Estudio de almacenamiento térmico

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Estudio de yacimiento térmico

Almacenamiento térmico por depósito de inercia

Un tanque de almacenamiento intermedio es una tecnología ampliamente probada para almacenar el exceso de energía térmica (caliente o fría) durante las horas de menor consumo. Este tipo de depósito térmico se puede acoplar a sistemas de refrigeración (bomba de calor) que permiten aprovechar esta energía almacenada en los momentos de máxima carga, minimizando así los costes de consumo y suavizando los picos de demanda eléctrica.

Marcha

Almacenamiento térmico de agua

En el caso de un sistema de almacenamiento de agua fría, el sistema almacena energía térmica en forma de agua fría. Para ello es necesario un dispositivo de almacenamiento de energía térmica conocido como depósito de inercia.

El acumulador estratificado funciona almacenando agua fría y caliente (de retorno) en un único depósito. Durante la carga, el agua fría se bombea a la parte inferior del depósito a través de las redes conectadas al mismo, mientras que una cantidad igual de agua caliente se extrae de la sección superior. Durante la descarga, el agua fría se extrae de la parte inferior, mientras que una cantidad igual de agua caliente se llena desde la parte superior. Durante las operaciones de carga y descarga, se produce un fenómeno natural llamado estratificación térmica , es decir, el agua caliente (de baja densidad) permanece en la parte superior mientras que el agua fría (de alta densidad) se deposita en el fondo del tanque.

Evolución en el tiempo del almacenamiento térmico

Cuve de ballon de stockage thermique - CFD
Simulación CFD de la distribución de la temperatura en el tiempo

¿Cómo optimizar un acumulador térmico?

Optimizar la altura de la termoclina

Como resultado de la estratificación térmica, se forma una región de transición (gradiente de temperatura) llamada termoclina entre las regiones caliente y fría con una temperatura entre el suministro de agua fría y el retorno de agua fría. Esta zona tibia tiene poco valor energético. La Thermocline se moverá gradualmente de abajo hacia arriba durante la carga y de arriba hacia abajo durante la descarga. El grosor de la termoclina representa la ineficacia del tanque de amortiguación. Cuanto más eficiente sea el tanque de amortiguación, más fina será la termoclina.

El rendimiento del tanque de inercia depende únicamente de la estratificación térmica que está influenciada por estos factores:

  • Pérdida de temperatura en el ambiente debido a la conducción. (Aislamiento incorrecto)
  • Diseño de reservorios. (Altura y diámetro deseados, lo que permite una mejor estratificación)
  • Diseño de entrada y salida del difusor. (que permite el flujo laminar para evitar la mezcla de regiones fluidas, promoviendo así la estratificación)
  • Implementación de compartimentación física y selección de difusores específicos para promover el flujo laminar.

Optimización por simulación CFD

Con la ayuda de una simulación de dinámica de fluidos numérica (CFD), EOLIOS le asiste en el diseño de sus depósitos de almacenamiento.

  • La distribución de la temperatura del yacimiento se puede mapear.
  • La predicción del espesor de la termoclina, que puede optimizarse con simulaciones de prueba.
  • Diseño, análisis y optimización de globos.
  • Visualización de la física del flujo de fluidos en el depósito de inercia
  • Diseño y optimización del número de compartimentos,
  • La temperatura, la velocidad y la presión en cualquier punto del tanque pueden predecirse en cualquier momento del proceso.
  • Se pueden extraer otras observaciones y conclusiones de cualquier condición de diseño.
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