Mejores prácticas para el diseño de bombas de calor fotovoltaicas

Un equipo internacional de investigadores realizó una revisión exhaustiva de los modelos utilizados para definir las mejores prácticas para el diseño y la simulación.Sistemas de bomba de calor fotovoltaica (HP) en diferentes configuraciones e indicadores clave de rendimiento identificados para la generación de energía y el costo total del ciclo de vida.

«Las bombas de calor fotovoltaicas son sistemas complejos que requieren modelos igualmente complejos para una simulación precisa», enfatizaron los científicos. «La mayoría de los sistemas de bombas de calor solares tienen diseños y principios operativos complejos que se adaptan a entornos o estructuras específicos. Por lo tanto, su rendimiento varía según las condiciones de contorno y los parámetros característicos.»

En particular, el trabajo de investigación investiga todos los modelos de sistemas de calefacción y aire acondicionado alimentados por energía fotovoltaica en diferentes países, los tipos de software utilizados para el modelado y validación del sistema y sus estrategias de control, así como los detalles de los enfoques de mejores prácticas y las implicaciones económicas y políticas de reemplazar la calefacción a propano con bombas de calor.

Este documento también proporciona una serie de herramientas para realizar un análisis tecnoeconómico de una bomba de calor fotovoltaica. Describe el modelado y las condiciones de contorno de cada componente del sistema, así como las alternativas y las razones para no utilizarlas, según el tipo de sistema.

La metodología propuesta combina cinco modelos diferentes en múltiples programas informáticos en una única herramienta analítica que, según se informa, produce indicadores clave precisos para el análisis del impacto técnico, económico y climático.

«Se utilizó Microsoft Excel, pero podría haberse procesado en LibreOffice Calc», señalan los investigadores. El propósito de esta reseña no es destacar ni recomendar ningún modelo o herramienta en particular, sino analizar varios modelos para cada componente del modelo de compilación general. Como se ha demostrado en reseñas anteriores, existen varias herramientas de software que pueden realizar simulaciones simultáneamente, como TRNSYS, Polysun, EnergyPlus o IDA ICE.

Los científicos concluyeron que las bombas de calor fotovoltaicas ya ofrecen claros beneficios económicos y ambientales, y que el almacenamiento de energía eléctrica y térmica podría potenciarlos aún más. Sin embargo, el principal obstáculo para su adopción sigue siendo el elevado coste inicial.

Según el equipo, las herramientas de simulación de código abierto como SAM, EnergyPlus y OCHRE proporcionan un amplio acceso a simulaciones de alta calidad para ayudar a los consumidores y a los responsables de las políticas a tomar decisiones informadas.

«En segundo lugar, para garantizar que estos modelos futuros sean lo más precisos posible, los financiadores de la investigación y los gobiernos deberían fomentar el acceso abierto a los datos y su intercambio para simplificar la validación de futuros modelos y proporcionar un entorno de simulación fiable y creíble», concluyen. Además, el desarrollo de hardware abierto de los diversos componentes del sistema podría reducir aún más los costes de capital y ayudar a acelerar el escalamiento necesario para que la tecnología alcance su máximo potencial.

Sus hallazgos fueron publicados en un artículo titulado “Mejores prácticas en métodos tecnoeconómicos para el análisis de bombas de calor acopladas a energía solar fotovoltaica en climas fríos” en la revista Energy and Buildings. El equipo de investigación estuvo compuesto por académicos de la Universidad del Oeste de Canadá y el Instituto Real de Tecnología de Suecia.