Nuestro laboratorio está dentro del edificio P4 en la Escola Politècnica de la Universitat de Girona, conectado a las instalaciones de electricidad y aire acondicionado del edificio. Sin embargo, durante los últimos años hemos estado tratando de convertir nuestro laboratorio en una microred sostenible y autosuficiente. Primero, el año pasado introducimos una instalación solar fotovoltaica en el techo del edificio que, gracias al inversor y una batería Sonnen, abastece nuestra demanda de electricidad durante el día y la noche. Además, todavía tenemos algunos excedentes de nuestros paneles durante el día, pero no hay forma de beneficiarse de ellos cuando la batería está llena. Luego, para aprovechar este excedente de energía solar, este año enfrentamos un desafío: dejar atrás el sistema de aire acondicionado del edificio centralizado y usar el nuestro.

Así es como comenzamos a investigar sobre el sistema de aire acondicionado más eficiente y eléctrico, que finalmente resultó ser subterráneo. Instalamos un pozo geotérmico con una bomba de calor de 2 kW.

Entonces, antes que nada, ¿por qué una bomba de calor?

Una bomba de calor es un dispositivo eléctrico de alta eficiencia para generar energía térmica. Pueden funcionar para enfriar o calentar, y existen diferentes modelos dependiendo de la energía de entrada/salida, por ejemplo aire-aire, aire-agua o agua-agua. En nuestro caso, tenemos una bomba de calor de agua a agua, donde el agua de entrada proviene del pozo geotérmico y el agua de salida va al fan-coil de nuestro laboratorio.

pero … ¿por qué geotérmica si hay bombas de calor aire-aire con una buena eficiencia y sin el costo de hacer un pozo?

Por debajo de los 100 metros bajo tierra, hay una temperatura constante durante todo el año alrededor de los 14ºC. Entonces, si canalizamos agua dentro y fuera del pozo, en verano obtenemos agua dulce en comparación con el exterior a 25 ºC y en invierno obtenemos agua caliente en comparación con el exterior a 5 ºC. Esto permite que la bomba de calor funcione siempre con solo unos pocos grados de diferencia entre la temperatura del agua de entrada y la temperatura de confort de nuestro laboratorio, lo que resulta en una eficiencia ultra alta. El COP (Coeficiente de rendimiento) nominal de una bomba de calor geotérmica es entre 4 y 6, lo que significa 4-6 kWh de energía térmica de 1 kWh de energía eléctrica. En comparación con una caldera eléctrica, por ejemplo, con una eficiencia de 1 kWh de energía térmica de 1 kWh de energía eléctrica (efecto Joule), ¡una bomba de calor parece mágica!

¿Nuestro objetivo? Abastecer la bomba de calor de la demanda eléctrica principalmente con nuestro excedente de energía solar.

Actualmente, durante el día, el sistema de bomba de calor + fan-coil consume los siguientes picos periódicos para mantener una temperatura de 20ºC dentro del laboratorio:

Nuestro desafío ahora es diseñar un sistema de control para concentrar estos pequeños períodos de demanda en horas de excedente solar, asegurando, por un lado, la optimización de nuestra propia energía solar y, al mismo tiempo, una temperatura de confort dentro del laboratorio.