Parfois, quelque chose de sucré nécessite une intelligence sérieuse.

Le travail de Kristen Parrish se concentre sur l'intégration de méthodes d'efficacité énergétique dans la conception, processus de construction et d'exploitation des bâtiments.

L'expertise de Robert Wang en science thermique comprend les applications de la thermoélectricité, stockage d'énergie thermique et matériaux et procédés à changement de phase.

Ensemble, ils sont une force redoutable dans la quête de… bien conservés, glace de qualité.

Leur savoir-faire est particulièrement précieux si vous avez de très grandes installations remplies de grandes quantités d'aliments qui doivent être conservés congelés selon des spécifications techniques précises pour conserver leurs attributs optimaux en tant que comestible.

Parrish et Wang, professeurs agrégés dans les écoles d'ingénierie Ira A. Fulton de l'Arizona State University, travaillent sur un tel projet avec la compagnie d'eau et d'électricité du projet Salt River en Arizona et Viking Cold Solutions, le premier fournisseur de stockage d'énergie thermique sur le marché des chambres froides à basse température.

Les entreprises et les chercheurs de l'ASU expérimentent la nouvelle technologie de stockage d'énergie thermique et de refroidissement de Viking Cold Solutions dans le 10, Congélateur de crème glacée de 400 pieds carrés dans le 800 de la chaîne d'épiceries Bashas' Family of Stores, Centre de distribution de 000 pieds carrés à Chandler, Arizona.

Le congélateur à crème glacée utilise une bonne partie de la puissance totale requise pour faire fonctionner l'ensemble de l'installation, qui bourdonne constamment avec le fonctionnement des équipements de réfrigération et des systèmes électriques.

"Annuellement, l'installation nécessite la quantité équivalente d'énergie nécessaire pour alimenter près de 1, 000 foyers pendant un an, " dit Chico Hunter, Responsable recherche et développement SRP.

Cela inclut de fournir l'énergie nécessaire pour maintenir l'espace de stockage de la crème glacée à une température constante de moins 18 degrés Fahrenheit.

Parrish et Wang, avec Nexant, une société de conseil et de services en énergie industrielle, surveillent et mesurent les performances du système, qui offre l'avantage d'une technique de refroidissement chimique et mécanique low-tech.

Le système d'énergie thermique utilise des des formules de matériaux à changement de phase sans danger pour les aliments composées d'eau désionisée et de sels inorganiques contenus dans des cellules en plastique scellées individuellement. Les modules de cellules sont conçus pour être installés au-dessus des racks de stockage dans le congélateur à crème glacée.

Au fur et à mesure que le matériau à changement de phase passe du liquide au solide et du solide au liquide, le système absorbe ou libère de grandes quantités d'énergie tout en maintenant une température stable.

"C'est un peu comme les packs de glace que vous mettez dans votre boîte à lunch, " dit Parrish. " Ils emmagasinent le froid. L'idée est d'y stocker suffisamment de froid pour que vous puissiez faire fonctionner les compresseurs de réfrigération dans le congélateur pendant beaucoup moins de temps pendant les heures de pointe tout en maintenant les mêmes températures froides dans tout l'espace de stockage. »

« Garder un espace froid est essentiellement un processus d'élimination de la chaleur, " Expliqua Wang. Dans ce système, à mesure que le matériau à changement de phase enfermé dans le plastique fond, "il absorbe la chaleur environnante et garde le congélateur froid."

Une caractéristique importante de la méthode est « c'est un processus énergétique passif, " Wang a dit. " Aucune électricité n'est nécessaire pour conduire le processus de fusion du matériau à changement de phase. "

L'avantage que SRP et Bashas espèrent tirer du projet n'est pas simplement l'efficacité énergétique, mais aussi d'importantes économies de coûts énergétiques. Le processus d'énergie thermique permet à Bashas de réduire le temps dont il dispose pour faire fonctionner le système de réfrigération électrique conventionnel de l'installation pendant les heures de pointe plus coûteuses, c'est-à-dire entre 14 h et 19 h. chaque jour lorsque la demande des clients est la plus élevée pour le SRP et lorsque le coût de l'électricité est jusqu'à trois fois plus élevé que pendant les heures creuses.

Bashas peut désormais faire fonctionner le système de réfrigération électrique principalement pendant les heures de nuit lorsque les coûts sont moins élevés.

« La durée de fonctionnement en réfrigération nocturne, moins chère et plus efficace, permet de recongeler les matériaux à changement de phase, et ces packs de glace sont alors capables de maintenir des températures stables dans l'installation pour garder la crème glacée correctement congelée pendant une grande partie de la période de pointe de charge diurne, " a déclaré l'ingénieur de recherche SRP Alejandra Mendez.

« Nous avons été en mesure de réduire d'environ cinq heures le fonctionnement de la réfrigération conventionnelle en dehors des heures de pointe et de les déplacer vers les opérations de nuit, " a déclaré Mendez.

Un tel déplacement de charge de pointe, notamment dans les grandes installations industrielles qui fonctionnent jour et nuit, permet également d'économiser de l'argent SRP à long terme.

"Plus nous devons fournir de puissance pendant les périodes de pointe de charge, plus nous devrons acheter de l'électricité ailleurs pour répondre à cette demande ou éventuellement construire plus de centrales électriques, " a déclaré Mendez.

« La technologie de stockage d'énergie thermique offre également l'avantage de rendre le système global plus durable et rentable, " Mendez a ajouté. "Avec un non-mécanique, technologie passive de stockage d'énergie, vous n'aurez pas besoin d'apporter des mises à niveau coûteuses à un système de réfrigération existant."

Le but ultime du projet est de déterminer si les factures d'électricité des utilisateurs peuvent être réduites de manière adéquate pour compenser une grande partie des coûts d'installation.

"Si c'est le cas, " Hunter a dit, « nous espérons développer un plan d'incitation personnalisable pour les systèmes de stockage d'énergie thermique à offrir aux clients qui mettront en œuvre ces mesures. »

Les ingénieurs de l'ASU, Parrish et Wang, espèrent voir des signes positifs pour les capacités futures du système une fois qu'il y aura des données complètes sur ses performances au cours de l'été chaud et humide de cette année.

Les chercheurs s'attendent à disposer de suffisamment de données pour présenter les résultats du projet à l'American Society of Heating, Ingénieurs en réfrigération et climatisation à la conférence de l'organisation en janvier.

Le matériau à changement de phase a déjà permis à Bashas de faire fonctionner les compresseurs moins souvent pendant les heures les plus chaudes de la journée - le temps de charge de pointe lorsque l'énergie électrique est la plus chère - entraînant des coûts d'exploitation inférieurs, dit Parrish. Elle et les autres chercheurs de l'ASU sont en train de déterminer les impacts énergétiques globaux du matériau à changement de phase.

Paroisse, un ingénieur civil, a fait équipe avec succès avec SRP dans le passé pour améliorer l'efficacité énergétique résidentielle en appliquant son expertise et ses recherches en matière d'exploitation de bâtiments.

Le projet de congélateur de crème glacée donne à Wang l'occasion d'appliquer son expertise variée au secteur de l'énergie.

Le travail offre également une opportunité de recherche dans le monde réel aux étudiants. Neda Askari, qui poursuit un doctorat en droit civil, l'ingénierie environnementale et durable - en mettant l'accent sur ce dernier domaine - et Prathamesh Vartak, un doctorant en science et ingénierie des matériaux, aident à mesurer l'efficacité du système de stockage d'énergie thermique et à modéliser les impacts énergétiques et de coûts de tels systèmes.

Au-delà de la valeur que l'effort peut rapporter pour Bashas et SRP, Parrish et Wang espèrent que cela conduira à des plans pour répliquer avec succès le système dans une variété d'autres opérations de surgélation industrielle à grande échelle.