Sistemas híbridos de calefacción en base a energías renovables -experiencia internacional

Experiencia N°1

En 2012 Vladislovas Katinas ,Jurate Karbauskait,Eugenijus Perednis y Rokas Valancius realizaron un estudio sobre un sistema híbrido que combinada una caldera de Biomasa y un colector solar para poder brindar calefacción a una residencial de niños de Lituania.

Diagrama de un sistema híbrido integrado

Experiencia N°2

En 2013 M. Izquierdo, Pablo de Agustín y E. Martín Diseñaron un sistema fotovoltaico-bomba de calor para calefacción de una casa por suelo radiante para poder analizar sus resultados, el diseño fue implementado en el laboratorio de la Universidad Carlos III de Madrid, Departamento de Ingeniería térmica y de fluidos.

Diagrama del sistema integrado

Fuente :Energy Procedia

Los paneles fotovoltaicos reciben la radiación ddel sol y la transforma en electricidad la cual es almacenada en las baterías B 12V , luego la electricidad será suministrada a una boma de calor la cual se encargará de calentar el agua hasta una temperatura entre 35°C – 45°C para luego sea distribuida por medio de la tubría del suelo radiante .

Paneles fotovoltaicos

Fuente :Energy Procedia

Bomba de calor

Fuente :Energy Procedia

Potencia Eléctrica y Voltaje generado por los paneles fotovoltaicos

Fuente :Energy Procedia

Máximo y Mínimo de las temperaturas exteriores

Fuente :Energy Procedia

Temperatura interior de la habitación y del piso

Fuente :Energy Procedia

La temperatura interior de la habitación a las 8:17 h estuvo en unos 17,2 °C, luego a las 16:36 alcanzó una temperatura de 26,6°C y finalmente hacia las 24 h comenzó a bordear los 22,6°C por otra parte la temperatura del piso en las mismas horas fueron de 19,9°C ; 30°C y 24,7°C respectivamente.

Experiencia N° 3

Dos años después en 2015 Kang Weibin, Zhao Min, Liu Xing, Meng Xiangzhao, Zhang Lianying, Hu Wangyang realizaron un análisis experimental de un sistema de calefacción por techo radiante para demostar que sí se puede tener un sistema de calefacción sostenible, ya que el consumo de energía de un edificio representa una gran parte de la demanda total de energía en China, incluso en el mundo.

La principal razón de esta situación radica en el uso excesivo de sistemas de climatización doméstica, calentamiento y enfriamiento, por ello se están generando propuestas que puedan ofrecer confort térmico a base de energías renovables.

Diagrama de un sistema integrado

Fuente :Energy Procedia

Distribución de la temperatura vertical en el cuarto de ensayo

Fuente :Energy Procedia

PMV and PPD del cuarto de ensayo

Fuente :Energy Procedia

Los valores promedios de PMV (0,014) y PPD (5,26%).De acuerdo con las tres clases de ambiente térmico interior aceptable para confort, los resultados de las pruebas podrían clasificarse a clase A ((- 0.2 < PMV < + 0.2; PPD < 6%).

Experiencia N°4

En 2015 Corey Blackman, Chris Bales y Eva Thorin han realizado una evaluación tecnológica y económica de tres sistemas que pueden brindar calefacción y enfriamiento a espacios domésticos. Los tres sistemas fueron simulados por el programa TRNSYS.

SISTEMA 1

Fuente :Energy Procedia

El sistema 1 está compuesto por un panel fotovoltaico el cual recibe la irradiación solar y la potencia eléctrica es transformada por un inversor de corriente discontinua a corriente alterna que alimenta a un compresor de vapor enfriador, por otra parte este compresor también puede ser alimentado por la red pública de electricidad.

Para brindar calefacción se utiliza una caldera que calienta el agua a base de gas y es almacenada en un tanque, el cual será distribuido para el uso de agua caliente doméstica y para calefacción de espacios.

SISTEMA 2

Fuente :Energy Procedia

El sistema 2 funciona con un panel soalr híbrido que puede generar fluido caliente y fluido enfriado para poder ser almacenadas en diferentes tanques para después ser utilizados para sus respectivos fines , calentar el espacio ,agua caliente doméstica y enfriar espacios de la casa,además tienen sistemas auxiliares que ayudaran a cubrir la demanda de calefacción o enfriamiento , en el caso de calientamiento cuentan con una caldera que funciona a base de gas natural y en el otro caso un condensador de vapor enfriador que funciona con correinte alterna proveniente de la red eléctrica pública.

SISTEMA 3

Fuente :Energy Procedia

El sistema número 3 tenía asi el mismo funcionamiento que el sistema 2 , la única diferencia se encuentra en el tipo de panel solar que se usa ya que ademas de tener el sistema de fluido caliente y fluido enfriado , tiene un espacio para celdas fotovoltaicas que pueden generar electricidad y alimentar al condensador de vapor enfriado .

Fracción solar para los diferentes tamaños de sistemas y para cada tipo de sistema

Fuente :Energy Procedia

Podemos apreciar que el sistema 3 fue el que tuvo mejor aprovechamiento de la fracción solar ya que ha demostrado los mejores resultados en los diferentes tamaños 5 – 20 m2 , en su mejor desempeño llego hasta 0,64 fracción solar ,esto se debe a que el sistema 3 tiene un panel solar híbrido que puede generar fluidos fríos y calientes ,además de incluir celdas fotovoltaicas que pueden generar electricidad.

Costo de la energía ahorrado en utilización de gas natural y energía eléctrica con respecto al tamaño y tipo de sistema

Fuente :Energy Procedia

Con el sistema 1 se ha logrado ahorrar de 173 – 346 Euros ,para el sistema 2 el ahorro ha sido de 153 – 386 Euros y el sistema 3 ha tenido un ahorro de 205 – 615 Euros.

Estos métodos presentan una gran oportunidad de autonomía energética y de ahorro pero en diferentes dimensiones ,en mi opinión el mejor sistema sería el número 3 puesto que tiene la capacidad de generar tres fuentes importantes para un sistema de climatización doméstica ,fluidos calientes ,fríos y potencial eléctrico