卡诺电池是通过水或熔盐等储能介质将电能以热能形式储存起来，并在需要时将热能转化为电能的系统。这类系统包括 液态空气储能 (LAES) 系统、 基于 布雷顿 或 朗肯的泵送式热能储存 (PTES) 系统、拉姆-霍尼格曼储能(Lamm-Honigmann storage，一种基于吸附技术，可同时以热能和电能进行充放电)以及基于集成电阻加热并进行功率循环的系统。

所有这些存储技术都允许广泛的应用，例如套利业务、辅助服务或电网内的调峰。

科学家们通过单目标优化和多目标优化模拟了多个系统，以实现能量、火用和经济效率，并使用了 16 种不同的环保工作流体组合。

“CB是一种电能-热能-电能的储能技术，通过加热或冷却热能存储系统(TES)，将剩余电力转化为热能。储存的热能可以在需要时再转换回电能，”学者们解释道。“CB分为三个热能区：TES储罐(高温和低温)、热源和散热器。”

该团队提出了六种可作为CB运行的HP-ORC组合方案。系统1是最基本的系统，包括一个蒸汽压缩式热泵(​​VCHP)和一个简单的ORC。系统2在HP上增加了一个蓄热器，系统3在ORC上增加了一个蓄热器，系统4在HP和ORC上都增加了蓄热器。系统5使用带闪蒸室的两级热泵，而系统6则采用两级HP和一个蓄热式ORC。

在高压侧和有机朗肯循环 (ORC) 侧分别测试了四种不同的工质，共计得出 16 种可能的组合。具体而言，它们是 R1224yd(Z)、R1234ze(Z)、R1336mzz(Z) 和 R1233zd(E)。这些系统是在 MATLAB 2024a 中开发的，假设 VCHP 和 ORC 处于稳态运行;热交换器中没有热量损失和压力损失;压缩机和膨胀机的效率恒定;水作为热源、储能和冷源中的传热流体。

首先，对六种系统配置和16种工质对的所有可能组合进行单目标优化。每种组合均经过三个单目标优化——能量、火用和经济性。采用一种新颖的评分方法，系统地确定最佳工质配置对。

模拟结果表明，再生热泵和ORC配置(系统4)在所有流体组合中始终提供最佳效果，证明了其与其他系统相比更适合该技术。其中，R1233zd(E)-R1233zd(E) 的整体性能最高，其次是 R1234ze(Z)-R1224yd(Z)。基础热泵和ORC配置(系统1)采用 R1336mzz(Z)-R1336mzz(Z) 时性能最低。

基于此分析，该团队对系统 4 进行了多目标优化，在高压侧和有机朗肯循环侧均使用了 R1233zd(E)。根据他们的研究结果，他们在往返效率和储能平准化成本 (LCOS) 之间进行了权衡。尽管如此，最优设计仍实现了 57.43% 的往返效率和 0.649 欧元(0.73 美元)/千瓦时的平准化成本 (LCOS)。

“在不显著影响整体性能的情况下，效率可以达到 81.30%。超过这个水平，由于性能会迅速下降，进一步的改进就没有必要了。”该团队表示，“对于小型实验台，最佳设计点对应的 LCOS 为 1.093 欧元/千瓦时，但预计在更大规模下会下降。”

他们的研究成果发表在《能源转换与管理：X》杂志上，题为“用于储能应用的卡诺电池的多目标优化和设计”。

丹麦技术大学的学者 在2023年发表的一项研究中 提出，使用 卡诺电池 将燃煤电厂转变为可再生能源生产。

丹麦的另一组研究人员也研究了如何 使用卡诺电池在本国储存可再生能源， 并发现这些设备只有在一定的成本门槛下才能做出显著的贡献。