Energi

Sådan sparer DTU Nanolab på strømmen

Renrummet bruger meget strøm for at holde luften partikelfri, men der kan skæres 10 procent af forbruget ved blandt andet at justere på graden af ventilation.

På DTU Nanolab arbejder driftschef Leif Steen Johansen (th.) og Facility Manager Jan Vasland Eriksen på at kunne skære 10 procent af energiforbruget ved at optimere ventilationssystemet i renrummet, hvor der produceres mikro- og nanoelektronik.

fredag 25 november 2022

Nasrin Billie

Op til 200 gange i timen bliver luften i DTU Nanolabs renrum skiftet ud og erstattet med ren luft ved hjælp af et omfattende ventilationssystem. Luftrensning er vigtigt, fordi der i et renrum produceres strukturer ned til 10 nanometer såsom fotodioder og chip med sensorfunktion. Hvis renrummet ikke holdes rent, kan det skade de fintfølende mikro-elektromekaniske systemer.

Men nu drosler DTU Nanolab ned for de motorer, der driver ventilatorerne, mellem kl. 18 om aftenen til kl. 6 om morgenen for at spare på strømmen i en tid med høje energipriser. DTU Nanolabs samlede energiforbrug ligger på fire gigawatt timer om året.

”Når vi nedsætter hastigheden af ventilatorerne og sænker recirkulationen med 30 procent i renrummet, så kan vi reducere energiforbruget med 68 procent mellem 18 og 6,” siger driftschef Leif Steen Johansen.

Går ikke ned på sikkerhed

Sammen med Facility Manager Jan Vasland Eriksen holder driftschefen øje med, at luftkvaliteten overholder standarden ISO 14644 for et renrum ved kontinuerligt at måle koncentrationen af partikler.

”Omkostningen er en potentielt lavere grad af renhed. Vi går ikke ned på sikkerhed,” siger driftschef Leif Steen Johansen om DTU Nanolabs seneste energisparetiltag.

De 40-50 brugere, der har deres daglige gang i renrummet, udgør den største forureningskilde for luften i renrummet. Det er blandt andet studerende, forskere, driftspersonale samt virksomhedsmedarbejdere, der lejer sig ind i DTU Nanolab for at bruge faciliteterne. Alle udskiller partikler såsom hår, skæl og støv, som kan sætte sig på mikro- og nanoenhederne og ødelægge deres funktion.

Derfor nedjusteres ventilationen og dermed graden af renhed i renrummet i løbet af aftenen og i weekenderne, hvor der er færrest mennesker til stede.

En stor del af det 1350 m2 store areal på DTU Nanolab består af rør, der går ned i nogle rør, som går ned i andre rør. "Hver gang rørene går fra et niveau til et andet, opstår der bøjninger på rør, hvilket medfører et tab af tryk i rørsystemet. Det tab er primært drevet af flowet. Når vi sænker flowet, altså luftrecirkulationen, bliver tabet mindre,” fortæller Jan Vasland Eriksen. Mindre tryktab er lig med mindre strømforbrug.

Mindre tryktab giver lavere strømforbrug

DTU Nanolab er placeret på Ørsteds Plads på DTU Lyngby Campus. En 1350 m2 stor bygning, der breder sig over tre etager over jorden, samt en kælder. Hvad man ikke kan se udefra, er det sindrige system af ventilationskanaler, rør, kabler og tekniske installationer, som udgør hele 1. og 2. etage og sørger for en konstant recirkulering af luften i renrummet.

Når DTU Nanolab formindsker luftrecirkulationen, påvirker det trykket i ventilationssystemet. Tabet af tryk inde i rørene reduceres, og ventilationssystemet vil arbejde mindre hårdt på at rense luften og derved forbruge mindre strøm.

Udover at sænke luftcirkulationen planlægger DTU nanolab også at udskifte de filtre, som luften passerer, inden den blæses ind i renrummet. De nye filtre har et lavere tryktab.

”Det har vi allerede gjort i dele af renrummet, men vi vil gerne udbrede det til resten af renrummet, som er af ældre dato,” uddyber Leif Steen Johansen.

Største energibesparende tiltag

De to energieffektiviseringsindsatser - sænkningen af luftrecirkulationen og udskiftning af filtre - vil tilsammen kunne give de største besparelser i energiforbruget på DTU Nanolab, vurderer de to teknikere.

”Overordnet set, med de tiltag, som vi står for, håber vi at kunne spare op mod 10 procent af vores samlede energiforbrug, som ligger på omkring fire gigawatt timer om året”, uddyber Jan Vasland Eriksen.

Med dagens elpriser, f.eks. 4 kr. pr. kwh, svarer det til en kontant besparelse på 1,6 millioner kroner.

Ved en mindre ombygning og programmering er ventilationsenhederne nu koblet op på Campus Services CTS-anlæg, som er et bygningskontrolsystem. Det gør Campus Service i stand til at kontrollere og styre hovedventilatorerne og Fan Filter Units fra centralt hold. Det betyder også, at DTU Nanolab ikke behøver at sænke flowet manuelt om aftenen og i weekenderne.

DTU Nanolabs andre energisparetiltag

Slipper luftfugtigheden løs

I dag styrer DTU Nanolab luftfugtigheden meget stramt i renrummet, dvs. luftfugtigheden skal ligge indenfor f.eks. 45 procent relativ luftfugtighed, fordi der kører nogle særlige processer, som skal bruge det vand, der er i luften. Det koster meget energi. Derfor er DTU Nanolab sammen med Campus Service i øjeblikket ved at undersøge, om der er mulighed for at slække på fugtkontrollen på de steder, hvor der ikke kører disse processer.

Udskifter 640 lysstofrør

DTU Nanolab er i gang med at udskifte 640 lysstofrør til LED-armaturer. Derved halveres lampernes energiforbrug.Og man opnår yderligere besparelser ved at slukke for lyset, når renrummet ikke er i brug. Næste fase er at opsætte flere lysfølere i renrummet, der kan tænde og slukke lyset automatisk. Styringen af lamperne foregår fra centralt hold. Brugerne af renrummet kan ikke selv tænde og slukke for lyset.

Adgangskontrol

For at få adgang til renrummet skal brugeren køre sit DTU-kort igennem en kortlæser, der registrerer hvem og hvor mange, der er inde i renrummet. Den information vil DTU Nanolab bruge til at registrere, når sidste mand er gået, så man kan nedjustere graden af renhed og slukke lyset efter behov.

Vakuumpumper

To ud af de fire gigawatt timer, som DTU Nanolab forbruger på et år, forbruges inde i renrummet af maskiner. Det primære strømforbrug står vakuumpumperne for, og her er der ligeledes mulighed for at køre sænkning og standby funktion, sådan at pumperne kører langsommere og bruger mindre nitrogen, når de ikke kører en proces.

Tema

Energi - forsyningssikkerhed og effektivitet

Europa befinder sig i en energikrise. Mangel på gas og strøm har sat fokus på, hvordan vi kan reducere vores energiforbrug og udvikle nye teknologier, der kan bidrage til en sikker og effektiv energiforsyning i fremtiden.

Læs mere i DTU’s tema om energi – forsyningssikkerhed og effektivitet.

Kontakt

Leif Steen Johansen Driftschef, Ph.D. DTU Nanolab - Nationalt Center for Nanofabrikation og -karakterisering Telefon: 45255713 Mobil: 25348992 lesjo@dtu.dk

Jan Vasland Eriksen Facility Manager DTU Nanolab - Nationalt Center for Nanofabrikation og -karakterisering Mobil: 22157001 jver@dtu.dk