Fra solcellene på hyttetaket får du strøm og oppvarming, men skal du ha høytemperaturvarme til steking og koking må du ty til ved eller gass.
På NTNU arbeider en professor med en boks med oppladbar stekeovnsvarme som kan bli tilgjengelig i alle hytter og hjem.
«Offgrid» energisystemer, altså systemer som ikke er koblet opp mot strømnettet slik som en avskåret hytte med solceller på taket, krever metoder for å lagre energi.
Elektrisitet kan som kjent lagres i batterier, og solvarme blir ofte lagret som varmtvann. Hva som generelt mangler er varmebatterier med tilstrekkelige og konstante temperaturer for koking og steking. Det vil si rundt 200 grader.
— Et slikt varmelager bør være en naturlig del av systemer for solceller som er tilgjengelige for husholdninger, mener professor Ole Jørgen Nydal ved NTNU – Institutt for energi- og prosessteknikk.
I sollaboratoriet i Varmetekniske laboratorier ved NTNU arbeider Nydal med en koker som lagrer overskuddstrøm i form av varme på om lag 200 grader. Denne kokeren kan brukes både til å steke og koke med, men også til oppvarming i for eksempel en hytte.
Nyvinnende solvarmeforskning
Holder du et stykke papir under et forstørrelsesglass i sommersola, tar det fort fyr! Slik høytemperaturvarme utnyttes i såkalte solkonsentratorer.
Så hva er en solkonsentrator? Se for deg en parabollignende installasjon med speil inni som konsentrerer solstrålene på ett lite område.
Nydal forteller at det egentlig er mer effektivt å samle høytemperaturvarme direkte fra slike solkonsentratorer enn å bruke solceller og varmeelementer.
Solvarmeforskningen har derfor ofte fokusert på å integrere varmelagringssystemer med slike solkonsentratorer. Men ikke dette prosjektet.
Målet for det pågående arbeidet til Nydal er å undersøke metoder for elektrisk lading av et varmelager. Gitt at du har en solcelleinstallasjon (eller småskala vind/vannkraft), er ideen nå å samle overskuddselektrisitet og omgjøre den til høytemperaturvarme.
Når det elektriske batteriet som er koblet til solcellene er fullt, skal den tilgjengelige solcellekapasiteten dirigeres til et latent varmelager for å gi energi til koking og oppvarming etter solnedgang.
Salt som varmelagrende medium
Nydal forklarer at inne i batteriet befinner det seg et nitratsalt som smelter på 220 grader.
Dette saltet benyttes også for varmelagring og varmetransport i storskala solkraftanlegg. Varmen fra varmeelementene lagres ved at saltet smelter og varmen gjenvinnes til steking/koking når saltet størkner.
— Å holde temperaturen høy nok i tilstrekkelig lang tid, er nå bare et spørsmål om isolasjon, forteller Nydal om status i prosjektet.
Stekeplaten han har brukt som utgangspunkt i prosjektet er en vanlig, kommersiell stekeplate som er kjøpt i USA.
I USA markedsføres denne takken som en norsk lefsetakke. I laboratoriet på NTNU har Nydal bygget et stasjonært varmebatteri basert på denne takken, men også et mobilt batteri for å vise at teknologien er skalerbar.
Afrikansk samarbeid
Professor Nydal har jobbet med solvarme i en serie med samarbeidsprosjekt mellom NTNU og 4 afrikanske universitet. (Se faktaboks.)
Stipendiater kommer på besøk til laboratoriet ved NTNU og norske studenter kan også ha opphold ved afrikanske universitet.
Flere metoder for å fange og lagre stekevarme har vært undersøkt. I det pågående prosjektet er det fokus på oljebaserte systemer og på kombinerte systemer som også inkluderer elektrisk oppvarming fra overskuddsstrøm.
En motivasjon for samarbeidet med de afrikanske universitetene har vært å lage en solkonsentrator koblet til et varmelager som du kan bruke til å steke den tradisjonelle etiopiske lefsen injera.
Dette er den viktigste maten for 90 millioner mennesker i Etiopia. I dag lages injera vanligvis på ovner som fyres med ved. Dette er helsefarlig, fører til avskoging og er tid- og kostnadskrevende for familiene.
— En stipendiat har nå også testet en løsning for direkte steking av injera med en solkonsentrator som varmer stekeplaten direkte. Denne vil bli kopiert i Etiopia, forteller Nydal.
Så gjenstår det å se om løsningene vil bli tatt i bruk av familier i aktuelle afrikanske land. Det er ikke gitt at man går over til en bedre teknologisk løsning bare fordi den eksisterer, det kan være mange kulturelle og sosiale hindre.
Til Tanzania og tilbake
Nydal vil følge opp denne forskningsvirksomheten også som en del av sin forskningstermin i 2016. I vår hadde NTNU besøk av syv forskere fra samarbeidsuniversitetene i Etiopia, Tanzania, Uganda og Mozambique.
To masterstudenter fra NTNU hadde forskningsopphold i Etiopia. Målsetningen er å skape et samarbeid, slik at systemene kan utvikles og demonstreres ved universitetene, og gjøres tilgjengelige for brukere.
Løsningen med elektrisk oppvarming av varmelager skal forsøkes testes på et sykehus i Tanzania, der det er planer for installering av solceller på takene. Strømnettet kan ofte være både rasjonert og upålitelig i dette sykehusområdet, forteller Nydal.
— Så når varmeløsningen er testet i Afrika kommer vi tilbake med en løsning som også hyttefolket i Norge kan være interessert i, sier Nydal.
— I fremtiden forventer vi at alle eksponerte flater blir energisamlere, legger han til. – Da bør vi også kunne samle overskuddsstrøm og lagre den i form av høytemperaturvarme i alle hjem.
