Cuevas Barraza, Cristian AlbertoEscalona Inzunza, Andrés RenéContreras Alarcón, Ángela Praxedes2025-08-182025-08-182025https://repositorio.udec.cl/handle/11594/12949Tesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Civil Mecánico/a.El presente trabajo aborda el desafío de reconvertir centrales termoeléctricas a carbón retiradas o en proceso de retiro en Chile, mediante la implementación de sistemas de almacenamiento térmico tipo batería de Carnot, con el objetivo de aprovechar el vertimiento de energías renovables variables como la solar y eólica, y avanzar hacia un sistema eléctrico más flexible y descarbonizado. El estudio se enfoca en dos casos representativos: la central Cochrane, ubicada en Mejillones, y la central Santa María, en Coronel, centrales con condiciones de operación distintas y regiones con condiciones climáticas contrastantes. La metodología empleada consistió en modelar un sistema de almacenamiento térmico acoplado a una bomba de calor (P2H) para la carga, y el ciclo Rankine de cada central para la descarga, utilizando aire como fluido de trabajo en la bomba de calor y sales solares como medio de almacenamiento. Se aplicaron balances de masa, energía, junto con análisis de sensibilidad térmica, para evaluar el comportamiento del sistema bajo distintos escenarios climáticos anuales caracterizados con datos del software Meteonorm. Además, se realizó una estimación económica basada en precios de compra de energía como cliente libre y potenciales ingresos por venta al sistema eléctrico. Los resultados indican que el ciclo de bomba de calor logra un COP de hasta 1,525 en Cochrane, favorecido por temperaturas ambientales más elevadas y menores temperaturas de retorno del sistema de almacenamiento. En contraste, Santa María alcanza un COP de 1,461, debido a sus menores temperaturas ambiente durante gran parte del año. En la fase de descarga, la central Santa María presentó una eficiencia térmica superior de un 50􀯗% respecto a Cochrane con un 32􀯗%, debido principalmente a una menor presión de condensación. El análisis económico muestra que ambos casos resultan viables en escenarios con precios competitivos de compra, especialmente en contextos de alto vertimiento renovable. En conclusión, los resultados demuestran la viabilidad técnica y económica de las baterías de Carnot como alternativa para la reconversión de centrales a carbón, especialmente en zonas con alta disponibilidad de energía renovable no utilizada. Sin embargo, se reconoce que esta tecnología aún se encuentra en etapa de maduración, sin aplicaciones a gran escala, por lo que su implementación debe ser cuidadosamente evaluada y perfeccionada en futuras investigaciones y desarrollos tecnológicos.This paper addresses the challenge of converting retired or retiring coal-fired power plants in Chile through the implementation of Carnot battery-type thermal storage systems. The goal is to leverage the input of variable renewable energy sources such as solar and wind, and move toward a more flexible and decarbonized electricity system. The study focuses on two representative cases: the Cochrane plant, located in Mejillones, and the Santa María plant, in Coronel, plants with different operating conditions and regions with contrasting climatic conditions. The methodology employed consisted of modeling a thermal storage system coupled to a heat pump (P2H) for charging, and the Rankine cycle of each plant for discharging, using air as the working fluid in the heat pump and solar panels as the storage medium. Mass and energy balances, along with thermal sensitivity analysis, are applied to evaluate system behavior under different annual climate scenarios characterized with data from Meteonorm software. In addition, an economic estimate was made based on energy purchase prices as a free customer and potential revenue from sales to the electricity system. The results indicate that the heat pump cycle achieves a COP of up to 1.525 in Cochrane, favored by higher ambient temperatures and lower return temperatures from the storage system. In contrast, Santa María achieves a COP of 1.461, due to its lower ambient temperatures for much of the year. In the discharge phase, the Santa María plant had a 50% higher thermal efficiency than Cochrane (32%), mainly due to lower condensation pressure. The economic analysis shows that both cases are viable in scenarios with competitive purchase prices, especially in contexts of high renewable energy discharge. In conclusion, the results demonstrate the technical and economic viability of Carnot batteries as an alternative for converting coal-fired power plants, especially in areas with high availability of unused renewable energy. However, it is recognized that this technology is still in its maturation stage, without large-scale applications, so its implementation must be carefully evaluated and refined in future technological research.esCC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 InternationalAlmacenamiento de energíaRecursos energéticos renovablesEficiencia térmicaThesisENERGÍA asequible y sostenibleINDUSTRIA, innovación, infraestructuraAcción CLIMÁTICA