Un grupo de investigadores de la Universidad de Cantabria ha llevado a cabo un proyecto piloto de una vivienda autosuficiente que funciona exclusivamente con energía fotovoltaica, baterías y pila de combustible de hidrógeno.
“Esta instalación combina paneles fotovoltaicos e hidrógeno (PVHyP) como método de almacenamiento de energía, logrando el ambicioso objetivo de conseguir una vivienda social autosuficiente eléctricamente durante todo el año”, explica el grupo. Las conclusiones de su trabajo se recogen en el estudio “Sustainable and self-sufficient social home through a combined PV-hydrogen pilot“, que se publicará en junio en Applied Energy.
“Para lograr este objetivo, se ha desarrollado una estrategia de gestión de la energía (EMS) a medida basada en el estado de carga del paquete de baterías y el flujo de energía dentro del PVHyP, asegurando que el consumo eléctrico de la vivienda esté siempre cubierto ya sea a través de los paneles fotovoltaicos, la pila de combustible o el paquete de baterías”, añaden.
Para su simulación, los científicos recopilaron datos desde enero de 2022 hasta diciembre de 2023 de una vivienda social de 80 m2 que se encuentra en Novales (Cantabria). Las facturas de electricidad de los años anteriores a la electrificación renovable de la casa mostraban que ésta consumía 2.513 kWh/año, con un consumo medio diario de 6,88 kWh. El consumo medio en invierno y otoño superaba los 7,3 kWh, y en verano, los 5,88 kWh/día.
Con estos datos, los científicos pasaron a dimensionar el sistema energético mediante optimización de software y análisis de mercado. Instalaron 20 paneles solares de 40 Wp de potencia cada uno en el tejado, así como por cuatro baterías de 2,4 kWh. El resto de la planta se instaló en un cobertizo de la parcela vecina. Incluía un depósito de agua de 35 L que utilizaba agua del grifo tras purificarla para la electrólisis y un depósito de almacenamiento de hidrógeno de 600 L a 300 bares. Según los autores del estudio, “se trata de una planta piloto pionera en la región SUDOE (España, Portugal y suroeste de Francia) que ha supuesto, además, un paso adelante en el despliegue de las tecnologías del hidrógeno en el sector residencial”.
Con la configuraciónl propuesta, los paneles fotovoltaicos deben abastecer primero la carga de la casa. Después, el exceso de generación cargará la batería y, una vez llena, se almacenará en un depósito de alta presión en forma de hidrógeno generado por un electrolizador.
“Cuando la irradiación solar es insuficiente para cubrir la demanda de la casa, las baterías suministran la energía necesaria a la vivienda”, explican los autores. “Si las baterías se descargan, la pila de combustible genera electricidad para cargar las baterías a partir del hidrógeno almacenado. En la medida de lo posible, el hidrógeno almacenado en el buffer se utiliza primero para evitar la etapa de compresión, aumentando así la eficiencia energética. El sistema y la casa están conectados a la red en régimen de autoconsumo para revender a la red toda la energía sobrante”.
Según el grupo de investigación, la casa demostró autosuficiencia y su LCOE disminuyó de 0,86 euros/kWh a 0,34 euros/kWh, y los inquilinos ahorraron 1.170 euros anuales. “Se han ahorrado casi 15.200 kWh de combustibles fósiles, lo que corresponde aproximadamente a 2.260 kg de CO2”, destacaron los investigadores.
“Este sistema piloto representa una solución modular y escalable capaz de satisfacer las necesidades eléctricas de hogares aislados, comunidades residenciales remotas e infraestructuras críticas donde el suministro eléctrico ininterrumpido es crucial. Adicionalmente, permite llevar a cabo actuaciones de electrificación de la demanda térmica, y posibilita la hibridación con bombas de calor, el uso de radiadores eléctricos para cubrir las necesidades de calefacción de las viviendas, termos eléctricos para el suministro de agua caliente o el uso en sistemas de cogeneración”, concluyeron.
Alfredo Ortiz, catedrático de Ingeniería Química en la Universidad de Cantabria e investigador principal del proyecto, afirma que “estamos recibiendo diferentes propuestas para escalar este proyecto y aplicarlo a edificios completos, e incluso implementarlo a nivel industrial”.
El estudio se enmarca en el proyecto Energy Push, financiado por el programa Interreg-SUDOE, que implica a España, Francia y Portugal, y a diez entidades socias –universidades, empresas y centros tecnológicos-, con el objetivo común de mejorar la eficiencia energética de las viviendas sociales.
Para ello y gracias a una financiación global de 2,5 millones de euros, se han puesto en marcha varias plantas piloto en las que probar diferentes estrategias, empleando herramientas como el BIM, las tecnologías de renovación pasiva o, en el caso de la planta implementada por la UC en Novales, las energías renovables acopladas a las tecnologías de hidrógeno. Este piloto se ha desarrollado en colaboración con la empresa pública Gesvican y el CTL (Centro Tecnológico en Logística Integral de Cantabria).
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