Fotovoltaica en tejados para preenfriar edificios residenciales y comerciales

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De pv magazine Global

Investigadores de Australia han estudiado cómo la generación fotovoltaica en los tejados podría utilizarse para hacer funcionar acondicionadores de aire (AC) para preenfriar edificios residenciales y comerciales.

Los científicos definieron el concepto propuesto como “preenfriamiento solar”. Eso supuestamente ofrece beneficios en términos de mitigar la baja demanda mínima en las redes eléctricas, aplanar el perfil de la demanda neta de la red y reducir las facturas de electricidad.

“El preenfriamiento puede aplicarse en todo tipo de edificios que tengan una unidad de aire acondicionado. El preenfriamiento solar en edificios residenciales, comerciales y de oficinas se ha estudiado en la literatura y ha demostrado ser práctico”, dijo la investigadora Gloria Pignatta a pv magazine.

Los científicos consideraron la masa térmica de los edificios como una batería virtual que podría utilizarse para desplazar o reducir los picos de demanda provocados por los sistemas de aire acondicionado.

“El preenfriamiento consiste en cargar la masa térmica de los edificios antes de que se produzca el pico de demanda, reduciendo la temperatura de la masa térmica y descargando después el enfriamiento durante el periodo de máxima demanda”, explicaron los científicos. “Esto se suele hacer reduciendo la consigna del termostato unas horas antes del periodo punta previsto para forzar el encendido del AC”.

El preenfriamiento puede realizarse con tres métodos de activación de la masa térmica: activación superficial, activación por aire forzado y activación hidrónica.

“Que la activación de la masa térmica reduzca los costes energéticos depende de la estrategia de control del aire acondicionado que defina la trayectoria del punto de consigna de la temperatura o el horario del aire acondicionado”, señalan los académicos.

Los investigadores identificaron varios factores que podrían ayudar a reducir los costes energéticos. Entre ellos, la reducción de los picos de potencia, beneficiosa para los edificios comerciales y de oficinas con un componente de carga de demanda en sus facturas de electricidad, y el desplazamiento de la demanda de AC a las horas de menor consumo con precios de electricidad más baratos. Otros factores son la reducción de las necesidades de refrigeración mecánica mediante el uso de la ventilación nocturna y el aumento de la eficiencia de las unidades de aire acondicionado al funcionar con temperaturas ambientales más bajas.

Trayectoria de la temperatura de consigna de una estrategia de preenfriamiento con descarga lineal.

Imagen: Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW)

Según los investigadores, el preenfriamiento puede ser más beneficioso si el excedente de generación fotovoltaica durante el día se utiliza para preenfriar el edificio en lugar de importar electricidad de la red. Esto se debe a que la tarifa de alimentación (FIT) que se paga por la generación fotovoltaica en los tejados es inferior a los precios de la electricidad al por menor, y las futuras estructuras tarifarias podrían no tener un componente FIT para la exportación a la red.

“Al utilizar el excedente de generación fotovoltaica para el preenfriamiento solar, los hogares utilizan electricidad barata o gratuita para preenfriar el edificio, lo que en consecuencia reduce sus importaciones de la red durante las horas punta, cuando las tarifas son caras”, dijo Pignatta. “Además, la reducción de la exportación del excedente fotovoltaico a la red aumenta los niveles de autoconsumo, disminuyendo la contribución de la energía fotovoltaica a la baja demanda mínima de la red y reduciendo los retos operativos para gestionar la baja demanda mínima”.

Aunque el preenfriamiento y el preenfriamiento solar pueden ser beneficiosos para la red, el ahorro potencial de costes y la reducción de la demanda máxima de AC no son necesariamente significativos para todos los edificios, dijeron los investigadores.

“El potencial del preenfriamiento y el preenfriamiento solar se basa en una serie de factores técnicos, económicos y de comportamiento, como la eficiencia energética de un edificio, sus materiales de construcción, la capacidad nominal de la unidad de AC, la capacidad nominal del sistema fotovoltaico, las expectativas de confort térmico de los ocupantes y los patrones de consumo en función del tiempo son algunos de los factores que afectan directamente al potencial de preenfriamiento/preenfriamiento solar de un edificio”, dijeron. “Una laguna en la literatura es la falta de una investigación exhaustiva en materia de preenfriamiento solar utilizando datos reales monitorizados de los hogares, incluyendo la generación fotovoltaica en los tejados, la demanda a nivel de electrodomésticos y la dinámica térmica de los edificios. Estos estudios pueden revelar el potencial real del preenfriamiento solar con más valor que los enfoques basados en la simulación”.

Los investigadores describieron sus conclusiones en el artículo “Demand response via pre-cooling and solar pre-cooling: a review” (Respuesta a la demanda mediante preenfriamiento y preenfriamiento solar: una revisión), que se publicó recientemente en Energy and Buildings.

“Merece la pena mencionar que el campo del preenfriamiento solar tiene potencial para seguir investigando en términos de tecnología de refrigeración”, concluyeron. “Las bombas de calor conectadas a la red o autónomas integradas en la energía fotovoltaica, los sistemas de refrigeración por adsorción, absorción y desecantes impulsados por la energía solar pueden suministrar refrigeración para preenfriar el edificio”.

El grupo de investigación incluye a científicos de la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth (CSIRO) y de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) en Australia, así como a investigadores de la Colaboración de Mercados Energéticos y Medioambientales y del grupo de investigación de Arquitectura de Alto Rendimiento.

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