新解决方案的热能存储，提高能源效率

　　博士后研究员Allison Mahvi正在研究NREL热测试设施的蓄热。她正在压缩蓄热装置，以改善热交换器和相变复合材料之间的热接触。这样可以更快地对设备进行充电和放电。学分：丹尼斯施罗德，NREL
　　来自美国国家可再生能源实验室（NREL）的科学家开发了一种简单的方法，可以更好地评估新型材料的潜力，以更有效地管理建筑物的能源使用，从而在您的家庭，办公室或其他建筑物中按需存储或释放热量。
　　他们的工作在《自然能源》杂志上发表，提出了一种新的设计方法，可以使建筑物的供暖和制冷过程更易于管理，更便宜，更高效，并更好地准备灵活管理可再生能源的电力，这些能源并不总是在最需要的时候提供能源。
　　这篇题为＂相变热能存储的速率能力和Ragone Plot ＂的论文由NREL的Jason Woods以及合著者Allison Mahvi，Anurag Goyal，Eric Kozubal，Wale Odukomaiya和Roderick Jackson撰写。该论文描述了一种优化蓄热设备的新方法，该方法反映了用于电池的想法，有助于告知建筑物需要哪些新的蓄热材料以及如何使用这些材料设计设备。
　　热能储存允许建筑物像一个巨大的电池一样运行，通过将热能存储在新材料中，直到以后可以使用。一个例子是热泵。虽然最初需要电力来产生和储存热量，但以后使用热量而不使用额外的电力。
　　在另一个例子中，一些材料具有改变相的能力，例如可以从固体转变为液体的冰。当冰融化时，它从工作流体中吸收能量并冷却工作流体，然后可用于冷却建筑空间。由于相变发生在几乎恒定的温度下，因此可以在稳定的温度下提供或存储更长的时间。热能存储通常非常＂往返＂节能。
　　作者发现，通常用于表征电池的Ragon图也可以很好地描述各种蓄热设备候选者的潜在有效性。Ragone 图显示了设备可以存储多少能量与其放电功率之间的权衡，或者设备释放能量的速度。这种基本方法使不同储热材料或设备改进之间的比较更容易评估。它是定义目标的起点，是开发新型蓄热材料和设备的有用设计工具，可用作新颖的替代储能选择。
　　＂这个Ragone框架确保了根据特定应用的功率和能源要求对蓄热材料和设备进行经济高效的设计，＂NREL高级研究工程师，新发表论文的主要作者Jason Woods说。
　　NREL的博士后研究员Mahvi表示，另一个优势是能够减轻电网停电的技术。＂大多数高峰电力需求 - 特别是在夏季，你可能会看到停电 - 是由空调驱动的。如果你能把这种需求转移到一天中的其他时间，你就可以帮助减轻电网的压力，保持电网的运行，同时也让人们在室内保持舒适。
　　＂热能存储系统将需要变得更加灵活和适应性强，增加现场发电，电动汽车充电以及热存储与电池的结合，＂伍兹说。＂这种灵活性的一部分需要更高的功率 - 但正如本出版物所强调的那样，这种更高的功率是以可用能量为代价的。
　　热能存储的使用方式将影响其性能。科学家们需要考虑如何最好地利用储存的能量来保持建筑居住者的舒适，或者用于不同的应用，如将电子设备保持在安全温度。
　　＂哪一个最适合我，我的申请将取决于要求是什么。我需要储存多少，我需要多快排出？马赫维说。＂该框架将使我们能够优化从材料到组件规模的储热系统，以提高功率密度，同时仍然获得尽可能多的可用容量。这将产生更高效的设备，可用于广泛的应用。
　　研究人员开发了一个计算机模型来了解这些蓄热装置的各种设计权衡，包括需要高功率（快速释放能量）和低功耗（缓慢释放能量）的装置。他们还建造了一个原型相变蓄热装置，在实践中说明了这种功率-能源权衡。 编译 陈讲运