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Experimental analysis of a power-to-heat storage with high-temperature phase change materials to increase flexibility and sector coupling

Royo, Patricia und Johnson, Maike und David, Nele und Fiss, Michael und López-Sabirón, Ana María und Ferreira, Germán und Gutierrez Rojas, Andrea Lucia (2023) Experimental analysis of a power-to-heat storage with high-temperature phase change materials to increase flexibility and sector coupling. Applied Thermal Engineering, Seite 121889. Elsevier. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2023.121889. ISSN 1359-4311.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
12MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2023.121889

Kurzfassung

To boost the flexibility, sector coupling and manageability of renewable energy systems, a unique power-to-heat storage (electric charging, thermal discharging) is proposed. The hybrid thermal energy storage system, including phase change materials, is built using flat pillow-plates and heating rods. Experimental testing is conducted to assess the prototype's electrical and thermal performance. In addition, a parametric study involving several charging and discharging control strategies is proposed in this context. The suggested hybrid thermal storage system provides a total storage capacity of 4.87kWh using nitrate salts as phase-change material (eutectic mixture of KNO3 and NaNO3). The charging efficiency ranges from 65 to 90%, depending on the charging/discharging strategy, and the discharging period can be shortened by more than 1 h. Additionally, active management of the heating rod temperature reduces the charging period by half, making the storage system highly flexible. This demonstrates the ability of this system to aid in modularity and flexibility for effective energy management in the context of renewable energy and industry thanks to an increased storage capacity.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/198632/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Experimental analysis of a power-to-heat storage with high-temperature phase change materials to increase flexibility and sector coupling
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Royo, Patriciapatricia.royo (at) idener.aiNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Johnson, MaikeMaike.Johnson (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1903-9955NICHT SPEZIFIZIERT
David, NeleDLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fiss, MichaelMichael.Fiss (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
López-Sabirón, Ana Maríaanamaria.lopez (at) aitiip.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ferreira, Germángerman.ferreira (at) aimen.esNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gutierrez Rojas, Andrea LuciaAndrea.GutierrezRojas (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6313-8264NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:29 Oktober 2023
Erschienen in:Applied Thermal Engineering
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.applthermaleng.2023.121889
Seitenbereich:Seite 121889
Verlag:Elsevier
ISSN:1359-4311
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Power-to-heat; Thermal energy storage; Pillow-plates; Phase change materials; Flexibility; System integration flexibility; Renewable energy penetration
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Thermochemische Prozesse
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Thermische Prozesstechnik
Hinterlegt von: Johnson, Maike
Hinterlegt am:19 Dez 2023 17:24
Letzte Änderung:20 Dez 2023 12:35

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