– Klimamålene er klare, men oppfølgingen mangler
Forskningssjef Petter Egil Røkke ved Sintef Energi frykter klimapanikk etter en forventet skivebom på klimamålene i 2030.
Alexis Sevault og Håkon Selvnes begynte å samarbeide da de jobbet i SINTEF Energi. Nå driver de selskapet Cartesian sammen.
De lagrer varme med biovoks: – Bedre enn el-batterier
Tekna-medlemmene Alexis Sevault og Håkon Selvnes har startet selskapet Cartesian – en SINTEF-spinoff som tar sikte på å redusere energibehovet i bygg og industri ved bruk av faseendringsmaterialer.
Midt inne i Zero Emission Building (ZEB) på Gløshaugen i Trondheim er det et maskinrom med en metallboks på 1,8 x 2,5 meter. Denne boksen bidrar sterkt til at hele trehuset på fire etasjer kan driftes med null utslipp over byggets levetid.
– Her bruker vi systemet til å lagre varme. Det gjør at vi kan hjelpe bygget å flate ut energibehovet til oppvarming, sier teknologidirektør i Cartesian Alexis Sevault – og forklarer videre:
– I ZEB-laboratoriet bruker vi overskuddselektrisitet fra solceller til å produsere varme med en varmepumpe, som kan akkumuleres i varmelageret. Ved å tilby varme herfra når det er høyt behov, trenger vi mindre elektrisitet fra strømnettet for å kjøre varmepumpene. Dette gjør at bygget reduserer belastningen på strømnettet i timer hvor kapasiteten er utfordrende. Vårt system er rett og slett bedre, tryggere og billigere enn elektriske batterier.
Utnytter energi mellom fast og flytende
Boksen i ZEB-laboratoriet er Cartesian sin første pilot. Med den skal Tekna-medlemmene Sevault og Selvnes demonstrere PCM-systemet de har utviklet.
– PCM står for Phase Change Materials, eller faseendringsmaterialer på norsk. Her bruker vi faseovergangen mellom fast og flytende tilstand. Det er akkurat samme mekanisme som når vann fryser til is, bare ved en annen temperatur. Denne overgangen krever veldig mye energi og er helt reversibel. Derfor egner den seg til å lagre store mengder energi på et lite volum, forklarer Selvnes, som er produktdirektør i Cartesian.
Inne i denne boksen er det biovoks. – Dette brukes som et faseendringsmateriale for å akkumulere varme, forklarer Alexis Sevault.
Det finnes hundrevis av kommersielt tilgjengelige faseendringsmaterialer, men Cartesian har valgt å bruke biovoks til varmelagring.
– Dette er et materiale som smelter på litt over 37 grader og størkner på rett under 37 grader. Dermed får vi en faseendring bare ved å varme eller avkjøle materialet med noen få grader, forklarer Sevault.
– Dette er også et materiale med en passende smeltetemperatur i forhold til temperaturen i radiatorer og ventilasjon i bygget, legger Selvnes til.
Kuldelagring med vann
I disse dager installerer Cartesian sin andre pilot på en Rema 1000-butikk i Drammensområdet. Her skal Cartesian sin teknologi benyttes til kuldelagring.
– Vi bruker nøyaktig det samme systemet, men bytter ut biovoksen med vann. Dermed lagrer vi kulde ved null grader, som tilbys som kjøling i butikken på dagtid, forteller Sevault.
Mengden energi som kreves for å fryse vann er mye høyere enn å heve temperaturen noen grader.
– Vi får hele 80 ganger mer energi i denne faseovergangen kun ved å endre temperaturen én grad, forteller Sevault.
Systemet for faseendringmaterialer (PCM) er rett og slett en metallboks med varmeveksler og biovoks.
Tar ned topper
Cartesian sitt system passer inn i større bygg med vannbårent varme- eller kjøleanlegg. Hvor raskt man kan spare inn kostnadene ved å installere systemet kommer an på hvor store svingninger man har.
– Vi bruker energien når den er billigst og mest tilgjengelig, tar ned topper så det blir mindre spisslast og fordeler energibruken jevnt utover. Dette kalles «peak shaving». Om bygget har flere svingninger mange dager i året kan man betale ned systemet på et sted mellom fire og ti år, men om man har få svingninger er det ikke så lønnsomt, sier Sevault.
Han forteller at ganske store kontorbygg eller annen næringseiendom, som for eksempel kjøpesenter, er et godt segment for PCM-systemet.
– I denne type bygg har man gjerne flere store svingninger i energibehov i løpet av de fleste døgn i året, sier Selvnes.
Ettersom systemet også kan brukes på høyere temperaturer, kan det også løse utfordringen med spisslast i industrien og samtidig ta vare på overskuddsvarmen fra disse prosessene.
Enormt marked
Cartesian satser først på å selge systemet i Norden og deretter ut i Europa.
– Teknologien passer alle steder med behov for å ta ned effekttopper eller som har press på nettet, forteller Selvnes.
Markedsstudier Cartesian har fått gjennomført viser at mulige salg til næringsbygg og dagligvarebutikker i Europa er i nærheten av 400 milliarder kroner. Og ifølge Sevault er det ikke så mange om beinet foreløpig.
– Hvordan kan teknologien bringe oss mot det grønne skiftet?
– Grunnen til det akselererende markedet, spesielt i Europa, er at man er på vei bort fra gass til fordel for elektrisitet. Varmepumper skal inn, men det er ikke kapasitet på strømnettet til å dekke opp alt, derfor blir det en skvis på nettet. Vi bidrar til å elektrifisere og balansere ut effekten slik at man får nok elektrisitet til andre formål, forklarer Selvnes.
Håkon Selvnes og Alexis Sevault forteller at PCM-systemet kan hjelpe til å redusere effekt- og energikostnader.
– Med vår teknologi vil man dessuten trenge mindre varmepumper ettersom man ikke får de samme effekttoppene, legger Sevault til.
Han mener at nedkjølingsbehovet bare vil øke framover.
– På grunn av global oppvarming vil det bli større kjølebehov i verden de neste 20 til 40 årene enn det er varmebehov i dag, så det haster med å finne en løsning. Og, det som er kult er at dette er fire ganger så billig som å installere batterier. Spesielt i stor skala tar Cartesian sin teknologi mindre plass, er ikke like brannfarlig og dessuten mye mer miljøvennlig. Alt som trengs er en metallboks, metallvarmeveksler og biovoks eller vann. Kun det. Ingen sjeldne materialer, smiler Sevault.
Historien om Cartesian
- Alexis Sevault begynte å jobbe med termisk lagring for syv år siden mens han var forsker for SINTEF. Han fokuserte tidlig på varmelagring med PCM, og startet etter hvert prosjektet som skulle utvikle et varmesystem for ZEB.
- Parallelt jobbet Håkon Selvnes på NTNU med sin doktorgrad om kuldelagring med PCM for kuldeanlegg. Han hadde fokus på hvordan hjelpe norsk industri, som Rema 1000 og Norsk kylling, med å kutte strømtopper.
- Under covidtiden var det mye offentlige midler tilgjengelig. SINTEF TTO hadde derfor gode muligheter til å se på nye case som kunne kommersialiseres.
- Sevault og Selvnes ble etter hvert kolleger på SINTEF Energi, kombinerte kunnskapen og klarte å vise at det finnes et stort marked for et PCM-system til varme- og kuldelagring. Etter det kom investorer på banen, blant annet SINTEF Venture, Kongsberg Innovasjon sitt såkornfond og Eviny Ventures.
- SINTEF Venture sin modell er å investere tidlig i oppstartsselskaper, for å være med i 5 til 10 år, og så selge seg ut for å få kapital inn igjen i fondet.
- Gründerne har fortsatt rundt 50 prosent eierskap i selskapet.
- Cartesian er i dag 6 ansatte, men er i vekst. De jobber nå med å demonstrere teknologien i Norden og Europa, selge den, samt bygge en produksjonskjede.
