Almacenamiento de renovables con CO2 comprimido y unidades combinadas de calefacción y electricidad

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Investigadores de la Southeast University de China han estudiado la posibilidad de acoplar dióxido de carbono comprimido (CO2) a una unidad de cogeneración para almacenar energía solar y renovable.

La solución propuesta es un sistema de ciclo cerrado con una unidad de cogeneración de 600 MW y una instalación de almacenamiento de energía de dióxido de carbono (CCES). Utiliza el calor del remanso de la red de calor y funciona mediante dos etapas de compresión y expansión utilizando agua y dióxido de carbono como fluidos de trabajo, sin intercambiar masa con el entorno exterior.

“Durante los periodos valle, el s-CO2 liberado del tanque de baja presión (LPT) se comprime en el compresor accionado por la capacidad de generación excedente de la CHP”, explican los científicos.

A continuación, el CO2 comprimido pasa por un intercooler para almacenar el calor de compresión en el agua que sale del depósito de agua fría (CWT).

“Después de las dos etapas de compresión, el s-CO2 se almacena en el tanque de alta presión (HPT), y el agua de refrigeración es presurizada por la bomba para ser almacenada en el tanque de agua caliente (HWT)”, dijeron los científicos. “El agua de refrigeración del sistema mejorado absorbe calor adicional del vapor de extracción media antes de entrar en el HWT”.

Durante los periodos punta, el HPT libera sCO2, que se transporta a través del recalentador para recuperar el calor del HWT. A continuación, pasa a la turbina para generar electricidad. Después, el sCO2 se almacena en el LPT, pasando por el intercambiador de calor, mientras que el agua vuelve al CWT.

El grupo chino utilizó modelos termodinámicos para realizar un análisis termodinámico y paramétrico del sistema y descubrió que una configuración del sistema que adoptara una distribución desigual de la relación de compresión y expansión ofrecía el mejor rendimiento del sistema. Según los investigadores, la mejor configuración del sistema alcanzó una eficiencia exergética total (TEE) del 35,96% y una densidad de almacenamiento de energía (ESD) de 1,54 kWh/m3.

Los científicos presentaron el sistema en “Thermodynamic analysis and optimization of a compressed carbon dioxide energy storage system coupled with a combined heating and power unit” (Análisis termodinámico y optimización de un sistema de almacenamiento de energía de dióxido de carbono comprimido acoplado a una unidad combinada de calefacción y electricidad), publicado recientemente en Energy Conversion and Management.

“El rendimiento y las características de acoplamiento termoeléctrico del sistema combinado propuesto en condiciones de funcionamiento variables deben analizarse en el futuro para investigar su capacidad de consumir energía renovable”, señalaron.

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