Identification of best available thermal energy storage compounds for low-to-moderate temperature storage applications in buildings

Abstract

Over the last 40 years different thermal energy storage materials have been investigated with the aim of enhancing energy efficiency in buildings, improving systems performance, and increasing the share of renewable energies. However, the main requirements for their efficient implementation are not fully met by most of them. This paper develops a comparative review of thermophysical properties of materials reported in the literature. The results show that the highest volumetric storage capacities for the best available sensible, latent and thermochemical storage materials are 250 MJ/m3, 514 MJ/m3 and 2000 MJ/m3, respectively, corresponding to water, barium hydroxide octahydrate, and magnesium chloride hexahydrate. A group of salt hydrates and inorganic eutectics have been identified as the most promising for the development of competitive thermal storage materials for cooling, heating and comfort applications in the short-term. In the long-term, thermochemical storage materials seem promising. However, additional research efforts are required.

Identificación de los mejores compuestos disponibles de almacenamiento de energía térmica para aplicaciones de baja a moderada temperatura en edificación. En los últimos 40 años se han investigado diferentes materiales de almacenamiento térmico con el objetivo de mejorar la eficiencia energética en los edificios, mejorar el rendimiento de sistemas y aumentar el uso de renovables. Sin embargo, la mayoría no cumple los principales requisitos para su eficiente implementación. Este artículo desarrolla una revisión de las propiedades termofísicas de los materiales existentes en la literatura. Los resultados muestran que las mayores capacidades de almacenamiento volumétrico para los mejores materiales de almacenamiento sensible, latente y termoquímico son 250 MJ/m3, 514 MJ/m3 y 2000 MJ/m3, respectivamente, correspondientes a agua, hidróxido de bario octahidratado y cloruro de magnesio hexahidratado. Un conjunto de sales hidratadas y eutécticos han sido identificados como los más prometedores para el desarrollo de materiales competitivos para aplicaciones de enfriamiento, calefacción y confort a corto plazo. A largo plazo, el almacenamiento termoquímico parece prometedor. Sin embargo, investigación adicional es requerida.