博士后研究员Allison Mahvi正在研究NREL热试验设施的热存储。她正在压缩储热装置，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光盘充电。信用:丹尼斯·施罗德，NREL来自国家可再生能源实验室(NREL)的科学家们开发了一种简单的方法来更好地评估新材料的潜力，以更有效地管理建筑物的能源使用，根据需要在您的家庭、办公室或其他建筑物中储存或释放热量。他们的工作发表在《自然能源》杂志上，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来自可再生能源的电力，这些能源并不总是在最需要的时候提供能源。
这篇题为“相变热能储存的速率能力和拉贡曲线”的论文是由NREL的贾森·伍兹和合著者阿利森·马维、阿努拉格·戈亚尔、埃里克·科祖巴尔、沃尔·奥杜科迈亚和罗德里克·杰克逊共同撰写的。本文描述了一种优化储热装置的新方法，该方法反映了用于电池的想法，有助于了解建筑物需要哪些新的储热材料，以及如何使用这些材料设计装置。
热能储存通过将热能储存在新型材料中，直到以后可以使用，从而使建筑像一个巨大的电池一样发挥作用。一个例子是热泵。虽然最初需要电来产生和储存热量，但热量后来被使用，而不需要额外的电。
在另一个例子中，一些材料具有相变的能力，比如冰可以从固体转变为液体。当冰融化时，它吸收能量并冷却工作流体，然后可以用来冷却建筑空间。因为相变发生在几乎恒定的温度下，所以在稳定的温度下，有用的能量可以被提供或储存更长的时间。热能储存通常非常“往返”节能。
作者发现，经常用于描述电池特性的拉贡图也能很好地描述各种候选储热装置的潜在有效性。Ragone图显示了一个器件可以存储多少μh能量和它的放电功率之间的权衡，或者说该器件可以多快释放能量。这种基本方法使不同蓄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，也是开发新型储热材料和装置的有用设计工具，可作为新型替代储能选择。
NREL大学高级研究工程师、最新发表论文的主要作者杰森·伍兹说:“这种Ragone框架确保了根据特定应用的功率和能量需求，设计出具有成本效益的储热材料和设备。
NREL的博士后研究员Mahvi说，另一个优势是能够减轻电网停电的技术。“大部分高峰电力需求——尤其是在你可能会看到停电的夏季——都是由空调驱动的。如果你能把这种需求转移到一天中的其他时间，你就能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感到舒适。”
伍兹说:“随着现场发电、电动汽车充电以及储热与电池的结合，热能储存系统将需要变得更加灵活和适应性更强。“这种灵活性的一部分要求更高的功率，但正如本出版物所强调的，这种更高的功率是以可用能源为代价的。”
热能储存的使用方式将影响其性能。科学家需要考虑的问题是，如何最好地利用储存的能量来保持建筑物居住者的舒适，或者用于不同的应用，例如将电子设备保持在安全的温度。
“哪一个最适合我，我的应用程序将取决于要求是什么。我需要储存多少，需要多快放电？”马维说。“该框架将允许我们优化从材料到组件规模的储热系统，以提高功率密度，同时仍能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理解这些蓄热设备的各种设计权衡，包括需要高功率(快速释放能量)和低功率(缓慢释放能量)的设备。他们还建造了一个相变蓄热装置的原型，说明了这种能量与能量的权衡。
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