El Programa de Calefacción y Refrigeración Solar de la Agencia Internacional de la Energía (IEA SHC) ha analizado cuidadosamente varios edificios en diferentes países del mundo, en su mayoría residenciales, para dar respuesta a la cuestión de qué se necesita para alcanzar un alto grado de autosuficiencia en edificios y bloques con instalaciones de sistemas de energía solar.
Un grupo de investigación dentro de la Tarea 66 del IEA SHC sobre Edificios con Energía Solar ha identificado 20 proyectos de construcción completados o planificados, en diferentes zonas climáticas de todo el mundo y ha analizado los resultados de seguimiento existentes para estos edificios.
Los investigadores han presentado los primeros resultados de este trabajo en un seminario web del IEA SHC donde se concluye que los edificios con alta fracción solar en Europa utilizan un gran combinación de diferentes medidas renovables y de eficiencia energética, mientras que los mismos tipos de edificios en Asia utilizan menos tecnologías.
Europa utiliza al menos cinco componentes solares diferentes
Los investigadores de Task 66 han enumerado todas las tecnologías utilizadas en los 20 proyectos de construcción de referencia y, a primera vista, llama la atención que la variabilidad de las tecnologías es mayor en los edificios de energía solar europeos que en los asiáticos.
De media, los 13 proyectos de construcción europeos utilizan cinco componentes diferentes para garantizar una alta tasa de cobertura solar, en Asia la media es de sólo tres. Este resultado está influenciado en parte por el hecho de que todos los edificios en Europa tienen un depósito de agua caliente. En Asia y Australia, esto ocurre sólo en un edificio de cada siete. Y también por el hecho de que los edificios que utilizan energía solar en India y Australia en su mayoría no necesitan calefacción.
Europa combina el uso de baterías
En ambas regiones del mundo, los sistemas fotovoltaicos desempeñan un papel importante en los edificios que utilizan energía solar. En Europa se combinan con más frecuencia con baterías que en Asia. La proporción de edificios que utilizan energía solar y un sistema solar térmico es casi la misma en ambas regiones del mundo (alrededor del 40%). En los edificios que utilizan energía solar en Europa se instalan diferentes tipos de bombas de calor con más frecuencia que en Asia.
En su presentación durante el seminario web del IEA SHC Solar Academy, se mostraron con más detalle algunos de los edificios de referencia que muestran sistemas de suministro de energía completamente diferentes.
Casos de estudio
Un edificio multifamiliar en Cottbus, Alemania, construido en 2019, alcanza una impresionante autosuficiencia eléctrica del 93% y del 83% de autosuficiencia térmica, según los datos medidos. El edificio con una superficie habitable de 605 m2 y un consumo de calefacción anual de 85 kWh/m2 se calienta mediante un campo colector de 100 m2 en el tejado, un enorme acumulador de calor de 24,6 m3 y una caldera de gas auxiliar (46,8 kW). El excedente de calor y electricidad se consume de forma descentralizada mediante la conexión en red y el acoplamiento de sectores en el barrio y para la carga de coches eléctricos.
Actualmente se está implementando un concepto energético significativamente diferente en edificios multifamiliares en Ludwigsburg, Alemania, alcanzando una autosuficiencia en calefacción del 79% y en electricidad del 28%. Allí, los colectores solares de aire junto con un sistema de almacenamiento de hielo sirven como fuente de calor para una bomba de calor de salmuera, proporcionando calefacción a los diez edificios con 8.600 m2 de superficie habitable. El agua caliente se prepara mediante calentadores de agua eléctricos descentralizados de flujo continuo. Está previsto monitorear el sistema durante un año para confirmar la eficiencia solar.
Una casa de huéspedes en la región del Himalaya de la India con condiciones climáticas subárticas forma parte de la evaluación de edificios con energía solar de la Tarea 66. La casa de huéspedes se calienta completamente mediante un sistema de colector de aire solar en el techo. El aire calentado por energía solar fluye a través de un depósito de piedras situado debajo de la planta baja del edificio. La activación masiva del edificio garantiza la calefacción de la habitación incluso durante uno o dos días sin sol. Un panel fotovoltaico impulsa el ventilador. El grado de autosuficiencia medido para la calefacción es del 94%. Este alto porcentaje se logra gracias a los inviernos fríos pero soleados que se encuentran en muchos otros lugares del mundo. Para cocinar se utiliza gas (dos bombonas de gas de 12 kg cada una al año) y por eso la autosuficiencia es del 94% y no del 100%.
El equipo Task 66 ahora analizará más a fondo los estudios de casos disponibles, definirá sistemas de suministro de energía integrados y que interactúen con la red, y desarrollará conceptos de control inteligentes. Los resultados se publicarán en un informe en junio de 2024.