Las bombas de calor impulsadas por sistemas solares con almacenamiento pueden reducir el uso de electricidad de la red en un 59,89 %

<p>Investigadores de la Universidad de Palermo, en Italia, desarrollaron un modelo para evaluar el desempeño de edificios equipados con bombas de calor y sistemas fotovoltaicos bajo diferentes estrategias de respuesta de la demanda (DR). Los edificios fueron evaluados ajustando el consumo de electricidad en respuesta a señales externas, incluidos los precios de la energía y las restricciones de la red.</p>

<p>“El análisis considera un enfoque basado en precios, definido de acuerdo con el precio único nacional, Prezzo Unico Nazionale (PUN), del mercado eléctrico mayorista italiano, y un programa de DR impulsado por energía fotovoltaica destinado a mejorar la integración de fuentes variables de energía renovable”, señalaron los investigadores. “Sus efectos sobre el consumo energético y el confort de los ocupantes se evalúan en escalas temporales diarias y anuales”.</p>

<p>El equipo modeló primero un edificio de oficinas de tres pisos con aislamiento deficiente, una superficie climatizada de 4.982,2 m², 18 zonas térmicas, una relación ventana-pared del 33 %, 652,87 m² de superficies acristaladas y 1.977,92 m² de superficie bruta de muros. El edificio estaba equipado con una bomba de calor reversible aire-agua, un tanque de almacenamiento de energía térmica (TES), un sistema de distribución hidrónico con bombas de circulación, válvulas mezcladoras y desviadoras, tuberías y unidades fan coil. En algunos escenarios, el sistema también incluía una configuración fotovoltaica con baterías (PV-B).</p>

<p>El edificio y el sistema energético integrado fueron simulados dinámicamente en TRNSYS, mientras que la bomba de calor fue modelada por separado mediante IMST-ART v4.0. Se realizaron simulaciones anuales para Palermo, Italia.</p>

<p>Utilizando como referencia un escenario sin respuesta de la demanda (No DR), los investigadores evaluaron cuatro estrategias de DR. Las dos primeras se basaron en los precios de la electricidad PUN: DR1 ajustó las temperaturas de consigna de las zonas térmicas durante los periodos de precios elevados para reducir el funcionamiento de la bomba de calor, mientras que DR2 utilizó además los periodos de precios bajos para precalentar en invierno y preenfriar en verano con el fin de desplazar la demanda eléctrica.</p>

<figure class="wp-block-image size-full"><img alt="" class="wp-image-142404" height="673" src="https://www.pv-magazine-mexico.com/wp-content/uploads/2026/08/image-4.png" width="1024" /></figure>

<p>Flujo de trabajo del proyecto de investigación | Imagen: Universidad de Palermo, Energy Conversion and Management, CC BY 4.0</p>

<p>Las otras dos estrategias estuvieron impulsadas por la generación fotovoltaica. DR3 ajustó las temperaturas de consigna de las zonas térmicas para aumentar el funcionamiento de la bomba de calor durante los periodos de alta generación fotovoltaica, seguidos de periodos de desconexión temporal. DR4 modificó la temperatura de consigna del TES para almacenar energía térmica durante los excedentes de producción fotovoltaica y utilizarla posteriormente para reducir la demanda de electricidad de la red. Tras identificar DR4 como la estrategia más eficaz, los investigadores la evaluaron además en un edificio bien aislado con ventilación natural nocturna y en combinación con un sistema fotovoltaico con baterías (PV-B).</p>

<p>“El análisis anual pone de relieve que la estrategia dinámica basada en precios DR n.º 1 deteriora gravemente la calidad ambiental interior, al provocar que el ratio de cumplimiento del confort (CCR) caiga al 23,82 %, frente al 34,71 % del escenario de referencia, mientras que solo proporciona un modesto ahorro energético del 3,42 %”, informaron los investigadores. “Por el contrario, la DR n.º 2 desplaza satisfactoriamente las cargas, mejora ligeramente la disponibilidad anual de confort hasta el 36,14 % y reduce el consumo anual de electricidad en un 2,14 %”.</p>

<p>Según los resultados, la estrategia estática DR3, impulsada por la energía fotovoltaica, ofreció un desempeño intermedio, al reducir el CCR al 31,18 % y lograr una disminución significativa del consumo eléctrico del 14,73 %. En contraste, DR4 aplicada al edificio sin aislamiento produjo un importante desajuste de desempeño, ya que no logró mantener unas condiciones interiores aceptables y redujo el CCR al 24,11 %, al tiempo que limitó el ahorro energético anual al 4,31 %.</p>

<p>“El resultado más destacado se obtiene al introducir modificaciones estructurales en la DR n.º 4”, señalaron los investigadores. “La combinación del aislamiento de la envolvente, la ventilación nocturna y la gestión del TES eleva el CCR anual al 81,22 %, más del doble del valor de referencia. Desde el punto de vista energético, esta configuración reduce el consumo anual de electricidad hasta en un 28,22 % en comparación con el caso de referencia. La integración de un sistema PV-B mejora aún más el desempeño al aprovechar la coincidencia temporal entre la generación solar y la demanda del edificio, lo que incrementa el ahorro de electricidad de la red hasta en un 59,89 %”.</p>

<p>Sus hallazgos fueron presentados en “<a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0196890426008253" rel="noreferrer noopener" target="_blank"><strong>Exploring the flexibility potential of office building with air-to-water heat pumps in the Mediterranean climate</strong></a>” (Exploración del potencial de flexibilidad de un edificio de oficinas con bombas de calor aire-agua en un clima mediterráneo), publicado en <em>Energy Conversion and Management</em>.</p>