Komponenten verwendet wurden, konnte dasjenige Team die Wert senken. Durch die Finanzierung durch dasjenige Building Technologies Office des DOE nutzte Gluesenkamp die Ressourcen des Building Technologies Research and Integration Center am ORNL, um den Urbild zu gedeihen.
„Wenn unsrige TES-fähige Wärmepumpe in großem Messlatte eingesetzt wird, verspricht sie, den Gier an Modernisierungen jener elektrischen Unterbau zu reduzieren und den Spitzenbedarf kostengünstiger zu verschieben wie Elektrobatterien alleinig“, sagte Gluesenkamp. „Wir nach sich ziehen verdongeln Urbild gebaut, jener zeigt, dass eine Wärmepumpe mit TES den elektrischen Heizbedarf in Spitzenzeiten des Netzes im Vergleich zu heute kommerziell erhältlichen Wärmepumpen um dasjenige Dreifache reduzieren kann.“
Die Verdienst sei ungleich, betonte er, da sie verdongeln Proof-of-Concept darstelle, um Versorgungsunternehmen und die Industrie darüber zu informieren, welches mit Wärmepumpen und TES erreichbar sei. Zusätzlich zum Urbild demonstrierte dasjenige Team von Gluesenkamp fernerhin eine neue Abtaumethode unter Verwendung von TES, die eine häufige Symptom im Zusammenhang Wärmepumpen vermeidet. Wärmepumpen tendieren dazu, während jener Abtauphase regelmäßig kalte Luft auszublasen. Doch ist ein Abtauen erforderlich, um zu verhindern, dass die Außenregister durch Frost zupfropfen.
„Durch die Enteisung mit TES nach sich ziehen wir die Dauer verkürzt und den Komfort pro die Insassen verbessert“, sagte er. „Dies Entfrosten kann in drei Minuten versperrt sein, im Streitfrage zu den üblichen fünf solange bis zehn Minuten. Dies bedeutet, dass in Innenräumen kein Kaltblaseffekt auftritt, die Energieeffizienz jener Wärmepumpe höher ist und jener Spitzenstrombedarf kleiner ist.“
Letztendlich führt die Reduzierung des Einblasens kalter Luft zu mehr Komfort pro die Bewohner und verringert die Spannungszustand des Stromnetzes, da nur minimaler Strom verbraucht wird – die Gesamtheit positive Eigenschaften, die den Masseneinsatz von Wärmepumpen weiter geben könnten.
Den Markt verändern
Die Wärmepumpenforschung des ORNL ist nur einer von vielen Wegen, die Stor4Build in den nächsten Jahren nutzen wird, um potenzielle TES-Lösungen von jener frühen solange bis mittleren Entwicklungsphase solange bis zur Markteinführung voranzutreiben. Solange bis 2028 will dasjenige Sendung Feldbewertungen neuartiger verpackter oder integrierter TES-Lösungen machen, um die Vorteile jener neuen Technologien im Zusammenhang jener Installation in Privathaushalten zu validieren. Darüber hinaus ist im Rahmen des Programms eine gemeinschaftsweite Demonstration vorgesehen, die eine Reduzierung des aggregierten Spitzenbedarfs um 50–100 Kilowatt in 20 solange bis 50 Haushalten zeigen und synchron den Stromverbrauch pro thermische Lasten einzelner Haushalte oben verdongeln Zeitraum von mindestens 50 % senken kann vier solange bis sechs Zahlungsfrist aufschieben.
Mumme, jener den Teilnehmern des Stor4Build-Workshops am ORNL die erwarteten Erfolge pro 2025 mitteilte, stellte starr, dass die nationalen Labore Projekte in fünf Bereichen machen werden: TES-fähige Wärmepumpen pro Wohngebäude; TES-fähige Ausrüstung pro Gewerbegebäude; aktive TES in Gebäudehüllen, die die Widerstandsfähigkeit verbessern, Spitzenlasten reduzieren und Leistungsfähigkeit sparen; Open-Source-Tools zur Größenbestimmung, Vorteile und Meisterschaft von TES; und Standardtestprotokolle und -verfahren pro TES-Produkte.
„Stor4Build vereint Lobbyist, darunter die HVAC-Industriebranche und Versorgungsunternehmen sowie unsrige akademischen und Forschungsgemeinschaften, um Wissen auszutauschen und an gemeinsamen Zielen zusammenzuarbeiten, um die skalierte Eröffnung von TES-Technologien in Gebäuden zu beschleunigen“, sagte Mumme.
„Es bedarf übergreifender Teams, um gerechte Lösungen zu gedeihen, die sicherstellen, dass die Vorteile von TES pro die Gesamtheit lichtvoll sind“, fügte er hinzu.
Zu den Cobalt-Direktoren von Stor4Build in Besitz sein von neben Mumme und Gluesenkamp fernerhin Sumanjeet Kaur, Materialwissenschaftlerin und Gruppenleiterin pro thermische Leistungsfähigkeit am Lawrence Berkeley Nationalistisch Laboratory; und Tim LaClair, angesehener Wissenschaftler im Umfeld Gebäudewärmeenergie am Nationalistisch Renewable Energy Laboratory.
UT-Battelle verwaltet ORNL pro dasjenige Office of Science des DOE, den größten Einzelförderer jener Grundlagenforschung in den Naturwissenschaften in den Vereinigten Staaten. Dies Office of Science arbeitet an jener Erfüllung einiger jener dringendsten Herausforderungen unserer Zeit. Weitere Informationen finden Sie unter energy.gov/science.
