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  • La solución de ahorro de energía de los equipos de investigación para el almacenamiento de alimentos congelados podría significar un gran ahorro de costes

    El sistema de energía térmica que se está probando en un congelador de helados de Bashas emplea "paquetes de hielo" de materiales de cambio de fase que pueden transformarse repetidamente de líquido a sólido y de nuevo a líquido. Los materiales se envuelven en plástico y se colocan en los estantes de las estanterías en toda la instalación de almacenamiento. Crédito:Proyecto Salt River

    A veces, algo dulce requiere mucha inteligencia.

    El trabajo de Kristen Parrish se centra en la integración de métodos de eficiencia energética en el diseño, procesos constructivos y operativos de edificaciones.

    La experiencia de Robert Wang en ciencia térmica incluye las aplicaciones de termoelectricidad, materiales y procesos de almacenamiento de energía térmica y cambio de fase.

    Juntos son una fuerza formidable en la búsqueda de ... helado de calidad.

    Su conocimiento es especialmente valioso si tiene instalaciones muy grandes llenas de grandes cantidades de alimentos que deben mantenerse congelados bajo especificaciones técnicas precisas para mantener sus atributos óptimos como comestibles.

    Parrish y Wang, profesores asociados en las Escuelas de Ingeniería Ira A. Fulton de la Universidad Estatal de Arizona, están trabajando en un proyecto de este tipo con la empresa de servicios públicos de agua y energía Salt River Project de Arizona y Viking Cold Solutions, el principal proveedor de almacenamiento de energía térmica para el mercado de almacenamiento en frío a baja temperatura.

    Las empresas y los investigadores de ASU están experimentando con la novedosa tecnología de almacenamiento y refrigeración de energía térmica de Viking Cold Solutions en el 10, Congelador de helados de 400 pies cuadrados en el 800 de la cadena de supermercados Bashas 'Family of Stores Centro de distribución de 000 pies cuadrados en Chandler, Arizona.

    El congelador de helados usa una buena parte de la energía total requerida para operar toda la instalación, que zumba constantemente con el funcionamiento de los equipos de refrigeración y los sistemas eléctricos.

    "Anualmente, la instalación requiere la cantidad equivalente de energía necesaria para alimentar casi 1, 000 viviendas al año, "dijo Chico Hunter, Gerente de investigación y desarrollo de SRP.

    Eso incluye proporcionar la energía para mantener el espacio de almacenamiento de helados a una temperatura constante de menos 18 grados Fahrenheit.

    Parrish y Wang, junto con Nexant, una empresa de consultoría y servicios de energía industrial, están monitoreando y midiendo el desempeño del sistema, que ofrece la ventaja de una técnica de enfriamiento químico y mecánico de baja tecnología.

    El sistema de energía térmica utiliza propietario, Fórmulas de materiales de cambio de fase aptas para alimentos compuestas de agua desionizada y sales inorgánicas contenidas en celdas de plástico selladas individualmente. Los módulos de celdas están diseñados para instalarse sobre las rejillas de almacenamiento en el congelador de helados.

    A medida que el material de cambio de fase pasa de líquido a sólido y de sólido a líquido, el sistema absorbe o libera grandes cantidades de energía mientras mantiene una temperatura estable.

    "Es como las bolsas de hielo que pones en tu lonchera, "Parrish dijo." Ellos almacenan el frío. La idea es almacenar suficiente frío en ellos para que pueda hacer funcionar los compresores de refrigeración en el congelador durante mucho menos tiempo durante las horas pico y aún así mantener las mismas temperaturas frías en todo el espacio de almacenamiento ".

    "Mantener un espacio frío es esencialmente un proceso para eliminar el calor, "Explicó Wang. En este sistema, a medida que se funde el material de cambio de fase contenido en el plástico, "Absorbe el calor circundante y mantiene frío el congelador".

    Una característica importante del método es "es un proceso de energía pasiva, "Dijo Wang." No se necesita electricidad para impulsar el proceso de fusión del material de cambio de fase ".

    Los ingenieros de ASU (desde la izquierda) Robert Wang y Kristen Parrish discuten las operaciones de los sistemas de energía dentro del 10, Congelador de helados de 400 pies cuadrados en Bashas 'Chandler, Arizona, centro de distribución con la ingeniera de investigación del Proyecto Salt River Alejandra Méndez y la ingeniera senior Catherine O’Brien. Crédito:Marco-Alexis Chaira / ASU

    El beneficio que SRP y Bashas esperan obtener del proyecto no es simplemente la eficiencia energética, sino también importantes ahorros de costos de energía. El proceso de energía térmica permite a Bashas reducir la cantidad de tiempo que tiene para hacer funcionar el sistema de refrigeración eléctrica convencional de la instalación durante las horas pico de carga más caras, entre las 2 y las 7 p.m. todos los días cuando la demanda de los clientes es más alta para SRP y cuando el costo de la energía es hasta tres veces más alto que durante las horas no pico.

    Bashas ahora puede hacer funcionar el sistema de refrigeración eléctrica principalmente durante las horas nocturnas cuando los costos son más bajos.

    "El tiempo de funcionamiento de la refrigeración nocturna, menos costoso y más eficiente, vuelve a congelar los materiales de cambio de fase, y esas bolsas de hielo pueden mantener temperaturas estables en la instalación para mantener el helado adecuadamente congelado durante gran parte del período de carga máxima durante el día, ”dijo la ingeniera investigadora de SRP Alejandra Méndez.

    "Hemos podido deshacernos de unas cinco horas de funcionamiento de refrigeración convencional fuera del tiempo de carga máxima y pasarlo a las operaciones nocturnas, "Dijo Méndez.

    Tal cambio de carga máxima, especialmente en grandes instalaciones industriales que operan día y noche, también ahorra dinero a SRP a largo plazo.

    "Cuanta más potencia tengamos para entregar durante los momentos de máxima carga, cuanto más tendremos que comprar energía en otro lugar para satisfacer esa demanda o, eventualmente, tendremos que construir más plantas de energía, "Dijo Méndez.

    "La tecnología de almacenamiento de energía térmica también ofrece la ventaja de hacer que el sistema general sea más sostenible y rentable, "Agregó Méndez." Con un no mecánico, tecnología de almacenamiento pasivo de energía, no necesitará realizar costosas actualizaciones a un sistema de refrigeración existente ".

    El objetivo final del proyecto es determinar si las facturas de electricidad de los usuarios se pueden reducir adecuadamente para compensar gran parte de los costos de instalación.

    "Si ese es el caso, "Hunter dijo, "Esperamos desarrollar un plan de incentivos del sistema de almacenamiento de energía térmica personalizable para ofrecer a los clientes que implementarán estas medidas".

    Los ingenieros de ASU, Parrish y Wang, esperan ver señales positivas para las capacidades futuras del sistema una vez que haya datos completos sobre su desempeño durante el caluroso y húmedo verano de este año.

    Los investigadores esperan tener datos suficientes para presentar los resultados del proyecto a la Sociedad Estadounidense de Calefacción, Ingenieros de Refrigeración y Aire Acondicionado en la conferencia de la organización en enero.

    El material de cambio de fase ya ha permitido a Bashas hacer funcionar los compresores con menos frecuencia durante las horas más calurosas del día, el momento de carga máxima cuando la energía eléctrica es más cara, lo que resulta en costos operativos más bajos. Parrish dijo. Ella y los otros investigadores de ASU están en el proceso de determinar los impactos energéticos generales del material de cambio de fase.

    Parrish, un ingeniero civil, se ha asociado con éxito con SRP en el pasado para mejorar la eficiencia energética residencial mediante la aplicación de su experiencia e investigación en operaciones de construcción.

    El proyecto del congelador de helados le brinda a Wang la oportunidad de aplicar su variada experiencia al sector energético.

    El trabajo también brinda una oportunidad de investigación del mundo real para los estudiantes. Neda Askari, que está cursando un doctorado en civil, ingeniería ambiental y sostenible, con un enfoque en este último campo, y Prathamesh Vartak, un estudiante de doctorado en ciencia e ingeniería de materiales, están ayudando a medir la eficiencia del sistema de almacenamiento de energía térmica y a modelar el impacto energético y de costos de dichos sistemas.

    Más allá del valor que el esfuerzo pueda producir para Bashas y SRP, Parrish y Wang esperan que conduzca a planos para replicar con éxito el sistema en una variedad de otras operaciones de congeladores industriales a gran escala.


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