Mitigación de la curva de pato residencial mediante el preenfriamiento solar

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Investigadores australianos han estudiado cómo la generación fotovoltaica en tejados utilizada para hacer funcionar aparatos de aire acondicionado (AC) para preenfriar edificios residenciales y comerciales puede mejorar el ahorro de costos para los hogares, al tiempo que mitiga la llamada curva del pato.

El concepto de preenfriamiento solar propuesto, que los científicos desarrollaron en investigaciones anteriores, considera la masa térmica de los edificios como una batería virtual que podría utilizarse para desplazar o reducir los picos de demanda provocados por los sistemas de aire acondicionado. Puede aplicarse a todo tipo de edificios que tengan una unidad de AC y puede ser más beneficioso si el excedente de generación fotovoltaica durante el día se utiliza para preenfriar el edificio en lugar de importar electricidad de la red. La unidad de AC se enciende antes de las horas de máxima demanda con valores de consigna del termostato más bajos para preenfriar la masa térmica y el aire interior del hogar.

“En nuestro estudio anterior, sólo simulábamos el preenfriamiento”, explica a pv magazine Shayan Naderi, autor principal de la investigación. “La novedad de nuestro nuevo trabajo consiste en utilizar la demanda medida de AC, la generación fotovoltaica y el perfil de carga de los hogares, y agruparlos en función de su forma de carga. También hemos calculado los beneficios del preenfriamiento solar para distintos grupos de hogares y tipos de edificios”.

El análisis tuvo en cuenta las tarifas de inyección a red que se pagan actualmente en Australia por la generación fotovoltaica en tejados residenciales, tres categorías diferentes de tipos de edificios residenciales denominados viviendas de 2, 6 y 8 estrellas que representan casas antiguas, nuevas o renovadas, respectivamente, y sus perfiles de demanda neta. Para cada categoría, se simularon tres pesos de construcción diferentes para Adelaida, Melbourne, Sidney y Brisbane.

El análisis también tuvo en cuenta la reducción de la demanda máxima, la mitigación de la demanda mínima, la reducción de los picos de importación, la mejora del autoconsumo y el ahorro de costos. Se llevó a cabo con un conjunto de datos proporcionado por el proveedor de servicios de monitorización y gestión energética Solar Analytics Pty. Ltd, que incluye datos horarios de demanda neta, demanda de AC y generación fotovoltaica de 349 hogares durante el período comprendido entre el 1 de diciembre de 2018 y el 28 de febrero de 2019.

“El patrón temporal de la generación fotovoltaica y la demanda de los hogares son factores que contribuyen al potencial de preenfriamiento solar”, destacaron los investigadores. “Existe una diferencia significativa entre la magnitud general de los perfiles de demanda neta promedio por hora de CA excluida entre las casas”.

Identificaron cuatro grupos dominantes de perfiles de demanda neta excluida de AC en los 349 hogares y afirmaron que sólo uno de los grupos, que representa únicamente el 3% de los hogares, no ofrece potencial técnico y económico de preenfriamiento solar. “Los otros tres clusters, que representan el 97% de los hogares solares analizados, tienen una demanda neta excluida de AC con forma de pato y ofrecen una mejora del perfil de demanda mediante el preenfriamiento solar”, afirmaron, señalando que estos resultados se consiguen independientemente de la eficiencia energética del edificio.

La mejora del perfil de demanda “aplanado” se debe principalmente a la mitigación de la demanda mínima, con una capacidad máxima del sistema fotovoltaico de 4 kW. La acción del preenfriamiento solar, por su parte, resultó estar limitada principalmente por el tamaño de la AC y el excedente de generación FV, y no por el confort térmico de los ocupantes.

Los resultados de la investigación se expusieron en el artículo “Clustering-based analysis of residential duck curve mitigation through solar pre-cooling: A case study of Australian housing stock” (Análisis basado en agrupaciones de la mitigación de la curva de pato residencial mediante el preenfriamiento solar: Un estudio de caso del parque de viviendas australiano), publicado en Renewable Energy. El grupo de investigación está formado por científicos de la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth (CSIRO) y la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW).

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