Bateria de Carnot
Una bateria de Carnot és un tipo de sistema d'almagasenament d'energia que almagasena electricitat en forma d'energia tèrmica. Durant el procés de càrrega, l'electricitat es convertix en calor per al seu almagasenament tèrmic. Durant el procés de descàrrega, la calor almagasenada es convertix de nou en electricitat.
“Marguerre” va patentar el concepte d'esta tecnologia fa 100 anys,[1] pero el seu desenroll s'ha revitalisat recentment en l'objectiu d'aumentar la proporció d'energia generada per fonts renovables a la ret. Per un atre costat, “Andre Thess” va inventar el terme Bateria de Carnot en 2018 abans del primer Taller Internacional sobre Bateries de Carnot.[2]
El nom de "bateria de Carnot" prové de la teorema de Carnot, que descriu l'eficiència màxima de convertir calor en energia mecànica. La paraula "bateria" indica que el propòsit d'esta tecnologia és almagasenar electricitat. L'eficiència de descàrrega de les bateries de Carnot està llimitada per l'eficiència de Carnot.
El Centre Aeroespacial Alemà (DLR) i l'Universitat de Stuttgart han estat treballant en el concepte de bateries de Carnot que almagasenen electricitat en forma de calor a alta temperatura des de 2014. En 2018, DLR va utilisar el nom "bateria de Carnot" en Hannover Messe, una de les fires comercials més grans del món. No obstant, el concepte de bateries de Carnot comprén les tecnologies que s'han desenrollat durant anys, com l'almagasenament d'energia tèrmica de bombeig i l'almagasenament d'energia en aire líquit .
Antecedents
[editar | editar còdic]En la transició a sistemes energètics baixos en carbono, la penetració de les energies renovables variables en els sistemes d'energia elèctrica aumenta, lo que aumenta la necessitat d'almagasenament d'energia . Actualment, la major part de la nova capacitat d'almagasenament d'energia instalada prové de bateries electroquímiques, com les bateries de ion-liti. Este tipo de bateria és adequat per a l'almagasenament de curta duració, pero pot no ser econòmic per a duració més llargues pel seu alt cost per capacitat energètica. L'almagasenament en energia tèrmica pot almagasenar energia en materials econòmics, com a aigua, roques i sals. Per lo tant, el cost dels sistemes a gran escala (per eixemple, gigavatios hora) pot ser menor que el de les bateries electroquímiques.
L'Anex 36 d'Almagasenament d'energia - Bateries de Carnot [1] archivat en Wayback Machine. és un grup de treball del programa Conservació d'Energia i Almagasenament Energètic (ECES per les seues sigles en anglés), que forma part d'un Programa de Colaboració Tecnològica (TCP) de l'Agència Internacional d'Energia (AIE) .
Configuració del sistema
[editar | editar còdic]
Una bateria de Carnot es pot dividir en tres parts: (i) elèctrica a tèrmica (EaT), (ii) almagasenament en energia tèrmica (AET) i (iii) tèrmica a elèctrica (TaE).
Electricitat a calor
[editar | editar còdic]L'electricitat es pot convertir en calor per mig de l'us de diverses tecnologies.
- Calfament resistivo
- La bomba de calor és la tecnologia per a bombejar calor des d'un reservorio de temperatura més baixa a un de temperatura més alta. Es pot dividir en dos grups: cicle Rankine invers i cicle Brayton invers.
- El cicle Rankine invers ha segut àmpliament utilisat en bombes de calor convencionals.
- El concepte d'usar el cicle Brayton per a carregar i descarregar energia tèrmica va ser propost per l'Prof. Robert B. Laughlin en 2017.
- Uns atres: En els sistemes d'almagasenament d'energia en aire líquit, el cicle Claude s'utilisa para licuar l'aire. El procés Lamm-Honigmann utilisa cicles termoquímicos per a convertir energia en calor.
Almagasenament en energia tèrmica
[editar | editar còdic]Segons el mecanisme per a almagasenar calor, l'almagasenament en energia tèrmica es pot dividir en tres tipos: almagasenament en calor sensible, almagasenament en calor latent i almagasenament termoquímico. Els materials d'almagasenament que s'han utilisat per a les bateries de Carnot són:
- Aigua calenta
- Sal fosa
- Roques de llit compacte
- Aire líquit
- Almagasenament d'energia tèrmica en calor latent
- Materials termoquímicos (parells de productes químics), com LiBr/H2O i H2O/NH3
Calor a electricitat
[editar | editar còdic]La calor es pot convertir en energia elèctrica a través de cicles termodinàmics, com el cicle Rankine o el cicle Brayton. Algunes tecnologies utilisen propietats dels materials semiconductors per a convertir la calor en electricitat, pero eixes tecnologies no s'enquadren en les bateria de Carnot perque no involucren cicles termodinàmics en el procés de conversió, com els materials termoelèctrics i el "Sol en una caixa". Les tecnologies típiques són:
- Motor tèrmic
- Turbina de vapor
- Turbina de gas[3]
- Màquines de cicle Rankine orgànic
- El procés de Lamm-Honigmann pot convertir l'energia almagasenada de forma termoquímica en electricitat.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Marguerre F., « Ueber ein neues Verfahren zur Aufspeicherung elektrischer Energie.
- ↑ «International Workshop on Carnot Batteries». Archivat des d'el original, el 18 de maig de 2021. Consultat el 4 de març de 2022.
- ↑ Journal of Energy Storage.44
- 103283.ISSN 2352-152X.doi:10.1016/j.est.2021.103283.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Batería de Carnot» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.