es.wedoany.com Noticia: Un equipo de investigación de la Universidad de Cranfield en el Reino Unido ha desarrollado un modelo de programación operativa para bombas de calor residenciales. Este modelo tiene como objetivo controlar eficazmente los costes de electricidad bajo condiciones de tarifas eléctricas variables en el tiempo e incertidumbre en la generación fotovoltaica, manteniendo al mismo tiempo un nivel de confort térmico interior.
La autora de correspondencia, Banu Yektin Ekren, explicó a PV Magazine: "En un entorno de tarifas eléctricas dinámicas, la integración de la energía fotovoltaica mejora la capacidad de desplazamiento de carga de la bomba de calor, ya que proporciona al sistema de programación una opción de electricidad de bajo costo además de la red eléctrica. El proceso de optimización puede coordinar de manera sincronizada los períodos de tarifas bajas, las ventanas de disponibilidad fotovoltaica y el potencial de inercia térmica del edificio. En la operación práctica, la bomba de calor puede precalentar durante períodos de tarifas favorables o de abundante luz solar, reduciendo así la dependencia de la electricidad costosa de la red."
Yektin Ekren explicó además que, en comparación con depender únicamente de la red, la adición de fotovoltaica aumenta la flexibilidad del sistema, permitiéndole no solo responder a las señales de precios, sino también aprovechar los recursos renovables locales. Señaló: "Esta ventaja es particularmente evidente cuando la inercia térmica del propio edificio puede actuar como un medio de almacenamiento de calor a corto plazo. Por lo tanto, los costes operativos se reducen, siempre que se garantice el confort mediante una programación con restricciones de oportunidad."
En un artículo publicado en la revista Applied Thermal Engineering, el equipo de investigación demostró que las tarifas dinámicas muestran consistentemente una ventaja de coste en comparación con las tarifas fijas, y que una estrategia de programación robusta combinada con fotovoltaica es clave para lograr el desplazamiento de carga sin sacrificar la comodidad y la fiabilidad. Yektin Ekren enfatizó: "El valor central reside en la sinergia entre la incertidumbre fotovoltaica, el momento de las tarifas y el control del confort. El modelo no asume una producción fotovoltaica perfecta, sino que adopta una programación conservadora para gestionar el riesgo de confort, garantizando así el confort térmico incluso cuando la generación fotovoltaica real es menor de lo esperado."
El modelo integra Programación con Restricciones de Oportunidad Robusta a la Distribución (DR-CCP), Diseño de Experimentos (DOE) y Análisis de Varianza (ANOVA) para construir una estrategia de programación diaria para bombas de calor accionadas por fotovoltaica. No depende de pronósticos precisos o de una única distribución de errores, sino que utiliza optimización robusta a la distribución, empleando conjuntos difusos construidos a partir de datos históricos para garantizar confiabilidad bajo diferentes distribuciones de error.
El estudio comparó dos formas de definir el confort: límites estrictos basados en la Temperatura Interior (IT) y restricciones suaves centradas en el ocupante basadas en el Voto Medio Estimado (PMV). Yektin Ekren explicó: "Las restricciones IT establecen rangos de temperatura estrictos, que a menudo requieren mayores márgenes de seguridad bajo la fluctuación fotovoltaica, aumentando el uso de la red y los costes. Las restricciones PMV consideran factores de sensación térmica más completos, permitiendo un espacio operativo más flexible, lo que permite a la bomba de calor aprovechar mejor las oportunidades de tarifas y fotovoltaica, manteniéndose dentro de los estándares de confort."
Los resultados de la simulación mostraron que el uso de restricciones PMV logra costes operativos más bajos en diferentes escalas de edificios y esquemas de tarifas, aunque a veces se acompaña de una ligera disminución en el Coeficiente de Rendimiento (COP) de la bomba de calor, lo que refleja un equilibrio entre la eficiencia y la optimización de costes. El marco introduce la Probabilidad de Violación de la Restricción de Confort (PoCCV) como un parámetro ajustable, permitiendo al sistema equilibrar el riesgo de confort y la rentabilidad.
El estudio señala que el modelo es principalmente aplicable a mercados eléctricos con características de calefacción electrificada, tarifas variables en el tiempo y adopción generalizada de fotovoltaica distribuida, como en Europa y el Reino Unido, pero su principio puede extenderse a otras regiones que enfrentan desafíos similares. Yektin Ekren advirtió: "Los resultados numéricos específicos varían según la estructura de tarifas, el clima, las características del edificio y los hábitos de los ocupantes, y no deben aplicarse directamente entre regiones. El marco en sí es general, pero su implementación requiere calibración según el modelo específico de bomba de calor y las condiciones del edificio."
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