Ibland kräver något sött allvarligt smart.

Kristen Parrishs arbete fokuserar på att integrera energieffektivitetsmetoder i designen, byggnads- och driftsprocesser.

Robert Wangs expertis inom termisk vetenskap inkluderar tillämpningar av termoelektricitet, lagring av termisk energi och fasförändringsmaterial och processer.

Tillsammans är de en formidabel kraft i jakten på … välbevarad, kvalitetsglass.

Deras kunskap är särskilt värdefull om du har mycket stora anläggningar fyllda med stora mängder mat som måste hållas fryst under exakta tekniska specifikationer för att behålla sina optimala egenskaper som ätbara.

Parrish och Wang, docent vid Arizona State Universitys Ira A. Fulton Schools of Engineering, arbetar med just ett sådant projekt med Arizona Salt River Project vatten- och elnät och Viking Cold Solutions, den ledande leverantören av värmeenergilagring till marknaden för lågtemperaturkyllagring.

Företagen och ASU-forskarna experimenterar med Viking Cold Solutions nya lagrings- och kylningsteknik för termisk energi i 10, 400 kvadratmeter stor glassfrys i Bashas' Family of Stores livsmedelskedjas 800, 000 kvadratmeter stort distributionscenter i Chandler, Arizona.

Glassfrysen använder en stor del av den totala kraft som krävs för att driva hela anläggningen, som nynnar ständigt med driften av kylutrustning och elsystem.

"Årligen, anläggningen kräver motsvarande mängd energi som behövs för att driva nästan 1, 000 bostäder under ett år, " sa Chico Hunter, SRP:s forsknings- och utvecklingschef.

Det inkluderar att ge energi för att hålla glasslagringsutrymmet på ett konstant minus-18 grader Fahrenheit.

Parrish och Wang, tillsammans med Nexant, ett industriellt energikonsult- och serviceföretag, övervakar och mäter systemets prestanda, som erbjuder fördelen med en lågteknologisk kemisk och mekanisk kylteknik.

Det termiska energisystemet använder egenutvecklade, livsmedelssäkra fasförändringsmaterialformler sammansatta av avjoniserat vatten och oorganiska salter i individuellt förseglade plastceller. Cellmodulerna är designade för att installeras ovanför förvaringsställen i glassfrysen.

När fasförändringsmaterial övergår från vätska till fast och från fast till vätska, systemet absorberar eller avger stora mängder energi samtidigt som det håller en stabil temperatur.

"Det är ungefär som isförpackningarna du lägger i din matlåda, " sade Parrish. "De lagrar kylan. Tanken är att få tillräckligt kall lagrad i dem så att du kan köra kylkompressorerna i frysen mycket kortare tid under rusningstid och ändå behålla samma kalla temperaturer i hela lagringsutrymmet."

"Att hålla ett utrymme kallt är i grunden en process för att ta bort värme, " förklarade Wang. I detta system, när fasförändringsmaterialet som är inneslutet i plasten smälter, "det absorberar den omgivande värmen och håller frysen kall."

En viktig egenskap hos metoden är "det är en passiv energiprocess, "Wang sa. "Ingen elektricitet behövs för att driva smältprocessen av fasförändringsmaterialet."

Fördelarna som SRP och Bashas hoppas kunna dra av projektet är inte bara energieffektivitet utan också betydande energikostnadsbesparingar. Den termiska energiprocessen gör det möjligt för Bashas att minska den tid den har för att köra anläggningens konventionella elektriska kylsystem under dyrare toppbelastningstimmar - det är mellan 14 och 19. varje dag när kundernas efterfrågan är som störst för SRP och när energikostnaden är upp till tre gånger så hög som under icke-peak timmar.

Bashas kan nu köra det elektriska kylsystemet mestadels under nattetid då kostnaderna är lägre.

"Den billigare och mer effektiva kylningstiden på natten fryser om fasförändringsmaterialen, och dessa isförpackningar kan sedan upprätthålla stabila temperaturer i anläggningen för att hålla glassen tillräckligt fryst under en stor del av högbelastningsperioden under dagtid, " sa SRP forskningsingenjör Alejandra Mendez.

"Vi har kunnat avskaffa cirka fem timmars körning av konventionell kylning från toppbelastningstiden och flytta den till nattdrift, sa Mendez.

Sådan toppbelastningsförskjutning, speciellt i stora industrianläggningar som är i drift dag och natt, sparar också SRP-pengar på lång sikt.

"Ju mer kraft vi måste leverera under toppbelastningstider, ju mer vi kommer att behöva köpa kraft någon annanstans för att möta den efterfrågan eller så småningom måste vi bygga fler kraftverk, sa Mendez.

"Teknologin för lagring av termisk energi erbjuder också fördelen att göra det övergripande systemet mer hållbart och kostnadseffektivt, Mendez tillade. "Med en icke-mekanisk, passiv energilagringsteknik, du behöver inte göra dyra uppgraderingar av ett befintligt kylsystem."

Det slutliga målet med projektet är att avgöra om användarnas elräkningar kan sänkas tillräckligt för att kompensera en stor del av installationskostnaderna.

"Om så är fallet, "Jägare sa, "vi hoppas kunna utveckla en anpassningsbar incitamentsplan för värmeenergilagringssystem att erbjuda kunder som kommer att implementera dessa åtgärder."

ASU -ingenjörerna Parrish och Wang hoppas kunna se positiva tecken på systemets framtida kapacitet när det finns fullständiga data om dess prestanda under årets varma och fuktiga sommar.

Forskarna förväntar sig att ha tillräckligt med data för att presentera projektets resultat för American Society of Heating, Kyl- och luftkonditioneringsingenjörer på organisationens konferens i januari.

Fasförändringsmaterialet har redan gjort det möjligt för Bashas att köra kompressorer mer sällan under de varmaste timmarna på dygnet - toppbelastningstiden när elkraften är som dyrast - vilket resulterar i lägre driftskostnader, sa Parrish. Hon och de andra ASU-forskarna håller på att fastställa fasförändringsmaterialets totala energipåverkan.

Parrish, en civilingenjör, har framgångsrikt samarbetat med SRP tidigare för att förbättra energieffektiviteten i bostäder genom att använda sin expertis och forskning inom byggnadsdrift.

Glassfrysprojektet ger Wang en möjlighet att tillämpa sin mångsidiga expertis inom energisektorn.

Arbetet ger också en verklig forskningsmöjlighet för studenter. Neda Askari, som tar en doktorsexamen i civil, miljö och hållbar ingenjörskonst – med fokus på det senare området – och Prathamesh Vartak, doktorand i materialvetenskap och teknik, hjälper till att mäta effektiviteten hos lagringssystemet för termisk energi och modellera energi- och kostnadseffekterna av sådana system.

Utöver värdet som strävan kan ge för Bashas och SRP, Parrish och Wang hoppas att det leder till ritningar för att framgångsrikt replikera systemet i en mängd andra storskaliga industriella frysverksamheter.