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ON THE OPERATIONAL BEHAVIOR OF PACKED-BED THERMAL ENERGY STORAGE: A SECOND-LAW OF THERMODYNAMICS APPROACH TO DETERMINE THE INSTANTANEOUS ENERGY CONTENT
Indexado
Scopus SCOPUS_ID:85217028220
DOI 10.52202/077185-0002
Año 2024
Tipo

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Packed-bed thermal energy storage (PBTES) systems have arisen as a promising alternative to store heat at high temperatures with low implementation costs.The literature has focused on improving its design to reduce thermal losses, enhance structural integrity, and increase storage capacity by analyzing thermocline development.The integration of PBTES systems has been a challenge due to the thermocline; such thermal gradient implies assessing the temperature limits of the applications to decide how to manage the PBTES charge and discharge processes.Nevertheless, this component's lack of monitoring indicators leads to undesired operation once integrated into the system.This article proposes a novel degradation parameter as a monitoring indicator for the PBTES operation.Through a second law of thermodynamics, different sources of exergy losses are collected into this parameter and compared to an ideal exergy stored/released rate.This article analyzes in depth the actual limits of the charging degradation and contrasts it to the utilization factor, a metric to evaluate the amount of useful energy discharged each cycle.This contrast is performed with a multi-objective optimization varying the cut-off temperature at charge/discharge and the charge/discharge temperature.The maximum limit for the charging degradation is around 0.35 to maximize the utilization factor when the system discharges from temperatures close to the environment.For that operational condition, the charging degradation limit can also be predicted with the cut-off charging temperature; therefore, its value can be set before its operation and used as a decision variable to manage the system's operation.

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Calderón-Vásquez, Ignacio - Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
2 Cardemil, José M. - Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
3 Battisti, Felipe G. - Universidad Tecnológica Metropolitana - Chile

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Financiamiento



Fuente
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica
SERC-Chile
Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo

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Agradecimientos



Agradecimiento
The authors would like to thank the financial support from projects ANID/FONDEF/ID22I10200, ANID/FONDECYT/1231186, and ANID/FONDAP 1523A0006 ''Solar Energy Research Center''-SERC-Chile.In addition, I.Calder\u00F3n-V\u00E1squez would like to acknowledge the PhD.Scholarship ANID-PFCHA/Doctorado Nacional/2021-21210778, and F.G.Battisti acknowledges the support from ANID/CONICYT through FONDECYT Postdoctorado 2022-#3220792.

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