Análisis de comportamiento de sistemas energéticos complejos mediante simulación dinámica

Resumen

El exponencial incremento de la población y el crecimiento económico de los países en vías de desarrollo, entre otros factores, han incrementado la demanda energética global en los últimos años. Una de las posibles soluciones al problema de la escasez de recursos energéticos es la implementación de energías renovables en la cadena de producción energética, reduciendo de este modo la dependencia del petróleo. Otra forma de reducir el consumo de energía primaria consiste en utilizar sistemas de producción de energía distribuidos. Estos últimos consisten en equipos a pequeña/mediana escala ubicados en los puntos de consumo, capaces de producir diferentes formas de energía útil, como calor, frío y electricidad. Estos sistemas energéticos complejos son los llamados sistemas de cogeneración y trigeneración o micro-CHP (micro Combined Heating and Power) y micro-CCHP (micro Combined Cooling Heating and Power) si se trata de generación a pequeña escala. La eficiencia global de estos sistemas es mayor que la de los sistemas de producción centralizada, ya que el calor residual producido por los motores térmicos es utilizado en el punto de consumo y se convierte en energía útil. El conocimiento, desarrollo y modelado de estos sistemas es la temática de esta tesis doctoral. En primer lugar, se establecen metodologías encaminadas a la comparación de las prestaciones de distintos sistemas de micro-cogeneración. Se aplica esta metodología en la comparativa de dos sistemas micro-CHP, uno basado en motor Stirling (SE) y otro basado en motor de combustión interna (ICE). La investigación continúa desarrollando un modelizado de un sistema de micro-trigeneración basado en ICE. El modelo se desarrolla en TRNSYS y se valida con datos experimentales. A continuación, se establece la metodología para la aplicación del modelo para la evaluación de la idoneidad de los equipos de micro-CCHP en diferentes zonas climáticas españolas. Por último, aplicando los conocimientos adquiridos sobre sistemas multi-generación a pequeña escala, se desarrolla un nuevo sistema de adquisición de datos del sistema micro-CCHP, con capacidades de monitorización y actuación en tiempo real. La profundización en el estudio de estos sistemas energéticos complejos, ayuda al desarrollo y diseminación de sus tecnologías, redundando en el objetivo global de reducir el consumo de energía primaria.