Den nye T3-terminalen ved Bergen Lufthavn er på 60.000 kvadratmeter, Men det er ingen begrensninger på hvor store eller små bygninger denne typen kjøleanlegg egner seg for, eller hvor i verden bygningene befinner seg. Foto: Nordic Office of Architecture

Kjøleanlegget på nye Bergen lufthavn kan gå i flere døgn uten strøm

Lagrer kjøleenergi ved hjelp av faseforandringsteknologi

0

Av Tommy C. Olsen

Ny teknologi for kjølelagring vil endre kjølebransjen. Nøkkelordet er energilagring omkring faseforandring. Den nye terminalen på Flesland Flyplass er en av plassene denne teknologien tas i bruk. Det er sivilingeniør Rune Teigland fra Cowi AS som har designet anlegget.

Ved å legge kulde «på is» og bruke denne til å kjøle bygget på de varmeste dagene, kan man redusere den maskinelle kapasiteten på et kjøleanlegg opp mot 80-90%. Metoden kan spare store investeringer i kjølekapasitet.

– Kjølebehovet for et bygg vil variere svært mye i løpet av et år og et døgn. Det vil avhenge av temperatur ute, innstråling av varme og intern belastning. Vi vet av erfaring at det maksimale behovet som regel ikke varer mer enn noen få timer og opptrer ytterst sjelden. Likevel har man inntil nylig vært nødt til å ta høyde for dette makspunktet når man har dimensjonert kjøleanlegg. Med den nye løsningen for kuldelagring trenger man ikke den samme maskinelle kapasiteten, fordi man kan lagre kulde, sier sivilingeniør Rune Teigland ved Cowi Norge, som har deltatt i prosjekteringsgruppen for T3-terminalen på Flesland, som skal ta i bruk denne teknologien.

Teigland har tegnet kjøleanlegget som nå er i drift på den nye T3-terminalen ved Bergen Lufthavn, der Cowi har hatt ansvaret for blant annet brannsikring, akustikk, IKT, VVS-teknikk og energi.

Faseforandring
Kluet med løsningen er at energi kan lagres og hentes mest effektivt ut omkring frysepunktet til en væske. Dette skyldes fysiske lover som gjelder for faseforandring. Ved å sende inn eller hente ut energi over og under frysepunktet kan man få plass til store mengder energi i et kompakt kjølelager, som kan hentes ut for eksempel når prisen på strøm er lav.

Selve lageret man skal benytte seg av ved Flesland består av en «saltblanding» innelukket i plastceller på 50x25x3 centimeter. På Flesland vil cellene ligge stablet i fire vannfylte tanker, 13 meter lange med en diameter på tre meter. Når det sendes vann med lavere temperatur enn frysepunktet til blandingen i cellene gjennom tankene vil blandingen fryse, og «faseforandringsenergi» lagres i cellene. Når man sender inn vann med høyere temperatur enn smeltepunktet til saltvannsblandingen, vil blandingen smelte, og samtidig ta imot varme(yte kjølekapasitet).

-Anlegget på Flesland dimensjoneres til 11.000 kWh, og kjølekapasiteten kan for eksempel være 100 kW i 110 timer. Eller 1 MW i 11 timer.  Eller 2,5 MW i mer enn 4 timer, sier Teigland.

Sparemaskiner
Ved Flesland er smelte/frysepunktet på lageret satt til 13 grader fordi det passer med designet på kjøleanlegget, men i praksis er det ingen grenser for hvor frysepunktet settes.

-Skal det gå vann med høyere temperatur enn ca. 45 grader i tankene, må imidlertid saltvannscellene lages av noe annet enn plast for at ikke cellestablene skal kollapse. Men cellene kan også lages i rustfritt stål eller annet materiale. Dette er et universelt prinsipp som kanskje er rimeligst å bygge i plast, sier Teigland.

-En stor fordel med «kjølebanken» er at kjølemaskinene kan kjøres på tidspunkter hvor elektrisiteten er billigst, og energi kan produseres når den er tilnærmet gratis tilgjengelig i form av frikjøling, for eksempel fra kjølig uteluft om natten, sier Teigland som nylig vant COWIs innovasjonskonkurranse med T3-kjøleanlegget. Han konkurrerte mot 35 andre bidrag, sendt inn av COWIs 6000 ansatte over hele verden.

Maskiner som går
I tillegg til at lagret energi kan benyttes etter behov for å kjøre anlegget på maks kapasitet, fungerer den også som beredskapsenergi som kan settes inn ved strømbrudd. Anlegget på Bergen Lufthavn skal kunne gå to timer på fullt med hjelp av energien som er lagret i kjølecellene.

Et annet forhold som ofte ikke tas med i betraktningen er problemet med trinnvis oppstart av kjølemaskiner når behovet stiger.

– Det beste for en kjølemaskin er at den går jevnlig, uten start og stopp. Det klassiske scenarioet er at maskinene som skal ta toppene som regel ikke er i drift. Når de trengs som mest viser det seg at de er fulle av feil på grunn av lite driftstid, og kjøleteknikere må løpe skoene av seg for å reparere, mens alle holder på å krepere av varme, sier Teigland.

Ifølge Teigland kan kuldebanker kunne redusere volumet i forhold til tradisjonell energilagring med vann med inntil 80 %, men det vil naturligvis avhenge av prosjektet.

Slik ser plastcellene med saltvannsblandingen ut.

Kjøleanlegget ved Flesland
er blitt foregangsanlegg

44000 plastceller med saltvann er stablet i fire tanker, og kan lagre inntil 11000 kilowattimer strøm. (Foto: COWI)