卡諾電池是通過水或熔鹽等儲能介質將電能以熱能形式儲存起來，并在需要時將熱能轉化為電能的系統。這類系統包括 液態空氣儲能 (LAES) 系統、 基于 布雷頓 或 朗肯的泵送式熱能儲存 (PTES) 系統、拉姆-霍尼格曼儲能(Lamm-Honigmann storage，一種基于吸附技術，可同時以熱能和電能進行充放電)以及基于集成電阻加熱并進行功率循環的系統。

所有這些存儲技術都允許廣泛的應用，例如套利業務、輔助服務或電網內的調峰。

科學家們通過單目標優化和多目標優化模擬了多個系統，以實現能量、火用和經濟效率，并使用了 16 種不同的環保工作流體組合。

“CB是一種電能-熱能-電能的儲能技術，通過加熱或冷卻熱能存儲系統(TES)，將剩余電力轉化為熱能。儲存的熱能可以在需要時再轉換回電能，”學者們解釋道。“CB分為三個熱能區：TES儲罐(高溫和低溫)、熱源和散熱器。”

該團隊提出了六種可作為CB運行的HP-ORC組合方案。系統1是最基本的系統，包括一個蒸汽壓縮式熱泵(??VCHP)和一個簡單的ORC。系統2在HP上增加了一個蓄熱器，系統3在ORC上增加了一個蓄熱器，系統4在HP和ORC上都增加了蓄熱器。系統5使用帶閃蒸室的兩級熱泵，而系統6則采用兩級HP和一個蓄熱式ORC。

在高壓側和有機朗肯循環 (ORC) 側分別測試了四種不同的工質，共計得出 16 種可能的組合。具體而言，它們是 R1224yd(Z)、R1234ze(Z)、R1336mzz(Z) 和 R1233zd(E)。這些系統是在 MATLAB 2024a 中開發的，假設 VCHP 和 ORC 處于穩態運行;熱交換器中沒有熱量損失和壓力損失;壓縮機和膨脹機的效率恒定;水作為熱源、儲能和冷源中的傳熱流體。

首先，對六種系統配置和16種工質對的所有可能組合進行單目標優化。每種組合均經過三個單目標優化——能量、火用和經濟性。采用一種新穎的評分方法，系統地確定最佳工質配置對。

模擬結果表明，再生熱泵和ORC配置(系統4)在所有流體組合中始終提供最佳效果，證明了其與其他系統相比更適合該技術。其中，R1233zd(E)-R1233zd(E) 的整體性能最高，其次是 R1234ze(Z)-R1224yd(Z)。基礎熱泵和ORC配置(系統1)采用 R1336mzz(Z)-R1336mzz(Z) 時性能最低。

基于此分析，該團隊對系統 4 進行了多目標優化，在高壓側和有機朗肯循環側均使用了 R1233zd(E)。根據他們的研究結果，他們在往返效率和儲能平準化成本 (LCOS) 之間進行了權衡。盡管如此，最優設計仍實現了 57.43% 的往返效率和 0.649 歐元(0.73 美元)/千瓦時的平準化成本 (LCOS)。

“在不顯著影響整體性能的情況下，效率可以達到 81.30%。超過這個水平，由于性能會迅速下降，進一步的改進就沒有必要了。”該團隊表示，“對于小型實驗臺，最佳設計點對應的 LCOS 為 1.093 歐元/千瓦時，但預計在更大規模下會下降。”

他們的研究成果發表在《能源轉換與管理：X》雜志上，題為“用于儲能應用的卡諾電池的多目標優化和設計”。

丹麥技術大學的學者 在2023年發表的一項研究中 提出，使用 卡諾電池 將燃煤電廠轉變為可再生能源生產。

丹麥的另一組研究人員也研究了如何 使用卡諾電池在本國儲存可再生能源， 并發現這些設備只有在一定的成本門檻下才能做出顯著的貢獻。