undefined

Classification, potential role, and modeling of power-to-heat and thermal energy storage in energy systems: A review

Julkaisuvuosi

2022

Tekijät

Maruf, Md Nasimul Islam; Morales-España, Germán; Sijm, Jos; Helistö, Niina; Kiviluoma, Juha

Tiivistelmä

<p>Most of the power-to-heat and thermal energy storage technologies are mature and impact the European energy transition. However, detailed models of these technologies are usually very complex, making it challenging to implement them in large-scale energy models, where simplicity, e.g., linearity and appropriate accuracy, are desirable due to computational limitations. In the literature, the main power-to-heat and thermal energy storage technologies across all sectors have not been clearly identified and characterized. Their potential roles have not been fully discussed from the European perspective, and their mathematical modeling equations have not been presented in a compiled form. This paper contributes to the research gap in three main parts. First, it identifies and classifies the major power-to-heat and thermal energy storage technologies that are climate-neutral, efficient, and technologically matured to supplement or substitute the current fossil fuel-based heating. The second part presents the technology readiness levels of the identified technologies and discusses their potential role in a sustainable European energy system. The third part presents the mathematical modeling equations for the technologies in large-scale optimization energy models. We identified electric heat pumps, electric boilers, electric resistance heaters, and hybrid heating systems as the most promising power-to-heat options. We grouped the most promising thermal energy storage technologies under four major categories. Low-temperature electric heat pumps, electric boilers, electric resistance heaters, and sensible and latent heat storage show high technology readiness levels to facilitate a large share of the heat demand. Finally, the mathematical formulations capture the main effects of the identified technologies.</p>
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Kiviluoma Juha Orcid -palvelun logo

Helistö Niina Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

53

Numero

Part B

Artikkelinumero

102553

Julkaisu­foorumi

86469

Julkaisufoorumitaso

1

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Kustantajan version lisenssi

CC BY

Rinnakkaistallennettu

Ei

Muut tiedot

Tieteenalat

Kone- ja valmistustekniikka; Ympäristötekniikka

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1016/j.seta.2022.102553

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä