El nostre laboratori es troba dins d’un edifici de la Universitat de Girona, connectat a les instal·lacions d’electricitat i climatització de l’edifici. Tanmateix, durant els darrers anys hem estat intentant convertir el nostre laboratori en una micro-xarxa autosuficient i sostenible. Primer, l’any passat vam introduir una instal·lació solar fotovoltaica al terrat de l’edifici que, gràcies al convertidor i a una bateria de Sonnen, subministra la nostra demanda d’electricitat durant el dia i la nit. D’altra banda, encara tenim algun excés dels nostres panells durant el dia, però no en podem beneficiar-nos quan la bateria està plena. Aleshores, per aprofitar l’excedent d’energia solar, aquest any hem afrontat un repte: deixar enrere el sistema de climatització de l’edifici centralitzat i utilitzar-ne el nostre.

Va ser així com vam començar a investigar sobre el sistema d’aire condicionat més eficient i elèctric, que finalment va ser subterrani. Vam instal·lar un pou geotèrmic amb una bomba de calor de 2 kW.

Aleshores, en primer lloc, per què una bomba de calor?

Una bomba de calor és un dispositiu elèctric d’alta eficiència per generar energia tèrmica. Poden funcionar per a refrigeració o calefacció, i hi ha diferents models depenent de l’energia d’entrada/sortida, per exemple aire-aire, aire-aigua o aigua a aigua. En el nostre cas, tenim una bomba de calor aigua a aigua, on l’aigua d’entrada prové del pou geotèrmic i l’aigua de sortida es dirigeix ​​al ventilador del nostre laboratori.

Està bé, però … per què geotèrmica si hi ha bombes de calor aire-aire amb una bona eficiència i sense cost de fer-ne un pou?

Per sota dels 100 metres sota terra, hi ha una temperatura constant durant tot l’any al voltant dels 14ºC. De manera que si fem una canalització d’aigua per dins i fora del pou, a l’estiu obtenim aigua dolça en comparació amb 25ºC a l’aire lliure i a l’hivern obtenim aigua calenta en comparació amb 5 ºC a l’aire lliure. Això permet que la bomba de calor funcioni sempre amb pocs graus de diferència entre la temperatura de l’aigua d’entrada i la temperatura de confort del nostre laboratori, cosa que resulta en una eficiència ultra alta. La COP nominal (Coeficient de rendiment) d’una bomba de calor geotèrmica es troba entre 4 i 6, cosa que significa 4-6 kWh d’energia tèrmica d’1 kWh d’energia elèctrica. En comparació amb una caldera elèctrica, per exemple, amb una eficiència d’1 kWh d’energia tèrmica d’1 kWh d’energia elèctrica (efecte Joule), una bomba de calor sembla màgica.

El nostre objectiu? Subministrar la demanda elèctrica de la bomba de calor principalment amb el nostre excedent d’energia solar.

Actualment, durant el dia, el sistema de bomba de calor + fan-coil consumeix els pics periòdics següents per mantenir una temperatura de 20 ºC dins del laboratori:

El nostre repte ara és dissenyar un sistema de control per concentrar aquests períodes de demanda reduïts a hores d’excedent solar, garantint, d’una banda, l’optimització de la nostra pròpia energia solar i, alhora, una temperatura de confort dins del laboratori.