Estudi d’un sistema criogènic d’emmagatzematge d’energia

En aquest estudi s’han estudiat vàries configuracions d’un sistema d’emmagatzematge d’energia criogènic, en concret utilitzant l’aire líquid com a fluid criogènic. L’objectiu d’aquest sistema és liquar l’aire mitjançant energia d’origen renovable, per a després recuperar el màxim percentatge d’energia regasificant l’aire líquid a través de turbines adiabàtiques. Principalment s’han estudiat tres configuracions d’aquest sistema: una amb recuperació interna de calor, una altra amb recuperació interna de calor i fred, i una última amb recuperació interna de calor i fred i addició externa de calor i fred residuals. Per altra banda, aquestes configuracions s’han estudiat per a diferents cicles de liqüefacció, com són el cicle de Linde simple, el de Linde amb refredament previ, el de Linde dual, el de Claude, el de Kapitza i el de Heylandt. La tercera configuració, la més complerta de totes, és la que dona uns rendiments més elevats, arribant a recuperar fins a gairebé un 75% de l’energia emmagatzemada en el procés de liqüefacció, en concret pels cicles de Claude i Kapitza. Dins l’estudi termodinàmic, també s’ha fet una anàlisi dels treballs perduts en els diferents components que formen els cicles, per així veure quins són els que s’allunyen més del comportament reversible i on es perd més exergia. A part, també s’han realitzat diferents estudis paramètrics per veure com varia el rendiment global en funció de certs paràmetres característics dels cicles. S’ha observat que aquestes variacions no són molt significatives i que la majoria d’elles són bastant lineals. Per altra banda, s’ha realitzat un estudi econòmic per a tots els cicles de la configuració amb recuperació interna de calor i fred, i també pel cicle de Claude en la configuració amb addició externa residual, ja que havia resultat ser el cicle més eficient dels anteriors. Per a aquest últim cas, s’ha obtingut una inversió de capital inicial per a la implantació de la planta LAES de 237.316.523 €i un payback de només 4,44 anys, considerant una vida útil d’operació de la planta de 40 anys. Per últim, s’ha determinat que amb la implantació d’una planta LAES es poden arribar a estalviar fins a 50.000 tones de CO2 equivalent emeses a l’atmosfera cada any, de manera que l’impacte ambiental és molt positiuObjectius de Desenvolupament Sostenible::9 - Indústria, Innovació i Infraestructura::9.5 - Augmentar la investigació científica i millorar la capacitat tecnològica dels sectors industrials de tots els països, en particular els països en desenvolupament, entre d’altres maneres fomentant la innovació i augmentant substancialment, d’aquí al 2030, el nombre de persones que treballen en el camp de la investigació i el desenvolupa­ment per cada milió d’habitants, així com la despesa en investigació i desenvolupament dels sectors públic i privatObjectius de Desenvolupament Sostenible::7 - Energia Assequible i No Contaminan