Väitös konetekniikan alalta DI Konsta Turunen

Uusiutuvien energian tuotantomuotojen yleistyessä on pidettävä huoli energian saatavuudesta, kohtuullisesta hinnasta ja huoltovarmuudesta. Energian varastoinnilla voidaan tasata tuotannon vaihteluja ja vahvistaa näitä tekijöitä. Toisaalta, pitkäaikaista varastointia hankaloittavat varastojen suuri koko ja käytönaikaiset häviöt. Tässä väitöskirjassa kehitettiin materiaaleja, jotka mahdollistavat pitkäaikaisen lämmön varastoinnin kuukausiksi, jopa vuosiksi. Ne hyödyntävät sulamisessa sitoutunutta lämpöä, joka varastoidaan viileässä lämpötilassa ja puretaan lämmittämällä. Lämmön varastointikykyyn kuitenkin vaikuttaa tutkittujen materiaalien koostumus, joka sisältää sokerialkoholia ja polymeeriä. Tutkimuksessa selvitettiin näiden materiaalien ominaisuudet ja skaalattiin materiaali-idea kilogrammojen prototyypiksi. Näin ollen, prototyypille määritettiin tärkeimmät toiminta-arvot, jotka varmistivat tutkittujen materiaalien ja varastointimenetelmän käyttökelpoisuuden sovelluksissa. Tieteellisesti merkittävin tulos oli lämpötilan voimakas ja poikkeuksellinen vaikutus tutkittujen materiaalien kiteytymisnopeuteen. Tämä löydös selitti perimmäisiä syitä, miksi näillä materiaaleilla voidaan varastoida lämpöä pitkäaikaisesti. Kiteytymisnopeuden määrittäminen myös edesauttaa varastosovellusten käyttöönottoa, koska materiaalien käyttäytymistä ja toimintaa voidaan ennustaa paremmin. Tämän löydöksen avulla myös selvitettiin, että tehokasta lämmön varastointiaikaa voidaan pidentää alentamalla varastointilämpötilaa ja säätämällä materiaalien koostumusta. Esimerkiksi, yhdeksän kuukauden mittainen varastointi voidaan toteuttaa tehokkaasti 10 °C lämpötilassa. Tutkittujen materiaalien kyky varastoida lämpöä pitkäaikaisesti kompaktissa koossa voisi olla hyödyllinen pienemmissä lämmitysjärjestelmissä, kuten rakennuksissa tai naapurustoissa. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että uudet lämmön varastointimateriaalit ja -menetelmät ovat potentiaalisia vaihtoehtoja lämmön tuotannon hiilijalanjäljen pienentämisessä.