{"id":24962,"date":"2021-03-31T13:31:33","date_gmt":"2021-03-31T13:31:33","guid":{"rendered":"https:\/\/react2020.eu\/?p=24962"},"modified":"2021-03-31T13:31:46","modified_gmt":"2021-03-31T13:31:46","slug":"la-flexibilidad-de-las-bombas-de-calor-para-la-gestion-activa-de-la-demanda-en-las-islas-aran","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/react2020.eu\/es\/2021\/03\/31\/la-flexibilidad-de-las-bombas-de-calor-para-la-gestion-activa-de-la-demanda-en-las-islas-aran\/","title":{"rendered":"La flexibilidad de las bombas de calor para la gesti\u00f3n activa de la demanda en las Islas Ar\u00e1n"},"content":{"rendered":"\n

Dr. Gerhard TOTSCHNIG, Dr. Demet SUNA<\/strong><\/p>\n\n

AIT Austrian Institute of Technology GmbH, Giefinggasse 2 1210 Vienna\/Austria \nT: +43 664 88335436, E-Mail: gerhard.totschnig@ait.ac.at, W: www.ait.ac.at<\/a><\/p>\n\n

Introducci\u00f3n<\/strong><\/h2>\n\n

En el marco del Proyecto REACT del programa H2020, se analiza el potencial para adaptar, de manera flexible, el consumo el\u00e9ctrico dom\u00e9stico con bombas de calor de fuente de aire en las Islas de Ar\u00e1n. Esto significa situar dicho consumo en las horas m\u00e1s beneficiosas para la isla, es decir, evitar los periodos en que la oferta el\u00e9ctrica es limitada y los precios son altos, consumiendo en los baratos, en los que hay exceso de oferta y una menor demanda. Los resultados de este an\u00e1lisis muestran que, de media, un 35% del consumo el\u00e9ctrico podr\u00eda ser desplazado a momentos de menor demanda, y que se podr\u00eda ahorrar un 32% de los costes. Sin embargo, para poder realizar este proceso de manera efectiva, es necesario que el usuario final est\u00e9 adscrito a tarifas el\u00e9ctricas flexibles, que le permitan reaccionar a se\u00f1ales de precio. <\/p>\n\n

Antecedentes y enfoque<\/strong><\/h2>\n\n

Las Islas de Ar\u00e1n son un grupo de tres peque\u00f1as islas, culturalmente muy significativas, situadas en la Bah\u00eda de Galway frente a la costa occidental de Irlanda. Son notables por su historia, que se remonta miles de a\u00f1os atr\u00e1s. M\u00e1s del 75% de su superficie est\u00e1 caracterizada como \u00abZona Especial de Conservaci\u00f3n\u00bb, y en ella, muchas actividades est\u00e1n limitadas. La topograf\u00eda de las islas est\u00e1 dominada por piedra caliza k\u00e1rstica, muros \u00e1ridos de piedra y acantilados en el oeste y en el sur. Destacan sus t\u00edpicas casas de piedra, que est\u00e1n muy expuestas a los vientos dominantes del oeste\/suroeste. La principal industria de las islas es el turismo, y la poblaci\u00f3n media se duplica durante los meses de verano. El objetivo del presente an\u00e1lisis es estimar el potencial de flexibilidad de los edificios residenciales tipo con bombas de calor de fuente de aire en las Islas Ar\u00e1n, si se dispusiera de precios de electricidad variables por hora. <\/p>\n\n

\u00a0<\/p>\n\n

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De la Figura 1 se extrae que casi todas las viviendas de Inis M\u00f3r son chal\u00e9s o bungal\u00f3s, y que no hay muchos apartamentos. El 86% de las mismas utiliza calefacci\u00f3n de combustibles f\u00f3siles (petr\u00f3leo, carb\u00f3n, turba; ver Figura 1). El 50% de las casas se construy\u00f3 antes de 1970 (ver Tabla 1).<\/p>\n\n

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Para comenzar el an\u00e1lisis, se escogieron una serie de edificios y grupos clave (ver Figura 2), bas\u00e1ndose en un sistema de puntuaci\u00f3n que incluye varios criterios, como cuestiones t\u00e9cnicas, comunitarias y econ\u00f3micas.<\/p>\n\n

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La herramienta de planificaci\u00f3n y la metodolog\u00eda del estudio<\/strong><\/h2>\n\n

Se parte de la base de que las viviendas cuentan con tarifas el\u00e9ctricas que reflejan un precio el\u00e9ctrico horario variable, seg\u00fan los precios del pool fijados en el mercado diario irland\u00e9s. Dado que los precios de la electricidad diarios se fijan el d\u00eda anterior, las bombas de calor el\u00e9ctricas pueden optimizarse de forma que se activen en las horas de menor coste.<\/p>\n\n

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En la Figura 3 se ve c\u00f3mo los precios el\u00e9ctricos de la Rep\u00fablica de Irlanda var\u00edan significativamente por d\u00eda. Si se encienden las bombas de calor seg\u00fan las se\u00f1ales del mercado, los hogares pueden ahorrar costes y contribuir a un comportamiento de la demanda el\u00e9ctrica favorable al sistema.<\/p>\n\n

Modelo de resoluci\u00f3n temporal variable<\/strong><\/h2>\n\n

Para el an\u00e1lisis, se simul\u00f3 un conjunto de edificios t\u00edpicos, equipados con bombas de calor de fuente de aire y tanques de almacenamiento t\u00e9rmico. Se analiz\u00f3 la flexibilidad media de la demanda y el ahorro de costes de los edificios con bomba de calor, mediante el desarrollo de un modelo de optimizaci\u00f3n. Para entender los requerimientos energ\u00e9ticos de forma realista, se desarroll\u00f3 un modelo con resoluci\u00f3n temporal variable.<\/p>\n\n

En los momentos en que hay consumo de agua caliente, el modelo tiene una resoluci\u00f3n temporal de 1 minuto, mientras que, en aquellos sin \u00e9l, la resoluci\u00f3n temporal para la calefacci\u00f3n y la recarga del dep\u00f3sito de agua caliente es de 1 hora. Como resultado, el a\u00f1o se optimiza con 42.000 espacios de tiempo. La base del modelo es un modelo f\u00edsico de diferentes edificios residenciales y sus sistemas de calefacci\u00f3n, que describe sus propiedades t\u00e9rmicas, ganancias internas, ganancias solares y p\u00e9rdidas de calefacci\u00f3n. En la simulaci\u00f3n, se utilizaron los datos de radiaci\u00f3n solar y temperatura [1]<\/a> de las Islas Aran para el a\u00f1o 2016.<\/p>\n\n

Modelo de bomba de calor<\/strong><\/h2>\n\n

El rendimiento de las bombas de calor depende en gran medida de la temperatura de la fuente de calor y de la temperatura del suministro de calor. Como se ha mencionado, para los emplazamientos del an\u00e1lisis, se consideran bombas de calor alimentadas por aire. \u00c9stas tienen unos costes de inversi\u00f3n bastante bajos y pueden estandarizarse. La fuente de calor, de donde se extrae el mismo, es el aire exterior. El coeficiente de rendimiento (COP) describe la potencia t\u00e9rmica suministrada por la bomba de calor en relaci\u00f3n con la electricidad consumida:<\/p>\n\n

Rendimiento t\u00e9rmico=Entrada el\u00e9ctrica * COP<\/em><\/p><\/blockquote>\n\n

En los edificios de an\u00e1lisis, el calor extra\u00eddo del aire ambiente es utilizado por la bomba de calor para elevar la temperatura del agua caliente suministrada a los radiadores de pared. El factor de rendimiento de la bomba de calor COP depende en gran medida de la temperatura del aire exterior y de la temperatura de alimentaci\u00f3n de los radiadores.<\/p>\n\n

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Las temperaturas del aire ambiente oscilan entre 5 y 10\u00baC en invierno (ver Figura 5), lo que significa buenas condiciones para las bombas de calor de fuente de aire.<\/p>\n\n

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L\u00edmites de los radiadores<\/strong><\/h2>\n\n

La potencia t\u00e9rmica m\u00e1xima que los radiadores de calefacci\u00f3n pueden suministrar a la habitaci\u00f3n depende en gran medida de la temperatura de suministro [2]<\/a>. Los radiadores pierden mucha capacidad de suministrar calor a temperaturas de alimentaci\u00f3n bajas (ver Figura 6).<\/p>\n\n

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Por otro lado, las bombas de calor son m\u00e1s eficientes (mayor COP) a temperaturas de suministro menores, logrando una mayor potencia t\u00e9rmica m\u00e1xima de salida.<\/p>\n\n

Conmutaci\u00f3n inteligente de los modos de la bomba de calor<\/strong><\/h2>\n\n

Dado que las altas temperaturas de suministro dan lugar a bajos valores de COP y a una escasa eficiencia el\u00e9ctrica de la bomba de calor, en la simulaci\u00f3n se puede controlar su funcionamiento, para cambiar\/optimizar la temperatura de suministro de los radiadores en funci\u00f3n de las necesidades de calefacci\u00f3n y los precios de la energ\u00eda en pasos de 10 \u00b0C (40\u00b0C, 50\u00b0C, 60\u00b0C, 70\u00b0C), como se ilustra en la Figura 7. Adem\u00e1s de la calefacci\u00f3n, la bomba de calor puede recalentar el acumulador y suministrar directamente agua caliente.<\/p>\n\n

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En la Figura 8 se muestra el suministro de calor a lo largo del a\u00f1o 2016, diferenciando las temperaturas de suministro por colores. Se puede ver que la temperatura de suministro se ajusta con frecuencia. Esto es el resultado del \u201cescenario de coste m\u00ednimo\u201d para la vivienda 1 (ver la definici\u00f3n de los escenarios m\u00e1s abajo). Los diferentes niveles de potencia de calefacci\u00f3n son los l\u00edmites del radiador, a la temperatura de suministro dada.<\/p>\n\n

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Escenarios de simulaci\u00f3n <\/strong><\/h2>\n\n

Para los siete edificios de las Islas de Ar\u00e1n, resumidos en la Tabla 2 del siguiente apartado, se han realizado labores de optimizaci\u00f3n. La comparaci\u00f3n entre dos escenarios se utiliza para analizar la flexibilidad de la demanda el\u00e9ctrica y el ahorro de costes que puede generar el funcionamiento \u00f3ptimo de los edificios residenciales equipados con bombas de calor alimentadas por aire. En cuanto a la se\u00f1al que gu\u00eda el funcionamiento de las bombas de calor, se ha utilizado el precio del mercado spot de Irlanda.<\/p>\n\n

As\u00ed bien, los escenarios considerados son:<\/pre>\n\n