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Investigadores de la Universitat Politècnica de València (UPV), pertenecientes al CMT-Motores Térmicos, trabajan en el desarrollo de nuevos sistemas de refrigeración más eficientes, basados en lo que se conoce como frío solar, que contribuirían a hacer frente al aumento de la factura de la luz en verano. Sus trabajos fueron publicados en el International Journal Refrigeration.

“En el último mes se está produciendo la “tormenta perfecta” en todo lo que rodea al coste de la factura eléctrica. Por un lado, el conocido cambio tarifario, con su división en tres tramos y, por otro, los picos de consumo que se dan en verano en los días más calurosos del año. En estos días de elevadas temperaturas, los aires acondicionados y equipos de refrigeración elevan el consumo eléctrico disparando al alza el coste de la electricidad. El frío solar, además de un oxímoron impactante, puede ser una solución a esta tormenta perfecta”, apunta José Ramón Serrano, investigador del CMT-Motores Térmicos de la UPV.

Equipos de frío solar

El frío solar hace referencia a equipos que utilizan la energía solar para refrigerar un ambiente. Según explica Serrano hay dos grandes grupos: por un lado, los que se basan en placas fotovoltaicas para hacer funcionar a los equipos de aire acondicionado tradicionales. El problema de estas soluciones es su baja eficiencia: apenas alcanza un 10%, con lo que de los aproximadamente 1000 W por metro cuadrado que recibimos en verano en las horas de mayor irradiación solar, se consiguen obtener solo unos 100 W de electricidad. “Esto en un equipo de frío tradicional puede significar unos 300 W de potencia de refrigeración”, explica Serrano.

Por otro lado, están los sistemas de refrigeración solar térmica, más eficientes y versátiles. En este caso, en lugar de placas fotovoltaicas se utilizan paneles termosolares que, mediante superficies receptoras que absorben o concentran la radiación solar, calientan un fluido. Estos sistemas son los que se utilizan para calentar agua sanitaria en viviendas y para sistemas de calefacción solar en los meses fríos de invierno. Y en ellos centran su trabajo los investigadores del CMT-Motores Térmicos de la UPV, con el objetivo de utilizarlos también en verano.

Desde sus laboratorios, plantean acoplar estos paneles a ciclos de absorción o eyección que permiten refrigerar el ambiente utilizando como fuente de energía el calor del sol. En estos casos, los 1000 W por metro cuadrado que se reciben se pueden convertir en 500 W de potencia calorífica en el aceite térmico que circula por los paneles termosolares. Después, estos 500 W se pueden transformar en 600 W de potencia de refrigeración en ciclos de absorción de alta eficiencia.

“En estos equipos, una ventaja es que la capacidad de enfriar aumenta cuando lo hace la radiación solar, que a su vez coincide con los momentos de mayores necesidades de refrigeración”, indica Vicente Dolz, profesor de la UPV e investigador en CMT-Motores Térmicos.

Combinación perfecta

Alberto Ponce, investigador también del CMT – Motores Térmicos añade que el objetivo es conseguir la combinación perfecta entre los diferentes sistemas y de operación de los equipos, para que estos ofrezcan al mismo tiempo versatilidad y alta eficiencia.

“Estamos estudiando cómo combinar de forma sencilla ciclos de eyección y de aire acondicionado tradicionales, que permitan mejorar la eficiencia de la refrigeración tradicional sin depender únicamente del equipo de frío solar. Por otro lado, en la línea de las estrategias de operación, una solución interesante es la de utilizar el depósito de aceite térmico a alta temperatura como un almacén de calor. Esto permite tener una fuente de energía para el ciclo en las horas de más necesidad de refrigeración o cuando decae de forma eventual la irradiación solar”, añade Vicente Dolz.

¿Y cómo permitiría ahorrar en la factura de la luz?

Un aire acondicionado doméstico para el comedor de casa tiene alrededor de 3500 W de capacidad de refrigeración. Con la propuesta de los investigadores de la UPV, con unos 6 m² de superficie de paneles termosolares acoplados a un ciclo de absorción, en las horas de mayor irradiación (mediodía en verano), se pueden alcanzar estos valores y sustituir completamente el equipo de aire acondicionado tradicional por el ciclo de absorción.

“Para obtener los 3500 W de capacidad de refrigeración un aire acondicionado tradicional consume unos 1170 W eléctricos. La tecnología que nosotros proponemos permitiría eliminar dicho consumo de nuestra factura, disfrutando del máximo confort posibles gracias a la combinación de paneles solares y ciclo de absorción”, concluye Vicente Dolz.

En cualquier caso, Dolz incide en que la solución planteada por el CMT-Motores Térmicos se puede implementar también como un sistema híbrido, en el que el sistema de frio solar aporta una parte de la capacidad de refrigeración al sistema tradicional o mejora su eficiencia, disminuyendo igualmente el consumo eléctrico global.

Referencia

José Galindo, Vicente Dolz, Andrés Tiseira, Alberto Ponce-Mora. Numerical assessment of the dynamic behavior of a solar-driven jet-ejector refrigeration system equipped with an adjustable jet-ejector. International Journal of Refrigeration. Volume 121. 2021Pages 168-182. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2020.10.019