Access the mechanical and thermal fatigue in packed bed thermal energy storage concept

Los sistemas de Almacenamiento de Energía Térmica (TES) termoclinal son elementos clave para impulsar las energías renovables y mejorar la eficiencia en industrias con un consumo energético intensivo. Entre las tecnologías TES, los lechos empacados basados ​​en aire representan una opción prometedora, ya que permiten el uso de materiales de bajo coste. Uno de los materiales de relleno más interesantes estudiados recientemente es la escoria de acero, un subproducto de la producción de acero, ya que cumple con los criterios establecidos por la Agencia Internacional de la Energía (AIE) para materiales TES: ser económicos, estar disponibles en grandes cantidades sin conflicto de uso, ser estables hasta 1000 °C, compatibles con fluidos de transferencia de calor y no ser tóxicos. Estudios previos también han revelado propiedades termofísicas y mecánicas adecuadas para su uso como material de almacenamiento para la transferencia de calor sensible en lechos empacados.

Sin embargo, uno de los aspectos críticos que a menudo no se aborda es la durabilidad del material de relleno (partículas de escoria), sometido simultáneamente a tensiones mecánicas y térmicas durante un gran número de operaciones de carga y descarga. Durante la carga y descarga térmica cíclica, la escoria del interior del tanque se somete a cargas elevadas a altas temperaturas y experimenta expansión y contracción térmica, lo que puede provocar la degradación de partículas individuales y daños al tanque. Para ello, en este artículo se abordan diferentes enfoques y herramientas de modelado. Se presenta un banco de pruebas diseñado específicamente para evaluar la estabilidad mecánica a largo plazo de la escoria de acero bajo fatiga térmica y mecánica.