Países del norte y el centro de Europa utilizan plantas de almacenamiento de energía térmica, y un estudio ha demostrado la viabilidad de este sistema con simulaciones en cuatro ciudades europeas. El principio del funcionamiento de las plantas centralizadas de calefacción solar con almacenamiento de energía térmica es sencillo: acumulan el exceso de energía solar térmica del verano para utilizarlo en invierno. De este modo se consiguen dos objetivos: ahorro económico y ahorro ambiental. La implementación requiere colectores solares, tanques para almacenar el agua caliente y una gestión óptima del sistema de calefacción.
Estos métodos, que se utilizan en el Canadá y en algunos países del norte y el centro de Europa, no están implantados en la mayoría de países que tienen más horas de sol. Investigadores del grupo SUSCAPE (Sustainable Computer Aided ProcessEngineering) de la Universitat Rovira i Virgili (URV) han liderado un estudio sobre el funcionamiento de estas plantas en diferentes zonas climáticas para comprobar los beneficios en diferentes condiciones.
De esta forma, se han realizado simulaciones por varias zonas climáticas: en el sur de Europa (Atenas y Madrid), en el centro (Berlín) y en el norte (Helsinki). Los investigadores han simulado un conjunto de edificios con un total de mil viviendas en estas ciudades y han optimizado la instalación para garantizar el funcionamiento, sin necesidad de utilizar gas natural, durante buena parte de los meses de demanda de calefacción.
Las placas solares térmicas calientan agua, que se almacena en tanques muy grandes y muy aislados y pueden estar bajo tierra. De este modo el agua caliente se guarda durante meses con pequeñas pérdidas de calor. El calor almacenado se aprovecha hasta febrero o marzo y después se requiere un mínimo apoyo con gas natural. En los sistemas convencionales de energía solar térmica el volumen de agua caliente almacenada por un metro cuadrado de placa es de unos 100 litros mientras que con estas plantas de calefacción solar el volumen por metro cuadrado de placa es de unos 7.000 litros de agua.
Los resultados del trabajo concluyen que la instalación de plantas centralizadas de calefacción solar permite llegar a una fracción de aprovechamiento de energía renovable superior al 90% en todas las zonas climáticas analizadas y la evaluación ambiental muestra una mejora significativa cuando se compara con el sistema clásico de calefacción (con gas natural), puesto que el impacto ambiental relacionado con el efecto invernadero se reduce aproximadamente el 70%.
En los climas más fríos las dimensiones de los equipos y, por tanto, la inversión inicial es mayor. Por ejemplo, el área de colectores solares para Madrid es de 7.000 m2 y para Helsinki tendría que ser de más de 30.000 m2. En cuanto al volumen de almacenamiento, sería de 65.000 m3 y 230.000 m3 respectivamente.
El sistema estudiado es económicamente viable, si evaluamos el coste durante todo el tiempo de operación de cuarenta años, pero requiere una elevada inversión inicial, que sólo se justifica con un retorno a largo plazo.
Esta investigación ha sido liderada por el investigador Dieter Boer, del Departamento de Ingeniería Química de la URV, y se ha hecho en colaboración con investigadores de la Universidad de Lérida. El estudio forma parte de un proyecto coordinado por científicos de estas dos universidades y de la Universidad de Barcelona titulado “Identificación de barreras y oportunidades sostenibles en los materiales y aplicaciones del almacenamiento de energía térmica”, financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad.
Carlos Sánchez Criado
Publicista por la Universidad Complutense. Director comercial de publicaciones técnicas del sector de la energía durante doce años. Director de Energy News Events, S.L. desde 2012 difundiendo información en Energynews.es, movilidadelectrica.com e hidrogeno-verde.es. Y por supuesto, organizando eventos como VEM, la Feria del Vehículo Eléctrico de Madrid.
