Trabajo Fin de Grado
Soluciones Power-to-heat
Autor/es | Osuna Fernández, Javier |
Director | Prieto Ríos, Cristina |
Departamento | Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética |
Fecha de publicación | 2024 |
Fecha de depósito | 2024-09-11 |
Titulación | Universidad de Sevilla. Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales |
Resumen | En los últimos años, la transición energética ha adquirido una gran importancia, afectando
tanto a ciudadanos como a industrias y empresas. Esta transición se centra en la reducción
de emisiones, la eficiencia energética, ... En los últimos años, la transición energética ha adquirido una gran importancia, afectando tanto a ciudadanos como a industrias y empresas. Esta transición se centra en la reducción de emisiones, la eficiencia energética, el desarrollo de infraestructuras sostenibles y la descarbo nización. En este contexto, han surgido tecnologías innovadoras como Power to Heat (P2H), la cual se ha convertido en una opción atractiva en regiones con alta generación de energía renova ble, principalmente solar y eólica, debido a su carácter intermitente y variabilidad diaria y estacional. Este trabajo se centra en el estudio del impacto del despliegue a gran escala de la tecnología P2H en diversos ámbitos. En la mayoría de edificios, la climatización y el calentamiento de agua sanitaria representan una parte significativa del consumo eléctrico. En este contexto, las bombas de calor y las resistencias eléctricas juegan un papel crucial. En Francia, por ejemplo, durante los meses de invierno, se logra reducir la demanda eléctrica en 5 GW, equivalentes al 5% de la demanda de la red, gracias al almacenamiento térmico mediante calentadores eléctricos de agua. Por otro lado, desde un punto de vista económico, se analizarán aspectos como la rentabilidad, el periodo de amortización y los mercados eléctricos, explorando cómo estas tecnologías pueden integrarse eficazmente. En cuanto a la estabilidad de la red eléctrica, se discutirá el impacto potencial de P2H, incluyendo la propuesta de estructuras innovadoras de tarifas eléctricas que favorezcan a los consumidores. En cuanto a potencial, aunque el almacenamiento térmico se encuentra aún muy por detrás del almacenamiento hidroeléctrico por bombeo en términos de capacidad instalada, este ofrece ventajas significativas en términos de flexibilidad de ubicación, impacto ambiental y costes de infraestructura. Además, se explorarán casos de combinación de distintos tipos de almacenamiento para optimizar el uso de recursos según las condiciones específicas de cada región. Otro ejemplo concreto es Chile, donde se ha aprovechado la energía geotérmica para aclimatar edificios de oficinas utilizando bombas de calor, logrando un ahorro anual del 60%. Por otra parte, en el sector agrícola, el uso de bombas de calor ha reducido los costes de producción en un 75%. Estas iniciativas pueden aplicarse en países con alta capacidad geotérmica como Italia, Nueva Zelanda y Filipinas. Finalmente, el objetivo de este trabajo es destacar el alto potencial de P2H, incentivando su desa rrollo y promoviendo nuevas iniciativas como las comunidades energéticas o diferentes aplicaciones en el sector agrícola, junto con el necesario aumento de los sistemas de almacenamiento. In recent years, the energy transition has gained increasing importance, affecting both citizens and industries. This transition focuses on emission reduction, energy efficiency, sustainable infrastructure development, ... In recent years, the energy transition has gained increasing importance, affecting both citizens and industries. This transition focuses on emission reduction, energy efficiency, sustainable infrastructure development, and decarbonization. In this context, innovative technologies such as Power to Heat (P2H) have emerged, becoming an attractive option in regions with high renewable energy generation, primarily solar and wind, due to their intermittent nature and daily and seasonal variability. This work focuses on studying the impact of large-scale P2H deployment in various fields. In most buildings, heating and domestic hot water represent a significant portion of the electrical consumption. In this context, heat pumps and electric resistances play a crucial role. For example, in France, during the winter months, electric demand is reduced by 5 GW, equivalent to 5% of the grid demand, thanks to thermal storage using electric water heaters. On the other hand, from an economic perspective, aspects such as profitability, payback period, and electricity markets will be analyzed, exploring how these technologies can be effectively integra ted. Regarding grid stability, the potential impact of P2H will be discussed, including the proposal of innovative electricity tariff structures that benefit consumers. In terms of potential, although thermal storage is still far behind pumped hydro storage in terms of installed capacity, it offers significant advantages in terms of location flexibility, environmental impact, and infrastructure costs. Additionally, cases of combining different types of storage to optimize resource use according to the specific conditions of each region will be explored. Another concrete example is Chile, where geothermal energy has been used to climatize office buildings using heat pumps, achieving annual savings of 60%. Moreover, in the agricultural sector, the use of heat pumps has reduced production costs by 75%. These initiatives can be applied in countries with high geothermal capacity such as Italy, New Zealand, and the Philippines. Finally, the goal of this work is to highlight the high potential of P2H, encouraging its development andpromotingnewinitiatives such as energycommunitiesordifferentapplications in the agricultural sector, along with the necessary increase in storage systems. |
Cita | Osuna Fernández, J. (2024). Soluciones Power-to-heat. (Trabajo Fin de Grado Inédito). Universidad de Sevilla, Sevilla. |
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Osuna Fernández, Javier_G5161.pdf | 6.247Mb | [PDF] | Ver/ | |