Almacenamiento de energía mediante bombeo térmico de calor integrado con centros de datos

Abstract

Los centros de datos son el soporte físico de gran parte de las tecnologías digitales basadas en la nube que forman parte del día a día de la sociedad. Este tipo de infraestructura ha proliferado mucho durante los últimos años y ha estado en el foco del debate público debido a su alto consumo energético. Es esta gran demanda la que, unida a unos estrictos requisitos de seguridad de suministro, ha hecho que el desarrollo de la industria haya ido de la mano de la generación basada en gas, especialmente en Estados Unidos. El objetivo de este trabajo es aportar alternativas que, manteniendo la generación basada en el gas, permitan aumentar su eficiencia y contribuir positivamente al Sistema Eléctrico en su conjunto, permitiendo gestionar electricidad renovable. Para ello, se propone una configuración de Batería de Carnot que emplea como foco frío los gases de escape de la turbina de gas, supuesta regenerativa, y mediante una bomba de calor de alta temperatura los aprovecha para alimentar un ciclo de vapor. Además, con el objetivo de aportar valor al calculista, se ha buscado desarrollar una serie de herramientas informáticas de diseño que faciliten el flujo de trabajo en sistemas similares al desarrollado.

Data centers serve as the physical underpinnings for much of the cloud-based digital technology that is now an integral part of everyday life. This type of infrastructure has proliferated significantly in recent years and has been the focus of public debate due to its high energy consumption. It is this high demand, combined with strict security-of-supply requirements, that has led the industry’s development to go hand in hand with gas-based generation, especially in the United States. The objective of this work is to propose alternatives that, while maintaining gas-based generation, allow for increased efficiency and contribute positively to the power system as a whole, enabling the management of renewable electricity. To this end, a Carnot Battery configuration is proposed that uses the exhaust gases from the gas turbine—assumed to be regenerative—as the cold source and, via a high-temperature heat pump, utilizes them to power a steam cycle. Furthermore, with the aim of providing value to the designer, efforts have been made to develop a series of computer-aided design tools that facilitate the workflow in systems similar to the one developed.