Vad är termisk energi?

Termisk energi, även kallad värmeenergi, är energi som uppstår genom partiklarnas rörelse i ett ämne. Den överförs naturligt från områden med högre temperatur till områden med lägre temperatur utan att materia förflyttas.

Termisk energi enkelt förklarat 

Termisk energi uppstår som ett resultat av partiklarnas rörelse i ett ämne. När energi tillförs ökar partiklarnas rörelse, vilket leder till att temperaturen stiger. Inom fysiken definieras termisk energi som den del av ett ämnes energi som är kopplad till de mikroskopiska och oordnade rörelserna hos dess molekyler och atomer. Till skillnad från kemisk energi varierar termisk energi med temperaturen.

Ju högre temperatur ett ämne har, desto större är dess termiska energi. Energin överförs naturligt från områden med högre temperatur till områden med lägre temperatur, vilket är grunden för all värmeöverföring.

Var kan du hitta termisk energi?

Spishällen i ditt kök är ett bra exempel på hur termisk energi fungerar i praktiken. När du slår på en platta leds elektrisk energi in i värmeelementet och får metallen att värmas upp. Detta sker eftersom partiklarna i metallen vibrerar allt snabbare när temperaturen ökar. Denna vibration är själva kärnan i termisk energi – ju starkare rörelsen är, desto mer värme innehåller materialet. Till slut blir ytan tillräckligt varm för att överföra energi till en kastrull eller stekpanna. 

Värmeenergi finns överallt och används i många processer, från kraftverk som producerar elektricitet till industriella processer som omvandlar råmaterial. Värmeenergi kopplas ofta till den del av den termiska energin som kan användas för nyttiga ändamål när energin överförs naturligt till en annan kropp på grund av temperaturskillnader. 

Överföring av värmeenergi kan ske på tre sätt: 

1. Ledning: Värmeenergi överförs genom ett material eller mellan material som är i direkt kontakt med varandra.
2. Konvektion: Värmeenergi transporteras från en plats till en annan via en vätske- eller gasström, som när varmt vatten transporterar värme från en panna till ett värmesystem.
3. Strålning: Värmeenergi överförs från ett varmare objekt till ett kallare utan att värma upp mediet däremellan, som när solens strålar värmer upp jordens yta utan att värma upp atmosfären. 

Förståelsen av termisk energi kan förbättra utnyttjandet av energiresurser. Effektiv kontroll och användning av termisk energi kan stödja användningen av förnybara energikällor som solenergi och geotermisk energi, vilket är viktigt för att möta energibehov och skydda miljön. 

Termisk energilagring och långsiktig energilagring

Termisk energilagring (TES) och långsiktig energilagring (LDES) är avgörande teknologier i övergången till en hållbar framtid. Dessa teknologier möjliggör effektiv lagring och frigöring av termisk energi, vilket minskar energiförluster i industriella processer. TES använder material med hög värmekapacitet, såsom smält salt eller paraffin, för att lagra värme och frigöra den vid behov. Ett exempel är solkraftverk, där solenergin värmer upp smält salt som sedan lagrar värmen för senare användning. 

Termisk energilagring omfattar metoder för lagring av både sensibel och latent värme, där fasomvandlingsmaterial (PCM) och termokemisk lagring spelar en nyckelroll. Dessa metoder bidrar till att maximera energieffektiviteten i industriella processer. Kompletterande energilagringstekniker, såsom kondensatorer och batterier, spelar också en viktig roll. Kondensatorer har hög energieffektivitet och lång livslängd, medan batterier som litiumjärnfosfatbatterier (LIPB) kan användas i system integrerade med förnybara energikällor som vindkraft. 

Implementering av avancerade energilagringssystem kan leda till betydande energibesparingar, bättre effektivitet i ångsystem och minskat beroende av kontinuerliga energikällor som sol och vind, vilket säkerställer en stabil energiförsörjning även vid varierande väderförhållanden. 

Ett nytt förslag på förnybar energi: Ångbatteri 

I arbetet med att uppnå en helt hållbar energiframtid uppstår ständigt innovativa idéer och en av dessa är ångbatteriet. Detta lovande koncept bygger på användningen av termisk energi för att lagra och utnyttja förnybara energikällor. Ångbatterier representerar en banbrytande metod för att använda termisk energilagring (TES) genom att fånga upp och lagra värmen som vanligtvis genereras i industriella processer eller koncentrerad solenergi. 

SteamBattery: En flexibel och effektiv lösning för energilagring

Spirax Sarco har i samarbete med Chromalox utvecklat SteamBattery, en avancerad lösning för termisk energilagring (TES). Teknologin använder ett nedsänkt elektriskt värmeelement för att värma upp mättat varmt vatten under högt tryck i en välisolerad behållare. När det finns behov av ånga frigörs den från behållarens gasutrymme och kan användas direkt eller indirekt via en värmeväxlare i värmesystem. Den kondenserade ångan förs tillbaka till behållaren och trycket sjunker gradvis tills enheten är helt tömd. 

SteamBattery fungerar som ett effektivt system för termisk energilagring genom att fånga upp överskottsenergi från industriella processer eller förnybara energikällor och lagra den för senare användning. Detta minimerar energiförluster samtidigt som ångan kan användas under perioder med lägre energipriser, exempelvis vid nattladdning med billig el. 

Genom att säkerställa en jämnare och mer effektiv ångförsörjning minskar både bränsleförbrukningen och värmeförlusterna. SteamBattery optimerar driften genom att jämna ut belastningstoppar, minska onödig ångproduktion och förbättra återvinningen av kondensat, vilket gör det möjligt att återanvända energi som annars skulle gått förlorad. Dessutom upprätthålls hög ångkvalitet utan stora uppstartsförluster i pannanläggningen. Denna förbättrade effektivitet leder till lägre energikostnader och ökad driftsäkerhet. 

Samtidigt avlastar SteamBattery ångpannorna under topplast, vilket minskar slitage och mekanisk belastning på systemet. Detta minskar behovet av frekvent underhåll och förlänger systemets livslängd, vilket resulterar i mindre driftstopp och lägre underhållskostnader. 

Termisk energilagring: En hållbar lösning för koldioxidreduktion och energieffektivitet

Termisk energilagring (TES) är ett effektivt sätt att minska koldioxidutsläpp genom att lagra och återanvända energi som annars skulle gått förlorad. Genom att jämna ut energianvändningen minimeras slöseri, vilket förbättrar energieffektiviteten i industriella processer. Det minskar också beroendet av fossila bränslen, eftersom överskottsvärme från förnybara energikällor som sol och vind kan lagras och användas vid behov. Detta optimerar ångsystemets prestanda, vilket resulterar i lägre bränsleförbrukning och minskade utsläpp. 

Miljöfördelarna med termisk energilagring 

Många konventionella energilagringsteknologier, såsom litiumjärnfosfatbatterier (LIPB), är beroende av utvinning av sällsynta metaller som litium, kobolt och nickel. Utvinningen av dessa metaller är förknippad med betydande miljöproblem, bland annat avskogning, förorening av sötvattensystem och förlust av biologisk mångfald. När tungmetaller och kemikalier läcker ut i floder och sjöar i närheten påverkas både växt- och djurliv, vilket kan få långsiktiga konsekvenser för balansen i ekosystemen. 

TES, och särskilt SteamBattery-teknologin från Spirax Sarco, erbjuder ett betydligt mer miljövänligt sätt att lagra energi. Eftersom teknologin utnyttjar termisk energi i en välisolerad behållare istället för kemiska batterier undviks de negativa konsekvenserna av gruvdrift och batteriproduktion. Detta leder till en avsevärt lägre miljöpåverkan på sötvatten och marina ekosystem, där läckage av giftiga metaller annars kan förekomma. 

Termisk energi: Vägen till en hållbar energiframtid

Termisk energi spelar en viktig roll i omställningen till en mer hållbar framtid genom att möjliggöra effektivare användning av tillgängliga energiresurser. Som en nyckelteknologi i den gröna omställningen erbjuder den effektiv energilagring, möjliggör integration av förnybara energikällor som sol och vind, samtidigt som den minskar förbrukningen och minimerar utsläppen. 

Hos Spirax Sarco arbetar vi med att forma framtidens energilösningar med vår banbrytande teknologi. SteamBattery, bland andra lösningar, minskar miljöpåverkan och förbättrar energieffektiviteten inom industrin. 

Kontakta vårt team av specialister för en teknisk genomgång av hur din anläggning kan dra nytta av energibesparande ånglösningar. 

Källa: European Council, Towards a sustainable, circular, European battery supply chain