Anàlisi tècnica, energètica i termoeconòmica de l’emmagatzematge d’energia amb aire comprimit

Aquest Treball de Fi de Grau analitza el comportament energètic, tèrmic i econòmic dels sistemes d’emmagatzematge d’energia mitjançant aire comprimit (CAES, Compressed Air Energy Storage) mitjançant una modelització termodinàmica paramètrica implementada a EES (Engineering Equation Solver). L’objectiu principal és avaluar el potencial tecnològic del CAES en tres escales d’aplicació (micro (S), industrial (M) i geològica (L)) i sota tres nivells de complexitat física (Model A (ideal), Model B (realista) i Model C (avançat amb recuperació de calor)). El sistema es modela mitjançant balanços de massa i energia per a compressors, intercanviadors, dipòsit d’aire i turbines, incorporant progressivament irreversibilitats, pèrdues tèrmiques i sistemes de recuperació de calor (TES). El codi EES s’ha estructurat de manera paramètrica per tal de simular totes les combinacions d’escala i model amb una base comuna, fet que permet una comparació directa dels resultats. Els resultats mostren que, en el Model A, el rendiment global del cicle se situa al voltant del 45–50%, degut principalment a la pèrdua de la calor de compressió i al refredament extrem de l’aire durant l’expansió. La introducció de rendiments reals i pèrdues al Model B redueix lleugerament aquest valor, però permet una representació més realista del sistema. En canvi, el Model C, que incorpora compressió i expansió multietapa amb recuperació de calor mitjançant TES, permet assolir rendiments superiors al 60%, fent el CAES comparable amb altres tecnologies d’emmagatzematge a gran escala. Finalment, s’ha dut a terme una anàlisi econòmica basada en el Cost Nivellat de l’Energia Emmagatzemada (LCOS), que mostra una clara reducció del cost unitari amb l’augment de l’escala del sistema, sent el CAES geològic l’opció més competitiva. Els resultats confirmen que els sistemes CAES avançats amb recuperació tèrmica poden esdevenir una tecnologia clau per a la integració massiva d’energies renovables.