Industrial waste heat: mapping, estimations and recovery by means of TES

Abstract

En l’actual context energètic, l'ús de la calor residual industrial (CRI) representa una oportunitat atractiva de substituir el consum d'energia primària per un mitjà amb baix nivell d'emissions i baix cost. Aquesta calor es pot recuperar i reutilitzar en altres processos, ser transformada en electricitat o calor.Tot i el seu prometedor potencial, aquest CRI no s’utilitza. L'objectiu d'aquesta tesi doctoral és el de superar algunes de les barreres tecnològiques i d'informació actuals que dificulten l’ús d’aquesta fot d’energia. En primer lloc, s’ha identificat el potencial mundial actual de CRI a escala de. En segon lloc, es va generar noves avaluacions d’estimació del potencial de CRI: a la indústria de la manufactura espanyola i en la indústria de minerals no metàl•lics Europea. Finalment, es va tractar la recuperació i reutilització d'aquesta calor mitjançant l’emmagatzematge d’energia tèrmica i es va avaluar exhaustivament els casos pràctics on aquesta tecnologia ha estat implementada.

En el actual contexto energético, el uso del calor residual industrial (CRI) representa una oportunidad atractiva de sustituir el consumo de energía primaria por un medio de bajo nivel de emisiones y de bajo coste. Este calor se puede recuperar y reutilizar en otros procesos, ser transformado en electricidad o en calor. A pesar de su prometedor potencial, este CRI está actualmente en desuso. El objetivo de esta tesis doctoral es el de superar algunas de las barreras tecnológicas y de información que existen actualmente en la utilización de esta fuente de energía. En primer lugar, se ha identificado el potencial mundial actual de CRI a escala de país. En segundo lugar, se generaron nuevas evaluaciones de estimación del potencial de CRI: en la industria de la manufactura española y en la industria de minerales no metálicos Europea. Finalmente, se trató la recuperación y reutilización de este calor mediante almacenamiento de energía térmica y se evaluó exhaustivamente los casos prácticos donde esta tecnología ha sido implementada.

In the current energy context, the use of industrial waste heat (IWH) provides an attractive opportunity to substitute primary energy consumption by a low-emission and low-cost energy carrier. Despite its potential, IWH is largely untapped. This heat can be recovered and reused in other processes, transformed into electricity or heat. The aim of this PhD is to overcome some of the current technological and information barriers and to provide the literature and the researchers with more knowledge of the topic and supporting its widespread development. First, current IWH potential worldwide at country scale was identified. Second, new assessments to estimate the regional IWH potential were generated: in the Spanish manufacture industry as well as in the European non-metallic mineral industry. Finally, its reuse by means of thermal energy storage (TES) was analysed and an exhaustive research of current case studies was performed.