Desarrollo de un modelo cero-dimensional de un sistema de acumulación de energía por bombeo de calor.

Abstract

La tecnología de acumulación de energía por bombeo de calor (PHES) permite el almacenamiento de grandes cantidades de energía eléctrica, relevante en la actualidad por el uso mundial de energía de fuentes renovables. En estos sistemas la energía eléctrica sobrante disponible se utiliza para alimentar un ciclo de bomba de calor que intercambia con dos reservorios térmicos, que almacenan la energía excedente. Esta energía será suministrada a la red mediante un ciclo de potencia, cuando sea necesario. Este artículo presenta un modelo cero-dimensional de un sistema PHES, que utiliza un modelo numérico para las máquinas alternativas y un modelo analítico para los intercambiadores de calor. Alimentando al modelo con los datos del punto de operación y las dimensiones geométricas de todas las máquinas, se pueden obtener como resultados la evolución transitoria y el estacionario del sistema. A diferencia de los modelos termodinámicos que toman como dato de entrada las eficiencias isoentrópicas de las máquinas alternativas y las eficiencias térmicas de los intercambiadores, este modelo las calcula utilizando la configuración del sistema.

The Pumped Heat Energy Storage (PHES) technology allows for the storage of large quantities of electrical energy, which is particularly relevant nowadays due to the world usage of renewable energy sources. In these systems, surplus electrical energy is used to power a heat pump cycle that exchanges heat with two thermal reservoirs, storing the excess energy. This energy is then supplied to the grid through a power cycle when needed. This article presents a zero-dimensional model of a PHES system that uses a numerical model for the reciprocating machines and an analytical model for the heat exchangers. By feeding the model with an operating point data and the geometric dimensions of all the machines, transient and steady-state system evolution can be obtained. Unlike thermodynamic models that require input data for isentropic efficiencies of the reciprocating machines and heat exchanger thermal efficiencies, this model calculates them using the system configuration.