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  5. Development, validation and demonstration of a new Modelica pit thermal energy storage model for system simulation and optimization
 
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2024
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Development, validation and demonstration of a new Modelica pit thermal energy storage model for system simulation and optimization

File(s)
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Hauptpublikation
2024_Formhals_DevelopmentValidationAndDemonstrationOfNewModelicaPTESmodel.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 3.88 MB
TUDa URI
tuda/12070
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-277358
DOI
10.26083/tuprints-00027735
Autor:innen
Formhals, Julian ORCID 0000-0003-4842-7364
Kirschstein, Xenia ORCID 0000-0001-7019-7097
Dahash, Abdulrahman ORCID 0000-0003-2840-4958
Seib, Lukas ORCID 0000-0003-4188-9996
Sass, Ingo
Kurzbeschreibung (Abstract)

Space heating applications account for a high share of global greenhouse gas emissions. To increase the renewable share of heat generation, seasonal thermal energy storage (STES) can be used to make thermal energy from fluctuating renewable sources available in times of high demand. A popular STES technology is pit thermal energy storage (PTES), where heat is stored underground, using water as a storage medium. To evaluate the use of PTES in an energy system, easily adaptable, publicly accessible and tool independent models are needed. In this paper, we improve an existing PTES model developed in the Modelica modeling language. The model is cross-compared with a more detailed and previously validated COMSOL model, considering different amounts of insulation, showing a deviation of 2–13% in the observed annual charged and discharged amount of heat. The results indicate that the presented model is well suited for early design stage and an exemplary case study is performed to demonstrate its applicability in a system context. Dimensions of system components are optimized for the levelized cost of heat (LCOH), both with and without subsidies, highlighting the importance of subsidies for the transition towards climate friendly heating solutions, as the gas boiler use is reduced from 47.6% to 2.7%.

Freie Schlagworte

Pit thermal energy st...

Solar district heatin...

Modelica

Model validation

System simulation

Planning optimization...

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Geowissenschaften > Fachgebiet Angewandte Geothermie
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Institut für Statik und Konstruktion
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 550 Geowissenschaften
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 624 Ingenieurbau und Umwelttechnik
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Geothermal Energy
Jahrgang der Zeitschrift
12
ISSN
2195-9706
Verlag
SpringerOpen
Ort der Erstveröffentlichung
Berlin
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2024
Verlags-DOI
10.1186/s40517-024-00302-9
PPN
520409809

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