Nuevo sistema de calefacción fotovoltaica de bajo coste diseñado en España

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Un equipo de investigación de la Universidad de Córdoba ha creado un dispositivo solar fotovoltaico para la producción de agua caliente que, afirman, aprovecha alrededor del 95% de la energía disponible que puede generar.

El sistema consiste en un depósito de agua de 300 litros con resistencia eléctrica, conectado a un sistema fotovoltaico de 1,6 kW mediante un sistema de conversión electrónico experimental de bajo coste. «Se trata de un modelo versátil, sostenible y económico, que solo produce una pérdida de energía del 5%», señala el autor principal de la investigación, Luis Cámara-Díaz.

El sistema está dotado de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT), ya que debe funcionar constantemente en el punto de máxima potencia. «Sin utilizar inversores ni baterías, más habituales en las instalaciones solares fotovoltaicas tradicionales, hemos desarrollado un sistema electrónico de bajo coste capaz de actuar como dispositivo MPPT», explican los investigadores. «Mantener una tensión de referencia fija es el método de seguimiento MPPT utilizado».

Una placa de microcontrolador mantiene la tensión de referencia en los niveles requeridos y un transistor de efecto de campo de metal-óxido-semiconductor (MOSFET) conduce o corta la corriente, según la tensión. «La tensión de referencia, determinada por el sistema de control, equivale a la tensión del punto de máxima potencia resultante de la agrupación de módulos fotovoltaicos», explican los investigadores.

El enfoque propuesto se probó en un sistema fotovoltaico construido con cinco módulos JinkoSolar JKM330PP con una potencia de 330 Wp cada uno. El calentador eléctrico para producir agua caliente tiene una potencia nominal de 3 kW y una resistencia eléctrica de calentamiento de 37,8 V. Los paneles solares se conectaron en serie para alcanzar una tensión nominal de funcionamiento cercana a la de la red eléctrica.

Se comprobó que el sistema alcanzaba temperaturas del agua de hasta 80 grados y cubría alrededor del 85% del consumo anual de agua caliente sanitaria de un hogar con seis personas. «La novedad que introduce este sistema electrónico de bajo coste es que es posible convertir la energía fotovoltaica disponible en calor, independientemente de que el nivel de radiación solar existente sea alto o bajo», afirmó Cámara-Díaz.

El sistema piloto también incluye un sistema de recirculación de agua que permite la entrada de agua fría en el depósito de ACS, y simula el consumo de agua y la renovación de la misma en el interior del depósito. Se describe en el artículo “A Cost-Effective and Efficient Electronic Design for Photovoltaic Systems for Solar Hot Water Production”, publicado en Sustainability.

 

 

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