Desarrollan en Jordania un modelo para optimizar el rendimiento de los sistemas fotovoltaicos térmicos en edificios

Un equipo de investigadores de la Universidad Al al-Bayt en Jordania ha desarrollado un modelo teórico dinámico para evaluar el rendimiento de los sistemas fotovoltaicos térmicos integrados en edificios (BIPV/T, por sus siglas en inglés). Esta innovadora propuesta podría aplicarse a diversos tipos de edificaciones y ubicaciones geográficas.

Los científicos pusieron a prueba su nuevo marco de trabajo mediante una serie de simulaciones realizadas en un edificio residencial en la ciudad de Mafraq, situada en el centro-norte de Jordania. El objetivo era optimizar el sistema BIPV/T para maximizar la producción y eficiencia, minimizando al mismo tiempo el área del panel.

«Mafraq es una de las regiones más adecuadas en Jordania para aprovechar el potencial de la energía solar e implementar plantas de tecnología solar térmica», afirmaron los académicos. La ciudad cuenta con una irradiación solar directa normal (DNI) diaria promedio que oscila entre 6.54 y 7.29 kWh/m2 y una velocidad media anual del viento de 4.72 m/s, lo que la convierte en un lugar ideal para la explotación de recursos solares y eólicos.

Para las simulaciones, se utilizó MATLAB/Simulink en un edificio con un área de techo de 200 m2 y una necesidad de agua caliente a ser suministrada por la parte térmica de los paneles de 10 m3 al mes. Se asumió que los paneles BIPV/T tendrían una potencia de 320 W cada uno y una eficiencia del 16.49%.

Los datos de radiación solar horaria y temperatura ambiente que se alimentaron al modelo provienen de una red neuronal artificial (ANN) desarrollada por el grupo. Según los investigadores, el modelo alcanza altos valores de precisión, superando el 0.97 para la irradiación solar predicha durante el entrenamiento, validación, prueba y el conjunto de datos completo.

«El enfoque integral de modelado y optimización basado en ANN puede ayudar a los responsables de políticas y profesionales de la energía a analizar en un tiempo razonable y con buena precisión, acelerando así el diseño y las tareas basadas en el análisis y mejora del rendimiento», señaló el equipo.

Además, los científicos realizaron un análisis económico, asumiendo que el BIPV/T tendría una vida útil de 20 años, una tasa de interés del 5% y un costo operativo variable para el sistema de $0.1/kWh. Bajo estas condiciones, se encontró que el costo nivelado de energía (LCOE) sería de $0.1/kW.

«Los resultados indican que el marco sugerido puede aplicarse a diversos tipos de edificios y ubicaciones geográficas. Por lo tanto, tiene un valor considerable para avanzar en la utilización de la energía solar con un rendimiento energético, económico y ambiental óptimo», concluyeron los académicos.

Los hallazgos se presentaron en «Análisis energético y económico del sistema fotovoltaico térmico integrado en edificios: Modelado dinámico estacional asistido con método auxiliado por aprendizaje automático y optimización genética multiobjetivo», publicado en Alexandria Engineering Journal. El equipo también incluyó científicos de la Universidad King Fahd de Petróleo y Minerales de Arabia Saudita, el University College London del Reino Unido, la Universidad de Durham y la Universidad de Ingeniería y Tecnología de Pakistán.

Fuente: https://www.pv-magazine.com/2024/06/20/dynamic-modeling-for-building-integrated-photovoltaic-thermal-systems/