I detta forskningsprojekt har doktoranden Adib Kalantar Mehrjerdi undersökt materialets egenskaper i de plaströr som används för att producera geotermisk energi. Syftet med projektet var att undersöka hur man kan öka prestandan i dessa värmesystem genom att öka värmeledningsförmågan genom olika tillsatser i plasten. Vanlig talk som blandas i plasten är en lösning.

– Faktum är att vi lever precis ovanpå den mest prisvärda, hållbara och bekväma energikällan på jorden, det är en viktig energikälla som skulle kunna användas i mycket större utsträckning än vad som sker i dag, förklarar Adib Kalantar Mehrjerdi.

– Det är en energikälla som finns överallt där du behöver den och den är tillgänglig hela tiden, till skillnad från sol- och vindkraft, vilka är beroende av väder och plats på jorden, och biomassa som måste transporteras. Den kan också skalas upp i olika storlekar till allt från små familjebostäder till stora kommersiella byggnader eller till och med megastäder, fortsätter han.

På bara några meters djup ner i marken är temperaturen konstant året runt, det gäller i hela världen. På sommaren är den omgivande temperaturen högre än nere i marken och på vintern omvänt.

– Jorden skulle alltså kunna fungera som ett jättestort värmebatteri helt gratis. På vintern kan vi ta ut energi och på sommaren kan vi lagra energi i samma system, för att sedan distribuera i form av värme eller kyla.

Värmeledande egenskaper en fördel

De rör som används i detta system består av polymermaterialet polyeten. Polymerer betraktas som värmeisolerande, men vid många tillämpningar är värmeväxling en önskvärd egenskap. Rören som används idag har många fördelar, de tål korrosion och kemikalier. Materialet är också relativt kostnadseffektivt och det är flexibelt, vilket gör att det kan transporteras ihoprullat. Nackdelen är att materialet är dåligt på att leda värme.

Blandat i olika ledande material

– I mitt projekt har målet varit att förbättra de värmeledande egenskaperna. Jag har utgått från kommersiellt material som råmaterial och har tillsatt ämnen som har bra ledande egenskaper. Talk visade sig ge bäst egenskaper jämfört med exempelvis koppar. Koppar har bättre värmeledande egenskaper, men som tillsats i kompositmaterialet sjunker denna egenskap, förklarar han.

Fördelarna med detta kompositmaterial, som både har bra värmeledande egenskaper och bra mekaniska egenskaper, är att man inte behöver använda så djupa borrhål och att systemets prestanda ökar, samt att den totala investeringskostnaden kan minska. Sammantaget leder detta till bättre hushållning med energi och minskad påverkan på miljön.

– EU har satt upp målet att vi ska minska våra utsläpp med 95 procent under perioden 1995–2050 samtidigt som vi måste förlita oss mer på förnybar energi. Så det gäller att arbeta mot detta mål på alla fronter, avslutar han.

Projektet har genomförts i ett samarbete mellan Högskolan i Borås och företaget MuoviTech, som producerar markvärmeväxlare för geotermisk teknologi.

Adib Kalantar Mehrjerdi försvarade sin avhandling 30 september inom området Resursåtervinning vid Högskolan i Borås.

Avhandlingens titel: Thermally Conductive High-density Polyethylene Composites for Ground Heat Exchangers

Handledare: Professor Mikael Skrifvars och docent Dan Åkesson

Läs mer

Läs mer om forskningen inom resursåtervinning

Geoenergi utgörs i huvudsak av solenergi, som passivt lagras i mark, berg och grundvatten.

Läs mer om geoenergi