Hva er termisk energi?

Termisk energi enkelt forklart

Termisk energi, også kjent som varmeenergi, er den energien som skapes ved at partikler i et stoff beveger seg og overføres fra et sted med høyere temperatur til et sted med lavere temperatur uten arbeid eller materieoverføring. 

Termisk energi¹ oppstår som et resultat av partiklenes bevegelse i et objekt. Når energi tilføres, beveger partiklene seg raskere, noe som resulterer i høyere temperatur. I fysikken regnes termisk energi som den delen av energien i et stoff som skyldes mikroskopiske, uordnede bevegelser i stoffets molekyler. Denne energien varierer med temperaturen i stoffet, i motsetning til kjemisk energi, som er uavhengig av temperaturendringer.

Termisk energi, som også oppstår som følge av partiklers termiske bevegelse, er et uttrykk for hvor varmt et stoff er. Termisk energi overføres naturlig fra områder med høyere temperatur til områder med lavere temperatur, noe som er en grunnleggende prosess i energioverføring.

Hvor kan du finne termisk energi?

Koketoppen på kjøkkenet ditt er et godt eksempel på hvordan termisk energi fungerer i praksis. Når du slår på en platetopp, strømmer det elektrisk energi inn i varmeelementet og får metallet til å varme seg opp. Dette skjer fordi partiklene i metallet begynner å vibrere mer og mer etter hvert som temperaturen øker. Denne vibrasjonen er selve essensen av termisk energi - jo sterkere bevegelsen er, desto mer varme inneholder materialet. Til slutt blir overflaten varm nok til å overføre energi til en gryte eller panne. 

Varmeenergi finnes overalt og brukes i mange prosesser, fra kraftverk som produserer elektrisitet, til industrielle prosesser som omdanner råmaterialer. Varmeenergi forbindes ofte med den delen av den termiske energien som kan brukes til nyttige formål når energien overføres naturlig til et annet legeme på grunn av temperaturforskjeller.

Overførsel av varmeenergi kan skje på tre måter:

1. Ledning: Varmeenergi transporteres gjennom et legeme under kontinuerlig temperatursenking eller mellom legemer i fysisk kontakt.
2. Konveksjon: Varmeenergi transporteres fra ett sted til et annet via en væske- eller gassstrøm, som når vann overfører varme fra et kjelerom til en radiator.
3. Stråling: Varmeenergi overføres fra et varmere legeme til et kaldere uten å varme opp mediet imellom, som når solens stråler varmer opp jordens overflate uten å varme opp atmosfæren.

Forståelsen av termisk energi kan forbedre utnyttelsen av energiressurser. Effektiv kontroll og anvendelse av termisk energi kan støtte bruken av fornybare energikilder som solenergi og jordvarme, noe som er viktig for å imøtekomme energibehov og beskytte miljøet.

Termisk energilagring og langsiktig energilagring

Termisk energilagring (TES) og langtidslagring av energi (LDES) er avgjørende teknologier i overgangen til en bærekraftig fremtid. Disse teknologiene muliggjør effektiv lagring og frigjøring av termisk energi, noe som reduserer energitapet i industrielle prosesser. TES benytter materialer med høy varmekapasitet, som smeltet salt eller parafin, for å lagre varme og frigjøre den etter behov. Et eksempel er solkraftverk, der solenergien varmer opp smeltet salt, som deretter lagrer varmen for senere bruk.

Termisk lagring benytter metoder for lagring av sensitiv og latent varme, der faseendringsmaterialer (PCM) og termokjemisk lagring spiller en nøkkelrolle. Disse metodene bidrar til å maksimere energieffektiviteten i industrielle prosesser. Elektrokjemiske lagringsmetoder, som kondensatorer og batterier, er også viktige. Kondensatorer har høy energieffektivitet og lang levetid, mens batterier som litiumjernfosfatbatterier (LIPB) kan brukes i systemer som er integrert med fornybare energikilder som vindkraft.

Implementering av avanserte energilagringssystemer kan føre til betydelige energibesparelser, bedre effektivitet i dampsystemer og mindre avhengighet av konstante energikilder som sol og vind, noe som sikrer stabil energiforsyning selv under skiftende værforhold.

Et nytt forslag til fornybar energi: Dampbatteri

I arbeidet med å realisere en fullstendig bærekraftig energifremtid dukker det stadig opp innovative ideer, og en av disse ideene er dampbatteriet. Dette lovende konseptet er basert på bruk av termisk energi til å lagre og utnytte fornybare energikilder. Dampbatterier representerer en banebrytende metode for å utnytte termisk energilagring (TES) ved å fange opp og lagre varmen som vanligvis genereres i industrielle prosesser eller konsentrert solenergi.

SteamBattery: En fleksibel og effektiv løsning for energilagring

Spirax Sarco har i samarbeid med Chromalox utviklet SteamBattery, en avansert løsning for termisk energilagring (TES). Teknologien benytter et nedsenket elektrisk varmeelement til å varme opp mettet varmtvann under høyt trykk i en godt isolert beholder. Når det er behov for damp, frigjøres den fra beholderens gassrom og kan brukes direkte eller indirekte via en varmeveksler i varmesystemer. Den kondenserte dampen føres tilbake til beholderen, og trykket synker gradvis til enheten er helt tømt.

SteamBattery fungerer som et effektivt termisk energilager ved å fange opp overskuddsenergi fra dampkraftverk eller fornybare energikilder og lagre den til senere bruk. Dette minimerer energitapet, samtidig som dampen kan brukes i perioder med lavere energipriser, for eksempel ved nattlig lading med billig strøm.

Ved å sikre en jevnere og mer effektiv dampforsyning reduseres både drivstofforbruket og varmetapet. SteamBattery optimaliserer driften ved å jevne ut belastningstopper, redusere unødvendig dampgenerering og forbedre gjenvinningen av kondensat, noe som gjør det mulig å gjenbruke energi som ellers ville gått til spille. I tillegg opprettholdes høy dampkvalitet uten store oppstartstap i kjelanlegget. Denne forbedrede effektiviteten fører til lavere energikostnader og økt driftssikkerhet.

Samtidig avlaster SteamBattery dampkjelene under topplast, noe som reduserer slitasje og mekanisk belastning på systemet. Dette reduserer behovet for hyppig vedlikehold og forlenger systemets levetid, noe som resulterer i mindre nedetid og lavere vedlikeholdskostnader. 

Kilde: Store norske leksikon, varme energi