Investigadores del Frauhofer ISE de Alemania han analizado el rendimiento de una bomba de calor residencial conectada a un sistema fotovoltaico en el tejado que depende del almacenamiento de baterías y han descubierto que esta combinación mejora significativamente el rendimiento de la bomba de calor y al mismo tiempo aumenta considerablemente la tasa de autoconsumo del panel solar.
Un grupo de investigadores del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (Fraunhofer ISE) de Alemania investigó el rendimiento de bombas de calor (HP) listas para redes inteligentes combinadas con generación de energía solar en tejados y almacenamiento de baterías en casas unifamiliares y descubrió que tanto los paneles fotovoltaicos como Las baterías pueden mejorar significativamente el rendimiento de las bombas de calor.
El operador de la red puede apagar los HP listos para la red inteligente durante los períodos de alta carga de la red. También ofrecen la ventaja de maximizar el autoconsumo fotovoltaico ajustando su funcionamiento en función de la energía solar disponible.
"El modo listo para la red inteligente se activa cuando la batería está completamente cargada o se está cargando a su máxima potencia y todavía hay un excedente fotovoltaico disponible", dijeron los científicos, señalando que los HP listos para la red inteligente pueden ajustar su funcionamiento en una red. manera orientada. "Por el contrario, la condición de activación se cumple cuando la potencia fotovoltaica instantánea permanece inferior a la demanda total del edificio durante al menos 10 minutos".
Los académicos analizaron, en particular, el rendimiento de un sistema PV-HP utilizando datos de campo con resolución de 1 minuto de una casa unifamiliar adosada construida en 1960 en Friburgo, en el sur de Alemania. La casa tiene una demanda de calefacción anual de 84.3 kWh/m²a y una superficie habitable climatizada de 256 m2.
Su análisis consideró cómo el control inteligente utilizado en el sistema solar más almacenamiento puede afectar el rendimiento de la bomba de calor. Tuvieron en cuenta indicadores clave de rendimiento (KPI), como la tasa de autoconsumo, la fracción solar, el factor de rendimiento estacional y la curva de calefacción. "Puede resultar útil evaluar el rendimiento de la bomba de calor únicamente para la electricidad consumida de la red", explicaron. "Este enfoque se basa en el supuesto de que la electricidad generada por unidades fotovoltaicas y baterías domésticas es efectivamente gratuita para los propietarios".
La configuración del sistema propuesta incluye una bomba de calor geotérmica de 13.9 kW destinada a calefacción de espacios y agua caliente sanitaria (ACS), un sistema fotovoltaico de 12.3 kW orientado al sur con un ángulo de inclinación de 30 grados, un inversor de 12 kW y un sistema acoplado a CC. Batería con una capacidad de 11.7 kWh.
El análisis mostró que la instalación fotovoltaica-HP fue capaz de alcanzar una tasa media de autoconsumo del 42.9% a lo largo del año, alcanzando los picos más altos en invierno. "Por el contrario, un alto excedente de energía fotovoltaica conduce a un menor autoconsumo en verano, normalmente durante las horas pico de luz solar", explicó el equipo de investigación. “Una mayor capacidad de la batería ayudaría a maximizar el autoconsumo; sin embargo, esto también implica que la mayor parte de la capacidad de la batería quedaría sin utilizar durante los meses de invierno con un excedente de energía fotovoltaica limitado”.
Los científicos también descubrieron que el sistema solar más almacenamiento podía cubrir alrededor del 36% de la demanda de electricidad de la bomba de calor. “Debido a las temperaturas más altas del fregadero, la eficiencia de la HP disminuye un 5.7 % en modo ACS y un 4.0 % en modo calefacción”, especificaron también. “Los resultados mostraron que al considerar la electricidad fotovoltaica suministrada a la bomba de calor, el factor de rendimiento estacional aumentó de 4.2 a 5.2. Cuando se consideró el suministro combinado de energía fotovoltaica y batería a la bomba de calor, el factor de rendimiento estacional aumentó a 6.7”.
Sin embargo, también señalaron que el control inteligente puede afectar negativamente la eficiencia de la bomba de calor debido al aumento de las temperaturas de suministro. "La evaluación a largo plazo a nivel del sistema, al considerar el efecto de las pérdidas de almacenamiento y el desempeño económico, puede evaluar mejor el efecto del control inteligente en el sistema", concluyeron.
Sus hallazgos están disponibles en el estudio "Análisis del rendimiento y funcionamiento de un sistema de bomba de calor con batería fotovoltaica basado en datos de medición de campo", publicado en Avances en energía solar.
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Fuente de pv magazine
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