• PTES
• energy storage
• Carnot Batteries

Al fine di raggiungere, almeno parzialmente, la decarbonizzazione del settore energetico sono possibili varie strategie, ma di queste l'unica soluzione a lungo termine è quella di sfruttare in modo estensivo le fonti di energia rinnovabile (RES). Per incentivare la transizione del settore energetico verso l’utilizzo delle RES, sarebbe opportuno sviluppare tecnologie di accumulo che consentano di immagazzinare energia elettrica per periodi di tempo prolungati.
Pertanto, oggigiorno lo sviluppo di nuove tecnologie per lo stoccaggio dell’energia elettrica costituisce un tema centrale della ricerca. Tra le molte tecnologie proposte per tale compito, è oggetto di interesse la tecnologia Pumped Thermal Electricity Storage(PTES) e in particolare la combinazione del PTES con una sorgente termica a bassa temperatura.
Nel presente lavoro di tesi si studia il funzionamento in off-design di un PTES con integrazione termica da solare situato nel sud della Spagna, nelle vicinanze di Granada in Andalusia. La configurazione proposta prevede come sistema di carica l’utilizzo di una pompa di calore ad alta temperatura a compressione di vapore, ed un ORC subcritico, come sistema di scarica. Un campo di collettori solari CPC, (Compound Parabolic Collector),
a bassa concentrazione fornisce l’energia termica necessaria per il funzionamento della pompa di calore durante la fase di carica. L’integrazione termica consente alla pompa di calore di operare con lift contenuti e valori del COP superiori a quelli che si avrebbero se la pompa di calore prelevasse calore direttamente dall’ambiente.
In questa maniera, grazie al contributo dei collettori solari, si ottengono valori del round-trip elettrico molto elevati.
Questa tesi ha lo scopo di indagare l'impatto di una sorgente termica reale di origine solare sul funzionamento di un sistema
Thermally Integrated PTES (TI-PTES). La prima parte dello studio consiste nel design dell’impianto: in questa fase si esaminano, tramite processi di ottimizzazione, diversi fluidi operativi e diverse configurazioni impiantistiche. Una volta definito il modello del sistema , si studia il comportamento dell’impianto in condizioni diverse da quelle di progetto. Per fare ciò di effettua un dimensionamento
dettagliato dei vari componenti, introducendo le geometrie degli scambiatori di calore e le curve di prestazione della turbina, del compressore e della pompa. Successivamente, al variare delle condizioni climatiche e del carico si mappa il funzionamento in condizioni stazionarie della pompa di calore e dell’ORC. Tali mappe vengono utilizzate per caratterizzare le prestazioni del sistema quando accoppiato con il profilo di produzione di energia termica del campo di collettori solari per la località selezionata. Così facendo è stato possibile determinare le prestazioni dell'impianto per periodi significativi dell'anno.