Crear un sistema energético innovador, autónomo y de cero emisiones, basado únicamente en instalaciones que utilizan fuentes de energía renovables ha sido el objetivo del proyecto RESHeat. Durante varios años de trabajo, el equipo del proyecto ha reunido a ocho socios de cuatro países europeos y ha diseñado un sistema de calefacción y refrigeración con energía solar como principal fuente de energía renovable. El sistema combina con éxito paneles solares, bombas de calor inteligentes y almacenamiento de calor subterráneo, demostrando que es posible calentar y refrigerar edificios residenciales con energía renovable. Este sistema se probó en tres centros de demostración en Polonia e Italia.
La Universidad Tecnológica de Cracovia lidera el consorcio internacional del proyecto RESHeat, que incluye unidades científicas europeas de Italia y la República Checa (la Universidad La Sapienza de Roma y la Universidad Tecnológica de Brno), así como empresas del sector de las pymes: OILON Technology OY de Finlandia, FHU CZAMARA sc de Limanowa y ELFRAN Nowy Targ.
El proyecto comenzó en diciembre de 2020 y ha finalizado recientemente, en mayo de este año. Este proyecto de investigación se ha llevado a cabo en el marco del programa Horizonte 2020 de la Unión Europea, y el importe total del apoyo a la investigación supera los 2,4 millones de euros.
Tecnologías renovables para reducir el uso de combustibles fósiles
Más de la mitad del consumo energético anual en los hogares se destina a la calefacción y el aire acondicionado. En la Unión Europea, la calefacción y el agua caliente sanitaria representan el 79% del consumo energético total. Además, cerca del 75% de la energía utilizada para estos fines se produce a partir de combustibles fósiles. La transición a tecnologías renovables de calefacción y refrigeración, como calderas de biomasa y sistemas de calefacción solar, puede contribuir a reducir el uso de combustibles fósiles.
En este contexto, el proyecto RESHeat pretendía desarrollar un sistema energético innovador, autónomo y de cero emisiones, basado únicamente en instalaciones que utilizan fuentes de energía renovables. Las innovaciones del sistema incluyen paneles solares integrados y refrigerados, colectores solares equipados con sistemas de seguimiento solar, así como sistemas avanzados de almacenamiento de energía subterráneo.
El fin de estos últimos es lograr una alta eficiencia de la bomba de calor a largo plazo, lo que garantizará un almacenamiento de energía subterráneo eficiente y reducirá el consumo de energía del compresor de la bomba de calor. Además, la solución permitirá el almacenamiento de calor procedente de diversas fuentes, incluyendo fuentes de calor residual de baja temperatura. RESHeat es un sistema de trigeneración de energía que utiliza energía renovable para producir electricidad, calor y frío para las necesidades de edificios residenciales y públicos.
Los principales objetivos del proyecto RESheat incluían el desarrollo y aplicación de un nuevo sistema de calefacción y agua caliente sanitaria para cubrir al menos el 70% de la demanda energética anual total de edificios residenciales multifamiliares; demostrar el rendimiento real de soluciones innovadoras, renovables y energéticamente eficientes de calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria en edificios residenciales multifamiliares y proporcionar información al usuario final sobre el rendimiento general del sistema; demostrar la escalabilidad del sistema para diferentes tipos de edificios residenciales multifamiliares; así como la evaluación de la eficiencia económica, análisis del ciclo de vida y evaluación del impacto ambiental de los sistemas RESHeat.
Sistemas de calefacción y refrigeración alimentados con renovables
El sistema RESHeat se ha desarrollado y optimizado para reducir sus costes de producción y adaptarlo a edificios residenciales. El sistema se ha probado en tres instalaciones de demostración en Limanowa, Cracovia (Polonia), y en Palombara Sabina, región del Lacio (Italia), para edificios multifamiliares.
En Cracovia, el edificio seleccionado para la integración y demostración del sistema RESHeat estaba ubicado en la calle Działkowa 26, un edificio plurifamiliar de 24 apartamentos con una superficie útil total de más de 1.190 m2.
Los componentes principales del sistema RESHeat en este piloto incluyeron 8 colectores solares PTC (canal parabólico) con seguimiento solar; 68 módulos fotovoltaicos estacionarios con una potencia pico de 29,92 kW; 2 sistemas fotovoltaicos/térmicos (PV/T) con seguimiento solar, cada uno de ellos compuesto por 12 módulos fotovoltaicos y un sistema de refrigeración en su parte trasera; una bomba de calor RE 76 con una capacidad calorífica máxima de 95 kW; dos depósitos de inercia de 500 L y 750 L con dos intercambiadores de calor sumergidos; un tanque de almacenamiento de calor subterráneo aislado con una capacidad de 50 m3 e intercambiador de calor sumergido; 15 intercambiadores de calor terrestres verticales, cada uno de 100 m de profundidad; así como 4 intercambiadores de calor.
En cuanto al piloto en Limanowa, el sistema RESHeat pretendía cubrir la demanda energética de una sola planta de un edificio multifamiliar, que consta de nueve apartamentos, en Top-Cezar V. Los componentes principales del sistema en este piloto incluyeron 46 paneles fotovoltaicos estacionarios con una potencia pico de 20,24 kW; 5 colectores cilindroparabólicos de seguimiento solar con una potencia térmica de 19 kW pico; 2 sistemas fotovoltaicos/térmicos (PV/T) con seguimiento solar, cada uno de ellos compuesto por 12 módulos fotovoltaicos y un sistema de refrigeración en su parte trasera; una bomba de calor RE 33 con una capacidad de calefacción máxima de 42 kW; 5 intercambiadores de calor terrestres verticales en forma de U, de 100 m de profundidad cada uno; y un depósito acumulador de calor subterráneo aislado con capacidad de 50 m3 e intercambiador de calor sumergido.
En el caso del sitio de demostración en Italia, se desarrolló en un edificio residencial propiedad de ATER Provincia di Roma (Agencia Territorial de Vivienda), situado en Palombara Sabina, Viale Adriano Petrocchi 13. En este caso, los componentes principales del sistema RESHeat incluyeron 5 módulos fotovoltaicos/terrestres estacionarios con una potencia eléctrica máxima de 22,5 kW; una bomba de calor RE 56 con una capacidad máxima de calefacción de 85 kW y una capacidad máxima de refrigeración de 74 kW; 4 tanques de inercia con capacidades de 1.000 L sin intercambiadores de calor sumergidos; 2 tanques de inercia con capacidades de 800 L con 2 intercambiadores de calor sumergidos; un enfriador seco con una capacidad máxima de 146,7 kW; y 26 unidades fan coil para calefacción y refrigeración de los apartamentos.
El objetivo de las instalaciones tanto en Polonia como en Italia era demostrar que los sistemas de energía renovable podían integrarse con los sistemas de calefacción existentes. El proyecto demostró que los colectores solares de seguimiento solar podían funcionar incluso en invierno. Tras un año completo de rendimiento, el proyecto demostró que, en algunos casos, el sistema podía satisfacer hasta el 90% de la demanda anual de calefacción de un edificio utilizando fuentes renovables.
La principal conclusión del proyecto RESHeat es que es posible calentar edificios residenciales con energía renovable, eliminando la necesidad de gas o carbón. El sistema piloto combinó con éxito paneles solares, bombas de calor inteligentes y almacenamiento de calor subterráneo para integrarlos en una solución limpia y eficiente.
Los avances logrados están en consonancia con estrategias de la UE como el Pacto Verde Europeo. Las empresas finlandesas y polacas socias del proyecto colaborarán para ampliar la producción, con el objetivo de comercializar los sistemas RESHeat. El software de diseño RESHeat se está preparando para su comercialización.