Sistemes d’emmagatzematge d’energia elèctrica a gran escala

Abstract

Aquest treball final de grau analitza les tecnologies d'emmagatzematge d'energia elèctrica a gran escala, amb èmfasi en la seva importància per a la integració d'energies renovables al sistema energètic. El projecte examina els desafiaments associats a la intermitència de fonts renovables com l'energia solar o eòlica, i estudia diverses solucions tecnològiques per mitjà de l'emmagatzematge d'energia de manera eficient i sostenible. S'hi inclou una revisió de diferents sistemes d'emmagatzematge, com les bateries de ió liti, els sistemes hidroelèctrics de bombeig, els sistemes d'aire comprimit, l'emmagatzematge d'energia per gravetat amb materials sòlids, les bateries de flux redox i els sistemes basats en hidrogen. Cada tecnologia es contextualitza en termes de la seva aplicabilitat, capacitat, i viabilitat futura. A l’aplicació pràctica, es realitza un estudi sobre la implementació d'un sistema d'emmagatzematge per donar suport a una instal·lació fotovoltaica destinada a alimentar un centre de dades. Aquesta anàlisi inclou la selecció tecnològica, simulacions amb MATLAB, i una estimació de l'impacte econòmic i ambiental. El treball ofereix una visió integradora sobre les possibilitats i limitacions dels diferents sistemes d’emmagatzematge, tot ressaltant la seva contribució al desenvolupament d'un model energètic sostenible.

Este trabajo final de grado analiza las tecnologías de almacenamiento de energía eléctrica a gran escala, con énfasis en su importancia para la integración de energías renovables en el sistema energético. El proyecto examina los desafíos asociados a la intermitencia de fuentes renovables como la energía solar o eólica, y estudia diversas soluciones tecnológicas mediante el almacenamiento de energía de manera eficiente y sostenible. Se incluye una revisión de diferentes sistemas de almacenamiento, como las baterías de ion litio, los sistemas hidroeléctricos de bombeo, los sistemas de aire comprimido, el almacenamiento de energía por gravedad con materiales sólidos, las baterías de flujo redox y los sistemas basados en hidrógeno. Cada tecnología se contextualiza en términos de su aplicabilidad, capacidad y viabilidad futura. En la aplicación práctica, se realiza un estudio sobre la implementación de un sistema de almacenamiento para dar soporte a una instalación fotovoltaica destinada a alimentar un centro de datos. Este análisis incluye la selección tecnológica, simulaciones con MATLAB y una estimación del impacto económico y ambiental. El trabajo ofrece una visión integradora sobre las posibilidades y limitaciones de los diferentes sistemas de almacenamiento, resaltando su contribución al desarrollo de un modelo energético sostenible.

This final degree project analyzes large-scale electrical energy storage technologies, emphasizing their importance for integrating renewable energies into the energy system. The project examines the challenges associated with the intermittency of renewable sources such as solar or wind energy and studies various technological solutions for energy storage in an efficient and sustainable way. It includes a review of different storage systems, such as lithium-ion batteries, pumped hydroelectric systems, compressed air systems, gravity-based energy storage with solid materials, redox flow batteries, and hydrogen-based systems. Each technology is contextualized in terms of its applicability, capacity, and future viability. As part of the practical analysis, a study is conducted on the implementation of a storage system to support a photovoltaic installation aimed at powering a data center. This analysis includes technology selection, MATLAB simulations, and an estimation of the economic and environmental impact. The project provides an integrative view of the possibilities and limitations of different storage systems, highlighting their contribution to developing a sustainable energy model.