Un sistema híbrido solar-biomasa satisface las necesidades de calefacción de una vivienda en invierno

Agregar una fuente de energía de materia orgánica a una unidad de energía solar podría proporcionar el 100 % de calefacción para una casa de un solo piso durante los meses más fríos del año y ayudar al medio ambiente. En los meses más cálidos, el sistema podría generar excedentes de electricidad que pueden venderse a la red.

En el Revista de Energía Renovable y Sostenibleinvestigadores en China y los Estados Unidos describen un modelo de simulación por computadora que aborda el desafío de la intermitencia inherente de la energía solar al agregar biomasa como otra fuente de energía renovable para avanzar en una solución de calefacción confiable y asequible mientras se reducen las emisiones de dióxido de carbono.

«Demostramos cómo este sistema híbrido proporciona una solución de calefacción más limpia y eficiente energéticamente que el combustible fósil en viviendas unifamiliares», dijo el coautor Gaoyang Hou. «El sistema sería conveniente en las comunidades rurales, donde las granjas tienen grandes cantidades de biomasa en forma de desechos agrícolas que se pueden combinar con energía solar para cerrar la brecha de electricidad entre las zonas urbanas y rurales y ayudar al medio ambiente en el proceso».

El sistema híbrido solar-biomasa propuesto se basa en una tecnología multigeneración distribuida que integra fuentes de energía fotovoltaica-térmica (PV/T) y de biomasa.

La biomasa se produce a partir de materia orgánica renovable, como cáscaras de maíz, cáscaras de nueces, pulpa de madera y desechos de alimentos y animales. Un sistema PV/T, compuesto por paneles PV y colectores térmicos, es una tecnología emergente que convierte la energía solar en calor y electricidad con una mayor eficiencia de conversión de energía.

Los estudios sobre los sistemas híbridos descentralizados emergentes se han centrado en los vecindarios y las granjas de invernadero comerciales. Los investigadores evaluaron su sistema en función de las necesidades de calefacción de una casa de campo de una sola planta de noviembre a marzo en el noroeste de China, donde las temperaturas en invierno pueden descender por debajo de los 20 grados centígrados bajo cero (4 grados Fahrenheit bajo cero).

Del aporte total de energía, el colector FV/T generó el 52% de la energía eléctrica y capturó el 8% de la energía térmica disponible. La biomasa generó el 40% restante de la electricidad necesaria para calentar la casa.

«Durante toda la temporada de calefacción, la energía solar predomina en el lado del suministro de energía, y la generación de energía de biomasa se activa cuando es necesario para compensar el déficit de energía», dijo el coautor Lei Xu.

Crearon su modelo de simulación en TRNSYS (abreviatura de herramienta de simulación de sistemas transitorios), un software de sistema térmico modular utilizado para evaluar el rendimiento de los sistemas de energía renovable térmica y eléctrica.

Su simulación de sistema híbrido consistió en un colector PV/T, bomba de calor, tanque de almacenamiento con un intercambiador de calor de tubo flexible sumergido, desviadores de flujo y caldera eléctrica de respaldo, entre otros componentes.

Los investigadores están desarrollando un modelo de sistema de biomasa solar para satisfacer las demandas de calefacción y refrigeración de un pequeño edificio comercial y, si tienen éxito, planean desarrollar un prototipo para pruebas experimentales.