Bibliographic review of Pumped Thermal Energy Storage technology based on Brayton cycle

Pumped Thermal Electricity Storage (PTES) based on a Joule-Brayton cycle is a promising grid-scale energy storage technology, whose working principle is to store electricity in the form of high-grade thermal energy. This thesis provides an overview of the inner workings, operating principle and current development status of the many PTES variants proposed to date in the scientific literature or by manufacturers. The potential and competitiveness of the various candidate designs are quantified and discussed thanks to the definition of specific design parameters. Thermodynamic performance estimates are reported and used to assess the value of this technology as a potential large-scale, long-duration and long-lifetime energy storage option, with unique sector-coupling features and low geographical constraints.

Il Pumped Thermal Energy Storage (PTES) basato su ciclo Joule-Brayton è una promettente tecnologia di accumulo di energia su larga scala, il cui principio di funzionamento è immagazzinare elettricità sotto forma di energia termica. Questa tesi fornisce una panoramica del principio di funzionamento, dei principali componenti e dello stato di sviluppo attuale delle numerose varianti di PTES proposte fino ad oggi nella letteratura scientifica o dai produttori. Le potenzialità e la competitività dei vari modelli proposti vengono valutate e confrontate grazie alla definizione di specifici parametri progettuali. Le stime delle prestazioni termodinamiche vengono riportate e utilizzate per valutare il valore di questa tecnologia come potenziale opzione di accumulo di energia su larga scala, lunga durata e lunga vita operativa, con caratteristiche uniche di accoppiamento settoriale e bassi vincoli geografici.