Desenvolvimento de uma Bateria Térmica de Calor Latente, de elevada eficiência e baixo custo, com materiais de mudança de fase

O projeto TES-LATE pretende desenvolver, testar e validar em ambiente real uma inovadora bateria térmica de calor latente a baixo custo, com materiais de mudança de fase. Estas baterias são uma solução eficaz para armazenar energia de forma eficiente e sustentável, contribuindo para uma gestão mais inteligente da energia, redução de emissões de CO2 e melhoria do conforto térmico. A combinação de sua alta capacidade de armazenamento de calor latente, estabilidade térmica e baixo custo (investimento e operacional) faz delas uma alternativa vantajosa em aplicações residenciais e serviços. Os objetivos do projeto dividem-se em 5 pilares principais: 1. Desenvolvimento de um novo PCM à base de sais hidratados para as especificações pretendidas - Desenvolvimento e otimização do novo PCM: ponto de fusão/amolecimento para T ̃70° C; elevada capacidade calorífica e estabilidade por forma aumentar a sua durabilidade e eficiência em aplicações práticas 2. Desenvolvimento, validação e otimização assistida por computador (machine learning) de um sistema interno de transferência de calor numa inovadora bateria térmica que acople o PCM - Desenvolvimento de um simulador numérico para dimensionar e otimizar o sistema de armazenamento de energia térmica para cada aplicação, com um erro relativo inferior a 5%, entre o valor experimental e o simulado - Desenvolvimento de um simulador numérico que permita projetar e dimensionar sistemas combinados de uma bateria eletroquímica com uma bateria térmica, para diferentes usos (residencial e serviços), com um custo combinado da energia acumulada inferior a 0.15 €/kWh 3. Desenvolvimento, construção e implementação em ambiente real de uma bateria térmica de baixo custo com materiais de mudança de fase - A construção e otimização da nova bateria térmica envolve uma série de etapas cruciais que vão desde a escolha dos materiais até ao design, integração e validação do sistema. Será necessário projetar o sistema de bateria térmica (integrar trocadores de calor que maximizem a transferência térmica entre o PCM e o ambiente externa), o design modular (permitir ajustes de capacidade e uma manutenção mais fácil), a integração com sistemas externos (aplicações combinadas com painéis fotovoltaicos) e o isolamento térmico do recipiente. A otimização do desempenho térmico é crucial pelo que os resultados das simulações numéricas de CFD permitirão dar um contributo muito relevante ao processo 4. Monitorização do desempenho em serviço da nova bateria térmica em ambiente real para validar e otimizar as soluções propostas - A monitorização em ambiente real é fundamental para entender o desempenho do sistema, otimizar a sua operação e garantir o seu funcionamento de forma eficiente e segura 5. Elaboração de um manual de utilização, bem como um estudo detalhado de impacto económico (análise de viabilidade económica) e análise de sustentabilidade (indicadores de ciclo de vida) para que os novos produtos possam facilmente ser replicáveis nacional e internacionalmente A nova bateria térmica de calor latente será dimensionada para uma capacidade específica expectável de 25 Wh/L, valor semelhantes ao das baterias de tecnologia redox de escoamento de vanádio, que a LEPABE ajudou a desenvolver e implementar no mercado, para além de um custo inferior a 200 €/kWh para unidades iguais ou superiores a 10 kW e custo combinado da energia acumulada inferior a 0.15 €/kWh quando em funcionamento com uma bateria eletroquímica.