El triple de rendimiento, el triple de verde: nuevos sistemas para satisfacer las necesidades energéticas de las viviendas plurifamiliares
En el proyecto TRI-HP, financiado con fondos europeos, doce socios unieron sus fuerzas para desarrollar sistemas innovadores de trigeneración. Su objetivo era desarrollar sistemas energéticos ecológicos y asequibles para edificios de apartamentos mediante la combinación de bombas de calor, energía solar y almacenamiento de energía, utilizando el 80 % de la energía renovable 100 % autoproducida «in situ».
Pasar de los refrigerantes sintéticos a los naturales
El equipo del proyecto buscó alternativas ecológicas, al ser consciente de los efectos nocivos de los refrigerantes sintéticos, los cuales se utilizan desde los años treinta del siglo pasado y están relacionados con el agotamiento de la capa de ozono, el calentamiento global y problemas de salud. Al ser los componentes básicos de las bombas de calor, los refrigerantes naturales sostenibles resultan esenciales para minimizar el impacto medioambiental del sistema. El coordinador del proyecto, Daniel Carbonell, subraya que los refrigerantes naturales (hidrocarburos, agua, amoníaco y dióxido de carbono) constituyen la solución más fiable y duradera para las bombas de calor. En este sentido, en TRI-HP se desarrollaron dos bombas de calor con propano y una con dióxido de carbono. Los miembros del proyecto concibieron dos conceptos innovadores para suministrar calor renovable a las bombas de calor: el sistema de hielo en suspensión solar con el método de superenfriamiento y el sistema de doble fuente y sumidero.
Un sistema de bomba de calor que aprovecha el suelo y el aire ambiente
El sistema de bomba de calor reversible de doble fuente y sumidero utiliza propano como refrigerante. Está diseñado a fin de aprovechar dos fuentes de calor renovables (el suelo y el aire ambiente) en el evaporador de la bomba de calor para proporcionar calefacción. Las mismas fuentes también sirven como disipadores de calor para satisfacer las necesidades de refrigeración. Dicho de forma más sencilla: este sistema de bomba de calor puede alternar eficazmente entre el uso del calor del suelo y el del aire ambiente, en función de la fuente más adecuada en cada momento. Una de las principales ventajas de este sistema dual es que ha demostrado reducir la necesidad de perforaciones extensivas en Europa central.
Aprovechar la luz solar y almacenar calor en la escarcha
El sistema de hielo en suspensión solar es una solución sostenible para la calefacción de edificios y puede proporcionar cierta refrigeración gratuita, abordando determinadas limitaciones de los sistemas tradicionales de bomba de calor geotérmica (GSHP, por sus siglas en inglés). Mediante colectores térmicos y almacenamiento de hielo, el sistema capta la energía solar durante los meses de verano y la almacena fundiendo el hielo para proporcionar calefacción en invierno. El sistema también se carga y descarga parcialmente a diario en invierno para compensar los períodos sin suficiente irradiación solar, como la noche. «Un avance notable fue el desarrollo del concepto de hielo en suspensión, que utiliza un método de superenfriamiento y revestimientos que repelen el hielo. Esta innovación permite eliminar los intercambiadores de calor internos del almacén de hielo, lo cual supone un importante ahorro de costes en la instalación del sistema», señala Carbonell. «Por primera vez en Europa, se ha demostrado con éxito en laboratorio un sistema de bomba de calor de hielo en suspensión superenfriado, lo que constituye un avance sustancial en esta tecnología», añade Carbonell. «Nuestras simulaciones revelan que los sistemas de hielo en suspensión solar pueden alcanzar mayores eficiencias en costes comparables que los sistemas GSHP de última generación, al ofrecer varios beneficios adicionales».
Preparar el terreno para un futuro energético residencial sostenible
Los investigadores desarrollaron un marco de simulación de código abierto denominado «pytrnsys» para evaluar el coste y el potencial energético de sus sistemas TRI-HP en toda Europa. El sistema de hielo en suspensión solar a base de propano logró elevados coeficientes de rendimiento anual del sistema ―cercanos a 4― lo cual mejoró la eficiencia energética de los sistemas GSHP entre un 5 y un 8 % en determinadas ciudades. El coste normalizado de la energía osciló entre 16 ct/kWh y 26,7 ct/kWh, según la ubicación. Los innovadores sistemas de trigeneración de TRI-HP, que aprovechan los refrigerantes naturales y las fuentes renovables, allanarán el camino hacia un futuro más ecológico en la gestión de la energía residencial.
Palabras clave
TRI-HP, bomba de calor, refrigerantes naturales, sistemas de trigeneración, refrigeración, calefacción, electricidad, edificios residenciales, almacenamiento de energía
