Soms vereist iets zoets serieuze slimheid.

Het werk van Kristen Parrish is gericht op het integreren van energie-efficiëntiemethoden in het ontwerp, bouw- en operationele processen van gebouwen.

Robert Wang's expertise in thermische wetenschap omvat de toepassingen van thermo-elektriciteit, thermische energieopslag en faseovergangsmaterialen en -processen.

Samen vormen ze een formidabele kracht in de zoektocht naar … goed bewaard gebleven, kwaliteit ijs.

Hun knowhow is vooral waardevol als je zeer grote faciliteiten hebt die gevuld zijn met enorme hoeveelheden voedsel dat bevroren moet worden gehouden onder nauwkeurige technische specificaties om zijn optimale eigenschappen als eetbaar product te behouden.

Parrish en Wang, universitair hoofddocenten aan de Ira A. Fulton Schools of Engineering van de Arizona State University, werken aan zo'n project met Arizona's Salt River Project water- en elektriciteitsbedrijf en Viking Cold Solutions, de toonaangevende leverancier van thermische energieopslag op de markt voor lagetemperatuur-koudeopslag.

De bedrijven en de ASU-onderzoekers experimenteren met Viking Cold Solutions' nieuwe technologie voor opslag en koeling van thermische energie in de 10, IJsvriezer van 400 vierkante meter in de 800, 000 vierkante meter distributiecentrum in Chandler, Arizona.

De ijsvriezer gebruikt een groot deel van het totale vermogen dat nodig is om de hele faciliteit te laten werken, die constant zoemt met het draaien van koelapparatuur en elektrische systemen.

"Jaarlijks, de faciliteit heeft dezelfde hoeveelheid energie nodig die nodig is om bijna 1 000 woningen voor een jaar, " zei Chico Jager, SRP's onderzoeks- en ontwikkelingsmanager.

Dat omvat het leveren van de energie om de opslagruimte voor ijs op een constante min-18 graden Fahrenheit te houden.

Parrish en Wang, samen met Nexant, een industrieel energieadvies- en dienstenbedrijf, zijn het monitoren en meten van de prestaties van het systeem, wat het voordeel biedt van een low-tech chemische en mechanische koeltechniek.

Het thermische energiesysteem maakt gebruik van gepatenteerde, voedselveilige materiaalformules met faseverandering, samengesteld uit gedeïoniseerd water en anorganische zouten in afzonderlijk afgesloten plastic cellen. De celmodules zijn ontworpen om boven de voorraadrekken in de ijsvriezer te worden geïnstalleerd.

Naarmate faseovergangsmateriaal overgaat van vloeibaar naar vast en van vast naar vloeibaar, het systeem absorbeert of geeft grote hoeveelheden energie af terwijl het een stabiele temperatuur handhaaft.

"Het is een beetje zoals de ijspakken die je in je lunchtrommel stopt, ' zei Parrish. 'Ze bewaren de kou. Het idee is om er voldoende kou in te krijgen, zodat je de koelcompressoren tijdens de piekuren veel minder lang in de vriezer kunt laten draaien en toch dezelfde koude temperaturen in de opslagruimte kunt behouden."

"Een ruimte koud houden is in wezen een proces van het verwijderen van warmte, " legde Wang uit. In dit systeem, als het faseovergangsmateriaal dat in het plastic is ingekapseld, smelt, "het absorbeert de omringende warmte en houdt de vriezer koud."

Een belangrijk kenmerk van de methode is "het is een passief energieproces, Wang zei. "Er is geen elektriciteit nodig om het smeltproces van het faseovergangsmateriaal aan te drijven."

Het voordeel dat SRP en Bashas hopen te halen uit het project is niet alleen energie-efficiëntie, maar ook aanzienlijke besparingen op de energiekosten. Het thermische-energieproces stelt Bashas in staat om de hoeveelheid tijd te verminderen die het heeft om het conventionele elektrische koelsysteem van de faciliteit te laten draaien tijdens duurdere piekbelastingsuren - dat is tussen 14.00 en 19.00 uur. elke dag wanneer de vraag van de klant naar SRP het grootst is en wanneer de stroomkosten tot drie keer zo hoog zijn als tijdens de daluren.

Bashas kan het elektrische koelsysteem nu vooral 's nachts draaien, wanneer de kosten lager zijn.

"De goedkopere en efficiëntere nachtelijke koelbedrijfstijd bevriest de faseovergangsmaterialen opnieuw, en die ijspakken zijn dan in staat om stabiele temperaturen in de faciliteit te handhaven om het ijs voldoende bevroren te houden gedurende een groot deel van de piekbelasting overdag, " zei SRP-onderzoeksingenieur Alejandra Mendez.

"We zijn erin geslaagd om ongeveer vijf uur conventionele koeling buiten de piekbelasting te laten draaien en over te hevelen naar de nachtelijke operaties, ' zei Mendez.

Dergelijke piekbelastingsverschuivingen, vooral in grote industriële installaties die dag en nacht in bedrijf zijn, bespaart ook SRP-geld op de lange termijn.

"Hoe meer vermogen we moeten leveren tijdens piekbelastingen, hoe meer we elders stroom zullen moeten inkopen om aan die vraag te voldoen of uiteindelijk meer centrales zullen moeten bouwen, ' zei Mendez.

"De technologie voor warmte-koudeopslag biedt ook het voordeel dat het het totale systeem duurzamer en kosteneffectiever maakt, " voegde Mendez toe. "Met een niet-mechanische, passieve energie-opslagtechnologie, u hoeft geen dure upgrades uit te voeren voor een bestaand koelsysteem."

Het uiteindelijke doel van het project is om te bepalen of de elektriciteitsrekeningen van gebruikers voldoende kunnen worden verlaagd om een ​​groot deel van de installatiekosten te compenseren.

"Als dat het geval is, ’ zei Jager, "we hopen een aanpasbaar stimuleringsplan voor thermische-energieopslagsystemen te ontwikkelen om aan te bieden aan klanten die deze maatregelen zullen implementeren."

ASU-ingenieurs Parrish en Wang hopen positieve tekenen te zien voor de toekomstige mogelijkheden van het systeem zodra er volledige gegevens zijn over de prestaties tijdens de hete en vochtige zomer van dit jaar.

De onderzoekers verwachten voldoende gegevens te hebben om de resultaten van het project te presenteren aan de American Society of Heating, Koel- en airconditioningingenieurs op de conferentie van de organisatie in januari.

Dankzij het materiaal met faseovergang kon Bashas' compressoren al minder vaak draaien tijdens de heetste uren van de dag - de piekbelastingstijd wanneer elektrische stroom het duurst is - wat resulteert in lagere bedrijfskosten, zei Parrish. Zij en de andere ASU-onderzoekers zijn bezig met het bepalen van de algehele energie-impact van het faseovergangsmateriaal.

Parochie, een burgerlijk ingenieur, heeft in het verleden met succes samengewerkt met SRP om de energie-efficiëntie van woningen te verbeteren door haar expertise en onderzoek op het gebied van bouwactiviteiten toe te passen.

Het ijsvriezerproject geeft Wang de kans om zijn gevarieerde expertise toe te passen op de energiesector.

Het werk biedt studenten ook een echte onderzoeksmogelijkheid. Neda Askari, die een doctoraat in burgerlijk, milieu- en duurzame engineering - met een focus op het laatste veld - en Prathamesh Vartak, een doctoraalstudent materiaalwetenschappen en techniek, helpen de efficiëntie van het warmteopslagsysteem te meten en de energie- en kosteneffecten van dergelijke systemen te modelleren.

Naast de waarde die het streven kan opleveren voor Bashas en SRP, Parrish en Wang hopen dat het leidt tot blauwdrukken om het systeem met succes te repliceren in een verscheidenheid aan andere grootschalige industriële vriezeractiviteiten.