Análisis termodinámico del sistema de almacenamiento energético de aire comprimido en minas abandonadas y de su potencial de uso en la provincia de León (España) mediante Sistemas de Información Geográfica

Abstract

La investigación desarrollada en el marco de esta tesis supone un avance del conocimiento en relación con los sistemas de almacenamiento y generación de energía denominados ACAES (Adiabatic Compressed Air Energy Storage). Estos sistemas se basan en la compresión de aire y su almacenamiento en depósitos bajo tierra que pueden ser tanto naturales como artificiales. El proceso consiste en una primera etapa de compresión del aire, en periodos de energía eléctrica excedente o en periodos de baja demanda, seguido de otra etapa en la que se almacena la energía térmica del aire comprimido en un almacén intermedio que se denomina TES (Thermal Energy Storage). Posteriormente, el aire, ya a una temperatura inferior, se envía al depósito de aire comprimido, donde permanece almacenado un tiempo. Después, cuando se requiere energía, el aire es sacado del almacén, pasa de nuevo por el intercambiador de calor (TES) y se expande a través de una turbina de gas generando electricidad. De esta manera no es necesario el aporte adicional de un combustible fósil. Así, este sistema tiene una generación limpia de energía y solventa los problemas de la intermitencia y no gestionabilidad de los sistemas de generación de energía renovables, ya que el almacenamiento de energía le permite dar respuesta ágil a demandas puntuales. La aportación de la investigación realizada en esta tesis se concreta en dos aspectos relativos a este sistema. Por un lado, la modelización del comportamiento del aire comprimido en los ciclos de compresión y descompresión asociados a los procesos de llenado y vaciado de una galería con recubrimiento de hormigón, excavada en un macizo rocoso. Y, por otro lado, la evaluación de la existencia de posibles depósitos/almacén de aire comprimido en minas cerradas de la provincia de León (España). Este trabajo determina las condiciones termodinámicas óptimas de funcionamiento de los ciclos de carga y descarga del aire comprimido, así como la geometría y recubrimientos adecuados del almacén. Asimismo, se concluye que existe un número suficiente de potenciales depósitos de aire comprimido para estos sistemas en las minas cerradas de carbón de la provincia de León