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Almacenamiento de energía térmica por calor latente (LHTES)

1761
  • Joseph Black
Thermal energy storage facility utilizing phase change materials for energy regulation.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Latent heat thermal energy storage (LHTES) systems store thermal energy by utilizing the phase change of a material (PCM), such as melting from solid to liquid. Energy is stored at a nearly constant temperature during the phase transition. The amount of energy stored is the heat of fusion. This método Ofrece una densidad de almacenamiento de energía mucho mayor que el almacenamiento de calor sensible.

LHTES aprovecha el principio de que una sustancia absorbe o libera una gran cantidad de energía, conocida como calor latente (por ejemplo, calor de fusión o vaporización), cuando cambia de estado físico. Este proceso ocurre a temperatura constante. El calor total almacenado ([latex]Q[/latex]) en un PCM incluye tanto el calor sensible como el calor latente: [latex]Q = int_{T_i}^{T_m} m C_p dT + m Delta H_m + int_{T_m}^{T_f} m C_p dT[/latex], donde [latex]m[/latex] es la masa, [latex]C_p[/latex] es la capacidad calorífica específica, [latex]Delta H_m[/latex] es el calor latente de fusión y [latex]T_m[/latex] es la temperatura de fusión. La principal ventaja es la alta densidad de energía dentro de un pequeño rango de temperatura alrededor del punto de transición de fase. Los materiales utilizados como PCM incluyen ceras de parafina, hidratos de sal y ácidos grasos. La elección del PCM depende de la temperatura de funcionamiento objetivo. Por ejemplo, las sales fundidas se utilizan en energía solar concentrada Las centrales de energía solar de concentración (CSP) se utilizan para el almacenamiento de energía a alta temperatura, mientras que los materiales de cambio de fase (PCM) a base de parafina se emplean en materiales de construcción para la calefacción y refrigeración pasivas. Entre los desafíos del almacenamiento de energía térmica latente (LHTES) se incluyen la baja conductividad térmica de muchos PCM, que puede limitar las tasas de carga y descarga, y problemas relacionados con los cambios de volumen y la estabilidad a largo plazo.

UNESCO Nomenclature: 3322
– Thermodynamics

Tipo

Proceso químico

Ruptura

Sustancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • El descubrimiento de Joseph Black sobre el calor latente y el calor específico.
  • las leyes de la termodinámica
  • Comprensión de las transiciones de fase en los materiales
  • Desarrollo de la ciencia de los materiales para la creación y caracterización de PCM

Aplicaciones

  • plantas de energía solar térmica
  • temperature regulation in buildings (e.g., phase change wallboards)
  • gestión térmica de la electrónica
  • Almacenamiento frigorífico para transporte de alimentos y aire acondicionado.
  • textiles estabilizados por temperatura

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Microencapsulación de PCMS para contenerlos y aumentar la superficie de transferencia de calor.
  • PCM compuestos con grafito o espumas metálicas para mejorar la conductividad térmica
  • PCMs estabilizados en forma que conservan su forma incluso en la fase líquida
  • Materiales de cambio multifásico para almacenamiento en un rango de temperatura más amplio
  • Integración de PCMS en hormigón para edificios térmicamente masivos
  • lodos de pcm para fluidos de transferencia de calor
  • Baterías térmicas basadas en PCM para vehículos eléctricos para gestionar la temperatura de la cabina y la batería.
  • Textiles inteligentes con microcápsulas de PCM integradas para un confort térmico personal
  • cryogenic energy storage using liquid air/nitrogen as a pcm
  • Sistemas de almacenamiento termoquímico como alternativa más avanzada
Related to: latent heat, almacenamiento de energía térmica, material de cambio de fase, PCM, calor de fusión, termodinámica, energía solar térmica, sal fundida, densidad de energía, temperatura constante.

Contexto histórico

Almacenamiento de energía térmica por calor latente (LHTES)

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1700
1761
1807-01-01
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1850
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1788
1834
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(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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