Thermal storage refers to the application of storing thermal energy in materials for later utilisation . Figure below depicts the charge and discharge cycle for thermal storage systems, i.e. the storage of energy (charging) and the use of energy at a later time that benefits the user (discharging).
Thermal storage can result in the reduction of operating costs by producing and storing the energy during periods of low energy supply cost (off-peak/night time) and utilising the stored energy during periods of high energy supply cost (peak/day time).
L'énergie thermique peut être stockée de trois manières principales :
- Stockage Judicieux
- Stockage Latent
- Stockage Thermochimique.
De plus, les deux stratégies de stockage thermique couramment utilisées sont :
- Stratégie de nivellement de charge
- Stratégie de transfert de charge
Stockage sensible de la chaleur
Sensible heat storage refers to the heat storage within a medium that does not result in a change of state (e.g. liquid remains liquid or solid remains solid). The two main sources of sensible heat storage applicable to commercial buildings are:
- Stockage de l'eau – En raison de la capacité thermique élevée de l'eau, les réservoirs sont couramment utilisés comme moyen de stockage thermique dans les systèmes d'eau glacée et d'eau chaude.
- Building Mass – By increasing the thermal mass of the building using dense materials (bricks, concrete slabs, etc.) peak loads can be minimised. These dense materials are able to store heat throughout the day, radiating heat back into the space when ambient temperatures have dropped, or alternatively, cool down over night and remove heat from the space during the day.
Stockage de chaleur latente
Unlike sensible heat storage, latent heat storage utilises a medium that transfers heat by changing state (e.g. liquid to solid). Given this additional phase change capability, latent heat systems have greater capacity to store energy than those of sensible heat storage systems, when the same physical size. The main methods of latent heat storage within the HVAC industry are:
- Stockage de glace – La glace est générée et utilisée directement ou indirectement pour refroidir le système d'eau glacée.
- Phase Change Material (PCM) – PCM typically use specific salt formulations to increase the freezing point of the material above the chilled water supply temperature, so the material can be frozen with chilled water, to store the energy for later use
- Tissu de construction PCM – Des matériaux à changement de phase peuvent être utilisés dans la structure du bâtiment pour augmenter le stockage thermique dans la masse du bâtiment.
Compte tenu du coût d’investissement accru associé au stockage de chaleur latente, ces solutions ne sont pas aussi répandues que les solutions de stockage de chaleur raisonnable. Toutefois, étant donné que les solutions latentes pèsent moins et sont physiquement plus petites que les solutions raisonnables équivalentes, les coûts d’investissement peuvent potentiellement être compensés par des économies structurelles.
Stockage Thermochimique
Le stockage thermochimique est une solution de stockage thermique qui utilise une réaction chimique réversible dans le milieu pour le transfert de chaleur. Semblable aux autres solutions de stockage thermique évoquées ci-dessus, le stockage thermochimique se compose de trois étapes principales, illustrées dans la figure ci-dessous.
During the charging cycle a thermo-chemical material absorbs heat through an endothermic reaction (heat in) and produces two product chemicals (chemicals A + B). Chemicals A + B are then separated and stored. During the discharge cycle, these chemicals are recombined through an exothermic reaction (heat out) reforming the original thermo-chemical material and liberating heat.
Le principal avantage du stockage thermochimique est qu’il offre une capacité de stockage environ six fois supérieure aux principales solutions latentes. Cependant, en raison des coûts d’investissement élevés, l’adoption du stockage thermochimique par l’industrie est faible.
Stratégie de nivellement de charge
Une stratégie de nivellement des charges vise à égaliser les charges du bâtiment tout au long de la journée. Une telle stratégie peut être mise en œuvre en utilisant le stockage thermique, où le système se décharge lorsque la charge du bâtiment est supérieure à la puissance du refroidisseur et se charge lorsque la charge du bâtiment est inférieure à la puissance du refroidisseur. Ceci est illustré dans la figure ci-dessous où la charge du refroidisseur représente une constante de 50 % de la charge du bâtiment. Le principal avantage du système de nivellement de charge est que la taille requise du refroidisseur peut être réduite.
Stratégie de transfert de charge
La stratégie de transfert de charge consiste à charger le stockage thermique pendant les heures creuses, de sorte que l'énergie stockée puisse être utilisée pendant les périodes de charge de pointe. Il vise à déplacer la totalité de la charge de pointe vers les heures creuses, comme le montre la figure ci-dessous. En réduisant ou en éliminant le fonctionnement du refroidisseur, la consommation d'électricité pendant la journée est réduite. Cette stratégie est couramment utilisée pour profiter des coûts énergétiques inférieurs en dehors des heures de pointe.
Département de l'Environnement Et de L'Énergie (Australie)
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