view in publisher's site

A state-of-the-art review of the application of Phase Change Materials (PCM) in Mobilized-Thermal Energy Storage (M-TES) for recovering low-temperature Industrial Waste Heat (IWH) for distributed heat supply

Highlights•Mobilized thermal energy storage can be used to recover and store industry waste heat.•Erythritol has been widely used as PCM for the mobilized thermal energy storage.•The direct-contact system has shorter charging/discharging period than the indirect system.•The price for mobilized thermal energy storage increases with the increased transport distance.AbstractMobilized-Thermal Energy Storage (M-TES) systems, are an attractive alternative solution to supply heat to distributed heat users by recovering and transporting the low-temperature industrial waste heat (IWH) by vehicular means, have the potential to reduce both the CO2 emissions and costs of energy consumption and lead to more efficient industrial activities as well as improve the quantity of low-carbon energy consumed for heat generation in the residential sector. This paper provides a state-of-the-art review of Phase Change Materials (PCM) applied in M-TES systems. The concept of the M-TES system is briefly described and summarized, including available IWH sources, heating and cooling facilities (for distributed end users), and the main features of two different types of M-TES containers. Recent research achievements in the field have been reviewed, focusing on developed prototypes, experimental and numerical studies, and economic and environmental evaluations. Finally, the barriers to the application of M-TES and possible solutions are discussed. The review highlighted that direct-contact M-TES storage systems can have up to 60% shorter charging and discharging periods when compared to indirect-contact M-TES storage systems with similar storage capacities. Using heat transfer enhancement techniques such as graphite additives, the charging and discharging period for indirect-contact M-TES container can be shortened by up to 74% and 67%, respectively, and that the charging time of direct-contact M-TES can be reduced by up to 29%. The use of M-TES to provide heat can significantly decrease the primary energy requirement, exergy losses and the CO2 emissions by up to 95%, 60% and 93%, respectively, compared to conventional heating facilities using fossil fuels. Recommendations for future research are presented, providing insights of where the current research in the M-TES field is heading and highlights the key challenges that remain to be resolved.

مروری بر آخرین کاربرد مواد تغییر فاز (PCM)در ذخیره‌سازی انرژی گرمایی - متحرک (M - TES)برای بازیابی حرارت زباله صنعتی دمای پایین (IWH)برای تامین گرمای توزیع‌شده

نکات برجسته * ذخیره‌سازی انرژی حرارتی متحرک می‌تواند برای بازیابی و ذخیره‌سازی حرارت اتلافی صنعت مورد استفاده قرار گیرد. اریتریتول به طور گسترده به عنوان PCM برای ذخیره‌سازی انرژی گرمایی به کار می‌رود. * سیستم تماس مستقیم دوره شارژ / دشارژ کوتاه تری نسبت به سیستم غیر مستقیم دارد. * قیمت انتقال ذخیره‌سازی انرژی گرمایی با افزایش فاصله حمل و نقل افزایش می‌یابد. سیستم‌های ذخیره انرژی گرمایی - متحرک (M - TES)، یک راه‌حل جایگزین جذاب برای تامین گرما برای کاربران گرمایی پراکنده با بازیابی و انتقال حرارت زباله صنعتی دمای پایین (IWH)توسط وسایل نقلیه هستند، که این پتانسیل را دارند که انتشار CO۲ و هزینه‌های مصرف انرژی را کاهش دهند و منجر به فعالیت‌های صنعتی کارآمدتر و همچنین بهبود کمیت انرژی مصرفی شوند. این مقاله یک بررسی جدید از مواد تغییر فاز (PCM)به کار رفته در سیستم‌های M - TES را فراهم می‌کند. مفهوم سیستم M - TES به طور خلاصه شرح داده می‌شود، از جمله منابع IWH موجود، تاسیسات گرمایش و سرمایش (برای کاربران نهایی توزیع‌شده)، و ویژگی‌های اصلی دو نوع مختلف از ظروف M - TES. دستاوردهای تحقیقاتی اخیر در این زمینه با تمرکز بر نمونه‌های اولیه توسعه‌یافته، مطالعات تجربی و عددی، و ارزیابی‌های اقتصادی و زیست‌محیطی مورد بررسی قرار گرفته‌اند. در نهایت، موانع کاربرد M - TES و راه‌حل‌های ممکن مورد بحث قرار می‌گیرند. این بررسی نشان داد که سیستم‌های ذخیره‌سازی M - TES تماس مستقیم می‌توانند تا ۶۰ % دوره‌های شارژ و تخلیه کوتاه تری در مقایسه با سیستم‌های ذخیره‌سازی M - TES تماس غیرمستقیم با ظرفیت‌های ذخیره‌سازی مشابه داشته باشند. با استفاده از تکنیک‌های افزایش انتقال حرارت مانند افزودنی‌های گرافیت، دوره شارژ و دشارژ برای ظرف M - TES تماس غیرمستقیم را می توان به ترتیب تا ۷۴ % و ۶۷ % کاهش داد و زمان شارژ M - TES تماس مستقیم را می توان تا ۲۹ % کاهش داد. استفاده از M - TES برای تامین گرما می‌تواند به طور قابل‌توجهی نیاز انرژی اولیه، تلفات اکسرژی و انتشار CO۲ را به ترتیب تا ۹۵ %، ۶۰ % و ۹۳ % در مقایسه با تاسیسات گرمایش مرسوم با استفاده از سوخت‌های فسیلی کاهش دهد. توصیه‌هایی برای تحقیقات آینده ارائه شده‌است، و بینش‌هایی از جایی که تحقیق فعلی در زمینه M - TES در حال هدایت و برجسته کردن چالش‌های کلیدی است که باقی می‌ماند تا حل شود را فراهم می‌کند.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Renewable Energy, Sustainability and the Environment
  • ترجمه مقاله Renewable Energy, Sustainability and the Environment
  • مقاله انرژی تجدید پذیر، پایداری و محیط زیست
  • ترجمه مقاله انرژی تجدید پذیر، پایداری و محیط زیست
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.