A new concept in compressed air energy storage

• Author(s): Silva, João Paulo Mendes da
• Date: 2015
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/10451/18019
• Origin: Repositório da Universidade de Lisboa
• Subject(s): Teses de mestrado - 2015
• Document Type: Master thesis
• Language: English
• Advisor(s): Panão, Miguel R. Oliveira; Alves, Jorge Augusto Mendes de Maia, 1958-
• Contributor(s): Repositório da Universidade de Lisboa

Description

Tese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015

The aim of this master thesis is to explore a new concept in energy storage, the liquid assisted compressed air energy storage (LACAES). Several other energy storage technologies were briefly reviewed to set a comparative basis for LACAES. The fundamentals of compressed air energy storage (CAES) are explained, and an essential introduction to LACAES is made, emphasizing the advantages of LACAES over conventional CAES. From this comparison the most promising applications for LACAES technology are chosen. For one of the applications, in the field of human generated and stored power, an early prototype, named KeepIt™ is built and tested. The efficiency of the system, the possibility of power output control and the performance of crucial components are evaluated. Although KeepIt™ early prototype had a maximum efficiency of about 7 %, the guidelines for further development are well defined and great improvements on the performance are foreseen in future work.

O objectivo desta tese de mestrado foi a de explorar o conceito da tecnologia de armazenamento de energia por ar comprimido assistida por líquido (LACAES). O armazenamento de energia tem um papel cada vez mais importante em sistemas de energia, desde armazenamento para a rede emobilidade eléctrica, as aplicações são imensas. Istomanifestase numa expectativa de crescimento de mercado em 10 vezes da actual dimensão em 2018 (Miller, 2014). Este crescimento tem vindo a alimentar um crescimento de investigação nas áreas de armazenamento por ar comprimido (CAES) devido ás suas características promissoras (Najjar u. Zaamout, 1998). Ainda assim o CAES não é ainda uma solução competitiva para omercado, essencialmente porque requer a queima de gás natural para compensar as ineficiências do armazenamento. A tecnologia LACAES vem resolver as ineficiências existentes no CAES com a introdução de compressões e expansões isotérmicas. Nesta tese, tecnologias de armazenamento de energia são revistas em síntese e, posteriormente, comparadas com LACAES. Os fundamentos da tecnologia de armazenamento de energia comar comprimido (CAES) são apresentados. As vantagens de LACAES sobre CAES são apresentadas e a LACAES é explicada. Desta comparação determinam-se as melhores aplicações para a tecnologia LACAES. Para a aplicação de produção e armazenamento de energia por esforço humano, um protótipo designado por KeepIt™é construído e testado. Testou-se a eficiência deste sistema, a eficácia do sistema de controlo de potência e o desempenho de componentes essenciais. Ainda que o protótipo KeepIt™tenhaumaeficiência de cerca de 7 %, osmelhoramentos necessários são descritos e uma grande melhoria na eficiência está prevista em trabalho futuro.