Dynamic behaviour of large-scale vapour compression heat pumps in carnot batteries for grid services

Hernieuwbare elektriciteit opgewekt door zonnepanelen of windmolens speelt een steeds grotere rol in onze elektriciteitsopwekking. Omdat hun productie afhangt van de weersomstandigheden, wordt daarnaast grootschalige energieopslag steeds belangrijker. Carnot batterijen zijn een opkomend opslagconcept samengesteld uit een warmtepomp, thermisch opslagsysteem en een vermogenscyclus. Techno-economische studies wijzen uit dat het systeem flexibel stuurbaar moet zijn. Om hernieuwbare energie te kunnen integreren, moet het vermogen opgenomen door de warmtepomp de productie goed kunnen volgen. Daardoor kunnen ook netbalanceringsdiensten aangeboden worden die financieel interessant zijn. Tot nu toe werd aangenomen dat de warmtepomp inderdaad voldoende snel kan reageren, maar werd dit nog niet onderzocht. In dit doctoraat werd een industriële warmtepomp dynamisch gemodelleerd en werd een controlestrategie voor snelle vermogensvariatie ontwikkeld. Op basis van dit model werd het dynamisch gedrag in detail bestudeerd. De resultaten tonen aan dat het systeem inderdaad flexibel reageert en de dynamica dus toelaat om de beschikbaarheid aan hernieuwbare energie te volgen. Bovendien voldoet het systeem ook aan de prekwalificatietesten voor alle netbalanceringsdiensten van de Belgische TSO. Carnot batterijen en grootschalige warmtepompen kunnen dus flexibel worden ingezet en zo effectief bijdragen aan een klimaatneutrale energievoorziening.