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_id: '59239'
abstract:
- lang: ger
  text: Diese Arbeit behandelt die Modellierung und Optimierung von mit Phasenwechselmaterialien
    (PCM) ausgestatteten, energietechnischen Komponenten anhand zweier Fallstudien.
    PCM sind Materialien, deren Phasenwechseleigenschaften während des Schmelzens
    und Erstarrens für Heiz- und Kühlzwecke genutzt werden. Zunächst werden die theoretischen
    Grundlagen zu Wärmeübertragungsproblemen mit Phasenwechsel erörtert und entsprechende
    numerische Lösungsmethoden diskutiert. Ein Modell für Phasenwechselvorgänge wird
    vorgestellt, welches anhand analytischer Lösungen validiert wurde und in den Fallstudien
    zum Einsatz kam. Für beide Fallstudien wird der Stand der Technik erörtert und
    die entsprechenden Forschungsfragen werden formuliert. Die erste Fallstudie behandelt
    PCM-integrierte Photovoltaikmodule und die zweite Festbett-Latentwärmespeicher,
    welche nicht-kugelförmiger PCM-Kapseln verwenden. Für beide Systeme wurden thermische
    Model-le entwickelt und anhand experimenteller Daten mit guter Genauigkeit validiert.
    Diese Modelle wurden in Parameterstudien eingesetzt, um optimierte Systemkonfigurationen
    zu identifizieren. Die vorgestellten Ergebnisse zeigen, dass ein PCM-Kühlkörper
    mit ausreichender Dicke und Wärmeleitfähigkeit den Wirkungsgrad und die Lebensdauer
    von Photovoltaikmodulen erheblich erhöht. Darüber hinaus verbessern PCM-Kapseln
    mit hoher Packungs-dichte und Oberfläche sowohl die volumenspezifische Speicherkapazität
    als auch die thermische Leistung von Festbett-Latentwärmespeichern.
- lang: eng
  text: This thesis explores the modeling and optimization of energy system components
    incorporating phase change materials (PCM) through two different case studies.
    PCM are materials whose phase change characteristics during melting and solidification
    are utilized for heating and cooling purposes. The theoretical foundations of
    heat transfer problems involving phase change, along with the relevant numerical
    solution methods, are discussed. A phase change model is presented, which was
    validated against analytical solutions and applied in the case studies. For both
    case studies, a review of the state of the art is provided, followed by the formulation
    of specific research problems. The first case study investigated PCM-enhanced
    photovoltaic modules, while the second focused on packed bed latent heat storages
    (PBLHS) utilizing non-spherical PCM capsules. Thermal models were developed for
    both systems and validated with good accuracy against experimental data. These
    models were employed in parameter studies to identify optimized system configurations.
    The presented results demonstrate that a PCM heat sink with sufficient thickness
    and thermal conductivity can significantly improve the efficiency and lifespan
    of photovoltaic modules. Furthermore, PCM capsules with both high packing density
    and surface area increase the volume-specific storage capacity and thermal power
    output of PBLHS.
author:
- first_name: Matti
  full_name: Grabo, Matti
  id: '66520'
  last_name: Grabo
citation:
  ama: Grabo M. <i>Modeling and Optimization of Energy System Components Equipped
    with Phase Change Materials</i>.; 2025. doi:<a href="https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-2199">10.17619/UNIPB/1-2199</a>
  apa: Grabo, M. (2025). <i>Modeling and optimization of energy system components
    equipped with phase change materials</i>. <a href="https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-2199">https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-2199</a>
  bibtex: '@book{Grabo_2025, place={Paderborn}, title={Modeling and optimization of
    energy system components equipped with phase change materials}, DOI={<a href="https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-2199">10.17619/UNIPB/1-2199</a>},
    author={Grabo, Matti}, year={2025} }'
  chicago: Grabo, Matti. <i>Modeling and Optimization of Energy System Components
    Equipped with Phase Change Materials</i>. Paderborn, 2025. <a href="https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-2199">https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-2199</a>.
  ieee: M. Grabo, <i>Modeling and optimization of energy system components equipped
    with phase change materials</i>. Paderborn, 2025.
  mla: Grabo, Matti. <i>Modeling and Optimization of Energy System Components Equipped
    with Phase Change Materials</i>. 2025, doi:<a href="https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-2199">10.17619/UNIPB/1-2199</a>.
  short: M. Grabo, Modeling and Optimization of Energy System Components Equipped
    with Phase Change Materials, Paderborn, 2025.
date_created: 2025-04-02T09:25:58Z
date_updated: 2025-04-02T09:44:05Z
department:
- _id: '9'
doi: 10.17619/UNIPB/1-2199
keyword:
- Heat transfer
- PCM
- numerical simulation
- renewable energy
- heat storage
language:
- iso: eng
place: Paderborn
publication_status: published
status: public
supervisor:
- first_name: Eugeny
  full_name: Kenig, Eugeny
  id: '665'
  last_name: Kenig
title: Modeling and optimization of energy system components equipped with phase change
  materials
type: dissertation
user_id: '66520'
year: '2025'
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