Diseño y optimización de sistemas de almacenamiento de energía renovable.

Abstract

Esta tesis propone el uso de estrategias empleadas en el diseño de sistemas de procesos químicos al diseño de sistemas de almacenamiento de energía. Se propone un caso general en el que se busca almacenar energía proveniente de fuentes renovables no-programables (como la eólica y/o solar) para utilizarla luego como energía eléctrica (P2P). Se ordenan los posibles equipos a utilizar según que participen en las etapas de carga, almacenamiento y/o descarga. A partir de las ecuaciones que vinculan los flujos de entrada y salida de cada etapa, se modela una red (superestructura) que permite identificar la mejor alternativa de almacenamiento, o combinación de alternativas. Así, el modelo obtenido permite sistematizar la selección de los equipos dadas una señal de entrada (disponibilidad de la energía), y una señal de salida (el consumo esperado). Además de emplearse en problemas de síntesis de diseño, la estrategia desarrollada puede identificar la mejor estrategia de operación de un sistema de almacenamiento preseleccionado. Si bien el análisis propuesto es genérico, se presentan casos de estudio particulares que implican variaciones a la estrategia general propuesta. Estos incluyen problemas de optimización vinculados a la operación de baterías instaladas por usuarios que acceden a precios de energía variables en el tiempo, y el análisis de cómo la variabilidad de los recursos renovables afecta los costos de producción de hidrógeno. En este sentido, se proponen estrategias para diseñar sistemas de producción de hidrógeno verde que permitan aprovechar diversas fuentes de energía, tipos de electrolizadores y formas de almacenamiento. El principal resultado de la tesis son las estrategias y programas desarrollados, que pueden volver a ejecutarse actualizando los datos de entrada a medida que las tecnologías involucradas avancen en sus curvas de aprendizaje.