Συστήματα αποθήκευσης ενέργειας με χρήση υλικών αλλαγής φάσης (PCM)

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με τη μελέτη μιας εναλλακτικής τεχνολογίας διαχείρισης ενέργειας, της αποθήκευσης θερμότητας με χρήση υλικών αλλαγής φάσης (PCM). Τα συστήματα, που βασίζονται σε αυτήν, είναι ποικίλα και παρουσιάζονται αναλυτικά για κάθε τομέα της τεχνολογικής δραστηριότητας. Πιο συγκεκριμένα, η εργασία περιλαμβάνει μια γενικότερη εισαγωγή στην αποθήκευση θερμότητας, μια εκτενή γνωριμία με τα υλικά αλλαγής φάσης και τις μεθόδους μέτρησης των ιδιοτήτων τους, ενώ παράλληλα επεξηγεί μαθηματικά το φαινόμενο αλλαγής φάσης, παρουσιάζοντας τους τρόπους επίλυσης αυτού του είδους προβλημάτων. Ο κύριος κορμός της εργασίας περιλαμβάνει την παρουσίαση των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας μέσω PCM, που έχουν μελετηθεί και εφαρμοστεί μέχρι και σήμερα, εστιάζοντας αρχικά στον κτιριακό τομέα και εν συνεχεία σε άλλες εφαρμογές, όπως είναι τα ηλιακά μαγειρικά σκεύη, τα ηλιακά θερμοκήπια, η αποθήκευση ψύξης και τα ηλιακά εργοστάσια παραγωγής ενέργειας. Τέλος, ακολουθούν τα συμπεράσματα και οι προοπτικές βιώσιμης εφαρμογής αυτών των συστημάτων στο μέλλον.

The current diploma thesis refers to the study of an alternative energy administration technique, the storage of heat using phase change materials (PCM). The systems storing heat this way can be used in a variety of technical applications and are explicitly described in the essay. More specifically, the thesis deals with the thermal storage and phase change materials in general, the methods of determining PCM’s properties and the explanation of the phase change phenomenon from its mathematical point of view. Furthermore, the most important part of the project presents an up to date review of the thermal storage systems that have been studied and used in buildings and other technical applications, such as solar cooking, solar greenhouses, cooling storage and solar power plants. Finally, the thesis points out the advantages and disadvantages of such systems, making suggestions on what needs to be done so that they could be used effectively in a larger scale in the future.