{"id":134638,"date":"2020-12-14T13:52:11","date_gmt":"2020-12-14T12:52:11","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=134638"},"modified":"2020-12-14T13:52:11","modified_gmt":"2020-12-14T12:52:11","slug":"refrigeracion-con-energia-solar-de-concentracion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2020\/12\/14\/134638","title":{"rendered":"Refrigeraci\u00f3n con energ\u00eda solar de concentraci\u00f3n"},"content":{"rendered":"

Autor: Javier Mu\u00f1oz-Ant\u00f3n.\u00a0Grupo de Investigaciones Termoenerg\u00e9ticas, Universidad Polit\u00e9cnica de Madrid<\/em><\/strong><\/p>\n

Resumen<\/strong><\/span><\/p>\n

Hoy en d\u00eda, el creciente consumo de energ\u00eda el\u00e9ctrica en la mayor\u00eda de los pa\u00edses industrializados, en los que la demanda de energ\u00eda el\u00e9ctrica para el aire acondicionado es una pieza clave, est\u00e1 generando un creciente inter\u00e9s por la tecnolog\u00eda de refrigeraci\u00f3n solar. Emplear la energ\u00eda del sol en los sistemas de refrigeraci\u00f3n puede reducir sustancialmente los picos de electricidad durante los meses de verano y al mismo tiempo reducir las emisiones de CO2<\/sub>. Adem\u00e1s, la refrigeraci\u00f3n a trav\u00e9s de la aplicaci\u00f3n de energ\u00eda solar es particularmente atractiva debido a su no dependencia de la energ\u00eda convencional y la casi coincidencia de las cargas de enfriamiento m\u00e1ximas con la disponibilidad de energ\u00eda solar. En particular, los altos niveles de radiaci\u00f3n solar en las regiones del sur de Europa hacen que el uso de sistemas de aire acondicionado asistidos por energ\u00eda solar sea muy adecuado. A la luz de las consideraciones anteriores, existe un gran inter\u00e9s en modelar y simular sistemas de refrigeraci\u00f3n por absorci\u00f3n solar, orientados a la climatizaci\u00f3n, donde la energ\u00eda solar es absorbida por colectores solares de concentraci\u00f3n. Para potenciar las prestaciones de la planta y aumentar la fracci\u00f3n de energ\u00eda solar explotada, se debe estudiar la integraci\u00f3n de un tanque de almacenamiento en fr\u00edo.<\/span><\/p>\n

Abstract<\/strong><\/span><\/p>\n

Nowadays, the increasing electrical energy consumption in most industrialized countries, in which electrical energy demand for air conditioning is a key piece, is leading to a growing interest in solar cooling technology. Employing the energy of the sun in refrigeration systems can substantially reduce electricity peaks during the summer months and at the same time reduce CO2<\/sub> emissions. Furthermore, refrigeration via solar energy application is particularly attractive because of its non-dependence on conventional power and the near coincidence of peak cooling loads with the solar energy availability. In particular, the high levels of solar radiation in southern European regions make the use of solar assisted air-conditioning systems very suitable. In the light of the previous considerations, there are a high interest in model and simulate solar absorption cooling system, aimed at air conditioning, where the solar energy is absorbed by concentrating solar collectors. To enhance the performances of the plant and to increase the fraction of solar energy exploited, the integration of a cold storage tank must be studied.<\/span><\/p>\n

Art\u00edculo <\/strong><\/span><\/p>\n

El consumo mundial de energ\u00eda ha experimentado un aumento sustancial en las \u00faltimas d\u00e9cadas, siendo una parte importante de este consumo el r\u00e1pido crecimiento de la demanda de climatizaci\u00f3n tanto en edificios residenciales como de servicios, e incluso en algunas industrias.<\/span><\/p>\n

Dada la tecnolog\u00eda est\u00e1ndar que se utiliza actualmente en los sistemas de refrigeraci\u00f3n, la de expansi\u00f3n directa, est\u00e1 asociada a un aumento de la demanda de electricidad, con ciertos riesgos para la estabilidad de la red el\u00e9ctrica en los d\u00edas m\u00e1s calurosos.<\/span><\/p>\n

Satisfacer esta creciente demanda con energ\u00eda f\u00f3sil no renovable condiciona seguir con el modelo de producci\u00f3n de energ\u00eda que produce cantidades significativas de emisiones de CO2<\/sub> a la atm\u00f3sfera.<\/span><\/p>\n

Este problema podr\u00eda resolverse, o al menos mitigarse, con el desarrollo de tecnolog\u00edas basadas en fuentes de energ\u00eda renovables. Entre ellos, la energ\u00eda solar es un candidato importante para este prop\u00f3sito, ya que es la fuente renovable abundante y que cuando mayor es su aporte, mayor es la necesidad de aire acondicionado que se tiene.<\/span><\/p>\n

Ya se han reportado en la literatura disponible varias configuraciones de plantas posibles para sistemas de enfriamiento solar, Henning (2007). Adem\u00e1s, Sparber et al. (2007) indica que en el momento en que reporta su estudio, exist\u00edan en todo el mundo 81 plantas de prueba de climatizaci\u00f3n solar con una capacidad de enfriamiento nominal superior a 20 kW, mientras que Mugnier y Jakob (2012) estimaron en 750 el n\u00famero de sistemas de enfriamiento solar instalados en todo el mundo en 2011, incluidas las plantas de peque\u00f1a capacidad (menores de 20 kW). Para este prop\u00f3sito se utilizan tecnolog\u00edas de absorci\u00f3n y de adsorci\u00f3n (Fan et al., 2007, Chidambaram et al., 2011, Hassan y Mohamad 2012a, 2012b).<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Figura 1. Esquema de instalaci\u00f3n de refrigeraci\u00f3n con energ\u00eda solar concentrada.<\/em><\/p>\n

Estudios sencillos ponen de relieve las posibilidades de estas tecnolog\u00edas, como puede ser con la m\u00e1s conocida del ciclo de absorci\u00f3n de agua \/ bromuro de litio (H2<\/sub>O-LiBr) de simple efecto acoplado a colectores de placa plana y tubos de vac\u00edo (Ayadi et al., 2012).<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Figura 2. Diagrama esquem\u00e1tico de una enfriadora de absorci\u00f3n H2<\/sub>O-LiBr, Bordogna et al, 2013.<\/em><\/p>\n

Pero una evoluci\u00f3n hacia ciclos de doble efecto H2<\/sub>O-LiBr, sustituyendo los colectores de placa plana o de tubos de vac\u00edo por sistemas de concentraci\u00f3n est\u00e1 ganando atenci\u00f3n debido a su mayor rendimiento energ\u00e9tico inherente y a plantas de demostraci\u00f3n construidas con colectores solares basados en concentradores comerciales (Ayadi et al., 2012) o soluciones h\u00edbridas con sistemas que acoplan colectores solares de concentraci\u00f3n y quemadores de gas (Bermejo et al., 2010), seg\u00fan indica la bibliograf\u00eda disponible.<\/span><\/p>\n

En este contexto, la posibilidad de obtener unos datos del comportamiento asociado a este tipo de tecnolog\u00edas resulta posible y de gran inter\u00e9s en tanto en cuanto se disponga de las ecuaciones que modelen este tipo de sistemas. Esto est\u00e1 al alcance de un explorador de internet habida cuenta de la gran cantidad de bibliograf\u00eda al respecto de que se dispone en abierto.<\/span><\/p>\n

Con estas ideas se puede considerar un modelo simple de sistema de concentraci\u00f3n solar con bomba de absorci\u00f3n y tanque para almacenar el fr\u00edo conseguido en forma de agua l\u00edquida enfriada. Las energ\u00edas renovables presentan un inconveniente com\u00fan que es la poca o nula gestionabilidad del recurso, por lo que, en el proceso de transformaci\u00f3n del recurso a la energ\u00eda \u00fatil, conviene incorporar alg\u00fan tipo de almacenamiento que permita cierto margen de gestionabilidad para abastecer a la demanda que corresponda.<\/span><\/p>\n

Actualmente la literatura indica una gran cantidad de trabajos que consideran almacenamiento \u2018caliente\u2019 y muy pocos los que lo consideran para almacenar \u2018fr\u00edo\u2019 (Mazloumi et al., 2008, Bordogna et al., 2015).<\/span><\/p>\n

Los resultados de la simulaci\u00f3n de verano en la ciudad de Madrid, Espa\u00f1a, muestran que, para una planta de climatizaci\u00f3n por absorci\u00f3n solar, mediante un ciclo de doble absorci\u00f3n H2<\/sub>O-LiBr hibridado con gas, par\u00e1metros como el \u00edndice de enfriamiento solar o el \u00edndice de horas de funcionamiento, aumentan de manera lineal con el aumento del tama\u00f1o del tanque de almacenamiento. Los mejores resultados durante las simulaciones de verano se obtuvieron para el volumen de almacenamiento de 50 m3<\/sup>, alcanzando una eficiencia de conversi\u00f3n de energ\u00eda estacional, desde el aporte de energ\u00eda solar hasta la salida de energ\u00eda de enfriamiento igual al 55%, con un factor de utilizaci\u00f3n del enfriador auxiliar de aproximadamente el 52%.<\/span><\/p>\n

Referencias<\/strong><\/p>\n

Ayadi O., Aprile M., Motta M., 2012. Solar cooling systems utilizing concentrating solar collectors, Energy Pro. 30: 875-883.<\/p>\n

Bermejo P., Pino F. J., Rosa F., 2010. Solar absortpion cooling plant in Seville, Sol. Energy 85: 1503\u20131512.<\/p>\n

Pietro Bordogna, Jos\u00e9 Antonio Fern\u00e1ndez Ben\u00edtez, Luca Molinaroli, Javier Mu\u00f1oz-Ant\u00f3n, Simulation of a double effect H2O-LiBr absorption chiller driven by solar concentrating parabolic trough collectors, January 2015, Refrigeration Science and Technology<\/p>\n

Chidambaram L. A., Ramana\u00a0 A. S., Kamaraj G., Velraj R. 2011. Review of solar cooling methods and thermal storage options, Renew. Sust. Energy Rev. 15: 3220-3228.<\/p>\n

Fan Y., Luo L., Souyri B., 2007. Review of solar sorption refrigeration technologies: Development and applications, Renew. Sust. Energy Rev. 11: 1758\u20131775.<\/p>\n

Hassan H. Z., Mohamad A. A., 2012a. A review on solar-powered closed physisorption cooling systems, Renew. Sust. Energy Rev. 16: 2516-2538.<\/p>\n

Hassan H. Z., Mohamad A. A., 2012b. A review on solar cold production through absorption technology, Renew. Sust. Energy Rev. 16: 5331-5348.<\/p>\n

Henning H.-M., 2007. Solar assisted air conditioning of buildings \u2013 an overview, App. Therm. Eng. 27: 1734-1749.<\/p>\n

Sparber W., Napolitano A., Melograno P., 2007. Overview on worldwide installed solar cooling systems, Proc. 2nd<\/sup> International Conference Solar Air Conditioning, Tarragona, Spain.<\/p>\n

Mugnier D. and Jakob U., 2012. Keeping cool with the Sun, Int. Sustain. Energy Rev. 6: 28-30.<\/p>\n

Contacto<\/strong><\/p>\n

Javier Mu\u00f1oz-Ant\u00f3n, Investigador del grupo UPM-GIT\u00a0del Programa ACES2030-CM.<\/p>\n

Coordina ACES2030-CM: Manuel Romero \u00c1lvarez. IMDEA Energ\u00eda<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Autor: Javier Mu\u00f1oz-Ant\u00f3n.\u00a0Grupo de Investigaciones Termoenerg\u00e9ticas, Universidad Polit\u00e9cnica de Madrid Resumen Hoy en d\u00eda, el creciente consumo de energ\u00eda el\u00e9ctrica en la mayor\u00eda de los pa\u00edses industrializados, en los que la demanda de energ\u00eda el\u00e9ctrica para el aire acondicionado es una pieza clave, est\u00e1 generando un creciente inter\u00e9s por la tecnolog\u00eda de refrigeraci\u00f3n solar. Emplear la energ\u00eda del sol en los sistemas de refrigeraci\u00f3n puede reducir sustancialmente los picos de electricidad durante los meses de verano y al mismo tiempo reducir las emisiones de CO2. Adem\u00e1s, la refrigeraci\u00f3n a trav\u00e9s de la aplicaci\u00f3n de energ\u00eda solar es particularmente atractiva debido\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":29,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[1],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134638"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/29"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=134638"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134638\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":134644,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134638\/revisions\/134644"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=134638"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=134638"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=134638"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}