Análisis del rendimiento del sistema de bomba de calor geotérmica de media y gran profundidad acoplado con energía solar, eólica y almacenamiento térmico basado en TRNSYS
El sistema de bomba de calor geotérmica de media y gran profundidad, como tecnología de calefacción de bajo carbono, proporciona soporte técnico para alcanzar los objetivos de "doble carbono". Sin embargo, el funcionamiento a largo plazo de la bomba térmica geotérmica de media y gran profundidad provoca una disminución de la temperatura del suelo circundante, lo que reduce la eficiencia del intercambiador de calor enterrado. Para resolver este problema, se propuso un sistema de bomba de calor geotérmica de media y gran profundidad basado en la integración de energía solar, eólica y almacenamiento térmico (denominado sistema acoplado), y se construyó un modelo de simulación en la plataforma TRNSYS (programa de simulación de sistemas instantáneos), con simulación de operación durante un período de 20 años, comparado con el sistema geotérmico tradicional. Los estudios muestran que la temperatura media del suelo del sistema acoplado se mantiene entre 41 y 42 ℃, el coeficiente de rendimiento medio anual del sistema y el coeficiente de rendimiento medio anual de la bomba de calor alcanzan 4.38 y 6.05 respectivamente, superando al sistema geotérmico tradicional en eficiencia, consumo de energía y estabilidad. Además, la generación anual promedio de energía eléctrica del sistema acoplado no solo satisface su propio consumo, sino que genera un excedente neto de 15,18 MWh, reduciendo los costos operativos y generando beneficios económicos. Los resultados del estudio pueden servir como referencia para el diseño de parámetros de sistemas geotérmicos de bomba de calor con complementación energética múltiple.
Keywords
Bomba de calor geotérmica de media y gran profundidad; equilibrio térmico del suelo; acoplamiento energía solar - eólica - almacenamiento térmico; tecnología de calefacción baja en carbono