Combinar aerotermia y fotovoltaica de autoconsumo. Climatización fotovoltaica

En este artículo hablaremos de cómo combinar aerotermia con un sistema compuesto por módulos solares fotovoltaicos con o sin baterías para autoconsumo.

¿En qué consiste este sistema híbrido de aerotermia con autoconsumo fotovoltaico?

Las dos energías son renovables, muy eficientes, de impacto ambiental positivo y retornos económicos muy interesantes. Cuando el sistema fotovoltaico detecta que no hay consumos, pero hay energía sobrante de la instalación, antes de enviarla a la red, se comunica con la bomba de calor de aerotermia y esta sube la consigna para aprovechar esa energía “gratis” calentando el depósito de agua caliente sanitaria, o encendiendo la calefacción y/o refrigeración. Después durante la noche, el ACS ya está preparado y las estancias frías o calientes dependiendo de la estación del año.

De esta manera nuestro ahorro es mayor, ¡La energía más barata es la que no consumimos de la red!

Si el sistema fotovoltaico incluye batería eléctrica, la capacidad de acumulación de energía del sistema es mayor y nuestra independencia de la red eléctrica convencional disminuye.  Evidentemente, habrá que analizar cada caso en función de los usos y costumbres de cada hogar, pero vemos que es un enfoque muy prometedor hibridar las instalaciones fotovoltaicas residenciales con aerotermia y añadir baterías químicas cuando se requiera mayores cuotas de autosuficiencia. La combinación con aerotermia ofrece la posibilidad de alcanzar los mismos grados de independencia energética con tamaños de batería más pequeños y por lo tanto, menores costes de inversión.

Para poder trasladar el parque de edificios a edificios de consumo de energía casi nulo (NZEB), se necesita un aumento radical de la eficiencia energética y una alta proporción de energías renovables en los edificios. La tendencia creciente de las aplicaciones de sistemas fotovoltaicos en casas unifamiliares presupone el posible acoplamiento de la fotovoltaica y las bombas de calor, junto con almacenamiento térmico en suelo radiantes, depósitos de inercia y/o depósitos para agua caliente sanitaria.

Elementos del sistema de aerotermia con energía fotovoltaica

Veamos qué elementos se necesitan instalar para combinar aerotermia con fotovoltaica de autoconsumo: 

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Módulos solares fotovoltaicos

La energía solar fotovoltaica funciona mediante las módulos solares. Estos equipos son los encargados en convertir la energía procedente del sol en electricidad. En el mercado podemos encontrar distintos tipos de módulos, siendo los predominantes los paneles de silicio monocristalino. Es importante recordar que un único módulo no suele bastar para realizar un aporte remarcable para la demanda de una vivienda, por lo que se conectan en serie y paralelo para obtener la potencia deseada. 

En este artículo te explicamos cómo instalar energía solar fotovoltaica con módulos solares. 

Inversores solares

Además, los sistemas de energía fotovoltaica necesitan los inversores solares. Es decir, equipos cuya labor es transformar la corriente continua que generan los módulos, en corriente alterna que se pueda utilizar en el hogar.

Baterías

Las baterías de los sistemas fotovoltaicos, también llamadas baterías solares, son equipos que permiten almacenar la energía producida por la energía fotovoltaica, con el fin de disponer de ella en los momentos en los que el sol no incide sobre la instalación o en los días nublados de bajo rendimiento y alta demanda. Las baterías permiten también utilizar una intensidad de corriente más elevada que la que están proporcionando los módulos solares en funcionamiento, de forma que podamos conectar más equipos simultáneamente a la red eléctrica.

Las principales problemáticas que presentan actualmente las baterías son su precio y su vida útil. Pero este es sin duda un tema presente en el mercado, principalmente por el auge de los coches eléctricos. Actualmente este sector está invirtiendo cantidades importantes de dinero para desarrollar baterías con mayor capacidad y más económicas. Grandes marcas de la automoción como Tesla aseguran que, una vez se produzcan baterías en serie, el precio disminuirá mucho y serán mucho más accesibles para todo el mundo. El hecho de que las baterías se utilicen en prácticamente cualquier dispositivo eléctrico portátil hace que la investigación y el desarrollo, sobre todo en las baterías de electrolito sólido, estén mejorando su rendimiento y precio.

Bomba de calor aerotérmica

El principio de funcionamiento de las bombas de calor aire-agua consiste en trasladar la energía en forma de calor de un ambiente (que puede ser aire, agua o tierra) a otro. Este proceso ocurre a través del cambio de estado de gas a líquido de un fluido refrigerante por medio de la temperatura ambiente y con ayuda de un compresor. Los altos rendimientos de estos ciclos hacen que energías como la aerotermia consideren ya en la mayoría de casos como una energía renovable.

Se podría decir que la utilización de las bombas de calor en el sistema de climatización es relativamente antigua. Aunque la tecnología fue desarrolla en los años 50 del pasado siglo, en el campo de la climatización se utiliza desde hace aproximadamente treinta años. Y, durante estas décadas, el desarrollo de nuevos equipos e ideas se están sucediendo, debido en mayor parte al desarrollo de la electrónica, que ha permitido una precisión imposible antiguamente. De esta forma, se ha ido alcanzando poco a poco la madurez de este sistema.

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¿Qué es la aerotermia? Se trata de una energía renovable, que utiliza la energía del aire ambiente para producir frio o calor, de una relación en los mejores casos de 1kW eléctrico a 5kW térmicos. Así como el aire acondicionado es un paso entre Aire/Aire, con la aerotermia la transformación termodinámica es Aire/Agua. Es decir, absorbemos el calor del aire ambiente del exterior para transferirlo al sistema de calefacción o de agua caliente o invirtiendo el ciclo frigorífico, liberamos el calor de la vivienda, hacia el exterior enfriando así las estancias. Cualquier gas (en este caso el aire) que esté a una temperatura superior al cero absoluto (-273ºC) contiene energía. Y esa energía, es la que aprovechan los equipos de aerotermia para generar calor.

Pueden ser equipos Monobloc de una sola unidad exterior que impulsa directamente contra la instalación, o equipos Bibloc con unidad interior de ACS. Comunmente se encuentran en rangos de potencia de 4 a 16kW para el sector residencial y gamas comerciales de 18 kW a 30 kW con posibilidad de agrupar hasta 6 unidades en un mismo sistema, cubriendo demandas de hasta 180 kW. Alcanzan hasta los 65ºC de impulsión de agua y aseguran la cobertura de esta demanda sea cual sea el clima de la región, funcionando hasta los -25ºC.
 

Tendencias del mercado

La transición energética a nivel global está generando que el mercado esté experimentando claramente una tendencia hacia las energías renovables y el autoconsumo. La dependencia actual al petróleo y el gas con subidas muy volátiles en los precios, ha hecho virar a Europa hacia una economía basada en las energías renovables principalmente eléctricas. La generación de calefacción tradicional mediante caldera de gas o gasoil esta siendo sustituida paulatinamente por equipos de aerotermia (bomba de calor aire/agua) y los vehículos de combustión térmica por eléctricos. Esto conllevará que, poco a poco, las viviendas, industrias y demás edificios se conviertan en pequeños generadores de energía.

¿Qué novedades están llegando que afecten a la eficiencia y sostenibilidad de los equipos? 

Aparte del nuevo Código Técnico de la Edificación que se aprobó a finales del 2019, se publicó la primera fase de actualización del Reglamento de Instalaciones Técnicas en Edificios, en adelante RITE (Hay 2 fases y esta es la primera). Con la publicación el 23 de mazo del RD 178/2021, de 23 de marzo, se modificó el RITE, aprobado por el RD 1027/2007 y es de obligado cumplimiento para solicitudes de licencia de obra a partir del 1 de julio 2021.

Su objetivo es establecer las exigencias de eficiencia energética y seguridad que deben cumplir las instalaciones térmicas en los edificios destinadas a atender la demanda de bienestar e higiene de las personas. Este cometido se debe hacer durante su diseño y dimensionado, ejecución, mantenimiento y uso, así como determinar los procedimientos que permitan acreditar su cumplimiento. 

A nivel de eficiencia energética y energías renovables/residuales, las instalaciones térmicas y las de ventilación incorporarán subsistemas que permitan el ahorro, la recuperación de energía y el aprovechamiento de energías residuales, con el objetivo de cubrir con estas energías una parte de las necesidades del edificio. De esa manera se reforzará el peso de las energías renovables y residuales ampliando la definición de instalaciones térmicas y añadiendo las redes urbanas de calefacción y refrigeración y los sistemas de automatización y control. Introduce además mejoras en control, automatización, contabilización de consumos y transparencia de estos datos.

Desde Europa, el Pacto Verde Europeo establece una reducción de las emisiones del 55% en 2030, sobre los niveles de 1990, y obliga a actualizar las directivas europeas a través del paquete legislativo “Fit for 55”. El nuevo objetivo de emisiones es tan exigente para todos los sectores de actividad que la nueva directiva de eficiencia energética de los edificios (EPBD) propone un calendario para eliminar el uso de combustibles fósiles en todos los edificios en 2035. 

Nos encontramos cada vez más, con un consumidor final más informado e interesado en tener los equipos más eficientes del mercado. Además del precio, el peso en la decisión de compra se ve comparado con criterios de sostenibilidad y ahorro, propiciando una compra más consiente. Los técnicos que realizan el dimensionamiento del proyecto cada vez más incorporan nuevos parámetros de vivienda pasiva y las propuestas ecoeficientes tienen muy buena aceptación.

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