El Centro de Investigación Energética Aplicada (CAE) y sus socios de la ciencia y la industria trabajan en el suministro de energía respetuosa con el clima para edificios en el marco del proyecto de investigación RENBuild. Tras tres años de investigación en el laboratorio, ahora se están realizando pruebas prácticas en los primeros edificios.
El proyecto de investigación RENBuild, iniciado hace tres años con financiación del Ministerio Federal de Economía y Protección del Clima, pretende desarrollar un sistema global de suministro energético respetuoso con el clima para edificios con calefacción, refrigeración, electricidad y aire fresco. Los investigadores quieren probarlo en la práctica a finales de 2023.
El sistema RENbuild consta de colectores solares híbridos que pueden suministrar energía eléctrica, calefacción o refrigeración, un acumulador combinado de calor y frío, un sistema flexible de bomba de calor y un sistema inteligente de automatización de edificios que regula y controla los flujos de energía en función de la demanda. Los investigadores del proyecto han seguido desarrollando cada componente y lo han optimizado desde el punto de vista de la integrabilidad del sistema. Un elemento central es la bomba de calor multivalente y reversible. La bomba de calor utiliza varias fuentes y disipadores de calor al mismo tiempo. Como sistema multivalente, se utiliza para calefacción y refrigeración.
Según los participantes en el proyecto, una de las principales ventajas de los colectores PVT frente a los intercambiadores de calor de aire es su funcionamiento absolutamente silencioso y la posibilidad de utilizar superficies de tejado o fachada ya existentes. Por tanto, el control de las inmisiones y la falta de espacio para el intercambiador de calor no son obstáculos para el uso de una bomba de calor. Evitar el conflicto de espacio en el tejado entre la fotovoltaica y la solar térmica es otra ventaja de los colectores híbridos. Los puntos mencionados hacen que el planteamiento seguido en el proyecto sea fundamentalmente interesante para zonas urbanas densamente edificadas y para la rehabilitación en edificios existentes.
Suministro de energía compatible con el clima para edificios con almacenamiento de calor latente
De este modo, el sistema también puede utilizarse en lugares en los que no es posible instalar sondas de tierra ni se dispone de espacio adecuado para intercambiadores de calor por aire. Para utilizar la energía ambiental existente de la forma más eficiente posible, el sistema RENBuild utiliza unidades de almacenamiento de calor latente, las llamadas unidades de almacenamiento híbrido PCM, que tienen unas tres veces la capacidad de almacenamiento de las unidades de almacenamiento de agua convencionales. Almacenan temporalmente el calor o el frío generados para su uso posterior. En principio, el acumulador puede cargarse de forma puramente pasiva a través de los colectores PVT o con el apoyo de una bomba de calor. En este caso, la bomba de calor funciona principalmente con la electricidad fotovoltaica generada simultáneamente.
Lo que tiene de especial este planteamiento de suministro energético respetuoso con el clima para edificios es que es posible generar calor y frío simultáneamente con ayuda de la bomba de calor. La bomba de calor extrae calor de la cámara frigorífica y la enfría en el proceso. A continuación, suministra este calor al acumulador térmico a una temperatura más elevada. En el futuro, la integración de estas unidades de almacenamiento de alto rendimiento también permitirá modos de funcionamiento de servicio a la red siempre que haya un exceso de oferta de electricidad. El sistema inteligente de control y regulación garantiza un funcionamiento del sistema optimizado energéticamente, que incluso tiene en cuenta la previsión meteorológica. Como resultado, el sistema global tiene un alto nivel de autoconsumo de la electricidad fotovoltaica autogenerada y, por tanto, un consumo de electricidad de la red significativamente menor en comparación con los sistemas convencionales.
Fase de prueba con un edificio de viviendas y otro de oficinas.
La planificación de dos edificios de demostración (una casa residencial y un edificio de oficinas) comenzó muy pronto. El edificio residencial está en funcionamiento desde otoño del año pasado. Hanse Haus añade: «Está previsto que el edificio de oficinas entre en funcionamiento en verano de 2023. Ambos edificios pasarán este año por una fase intensiva de mediciones.
Vía Center for Applied Energy Research – CAE (cae-zerocarbon.de)
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