El tamaño óptimo de las bombas de calor en edificios renovados no depende de la energía solar, según investigadores alemanes
8 octubre, 2024
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### Investigadores alemanes concluyen que el tamaño óptimo de las bombas de calor en edificios renovados no depende de la energía fotovoltaica
Un equipo de investigadores de la Universidad RWTH Aachen, en Alemania, ha revelado que el tamaño óptimo de las bombas de calor (BC) en edificios residenciales renovados puede determinarse sin tener en cuenta la instalación de sistemas fotovoltaicos (PV) ni las estrategias de control relacionadas. Sin embargo, subrayan que las suposiciones sobre el precio de la electricidad juegan un papel crucial en el diseño de estos sistemas.
El estudio, liderado por Fabian Wüllhorst, se centró en analizar cómo la integración de energía solar y diferentes estrategias de control afectan el diseño de bombas de calor y sistemas de almacenamiento térmico en edificios con envolventes bien aisladas, similares a las de construcciones nuevas. «Nuestro trabajo ofrece un análisis exhaustivo de todos los tamaños de diseño utilizando un control basado en reglas de última generación y simulaciones dinámicas detalladas», explicó Wüllhorst a *pv magazine*.
Uno de los puntos clave del estudio es que, aunque la energía fotovoltaica puede mejorar el autoconsumo de electricidad en hogares que utilizan bombas de calor, su influencia en el tamaño óptimo de la BC es mínima. Esto significa que, al diseñar estos sistemas, no es necesario tener en cuenta la energía solar en la mayoría de los casos. «El hecho de que se pueda ignorar la fotovoltaica en el dimensionamiento de las bombas de calor simplifica el proceso de diseño», añadió Wüllhorst.
### Factores determinantes: precio de la electricidad y demanda de agua caliente
El equipo de investigación utilizó el software de código abierto Modelica para modelar los componentes del sistema, la envolvente del edificio y los perfiles de uso de electricidad y agua caliente sanitaria (ACS). El análisis se realizó en un escenario de una vivienda unifamiliar típica de cuatro personas, con un consumo anual de 2.800 kWh, y se consideraron diferentes orientaciones de los paneles solares (este, sur, oeste, norte, entre otras).
Uno de los hallazgos más relevantes es que el precio de la electricidad es un factor determinante en el tamaño óptimo de la bomba de calor. A medida que los costos operativos aumentan, se recomienda instalar bombas de calor más grandes para reducir el uso de calentadores eléctricos auxiliares. «Con precios de electricidad más altos, es preferible optar por una bomba de calor de mayor tamaño para minimizar el consumo de energía adicional», señalaron los investigadores.
Por otro lado, el estudio también destacó que la demanda de agua caliente sanitaria y el tamaño del almacenamiento de ACS son aspectos que deben considerarse con cuidado. En edificios con alta demanda de ACS, la integración de energía fotovoltaica puede ser más beneficiosa, aunque los investigadores advierten sobre la importancia de tener en cuenta aspectos higiénicos, como la prevención de la legionela, al dimensionar los sistemas de almacenamiento de agua.
### Hacia un diseño más simple y eficiente
A pesar de que las estrategias avanzadas de control pueden tener un impacto en el diseño futuro de las bombas de calor, los investigadores concluyen que, en la actualidad, la fotovoltaica y las estrategias de control tienen una influencia limitada en el tamaño óptimo de estos sistemas. Esto facilita el trabajo de los instaladores, quienes solo deben considerar la interdependencia entre la bomba de calor y el sistema fotovoltaico al dimensionar los paneles solares, pero no al diseñar la bomba de calor en sí.
El estudio, titulado *»Heat pump and thermal energy storage: Influences of photovoltaic, the control strategy, and price assumptions on the optimal design»*, fue publicado en la revista *Renewable Energy*. Los autores sugieren que futuras investigaciones deberían centrarse en desarrollar reglas de diseño explícitas que consideren diferentes escenarios de precios de electricidad y otros parámetros relevantes.
Este avance en la comprensión del diseño óptimo de bombas de calor en edificios renovados podría tener un impacto significativo en la transición hacia sistemas de calefacción más sostenibles y eficientes en Europa y otros lugares del mundo.
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