Fotovoltaica para almacenes frigoríficos

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Fuente: https://www.pv-magazine.com

Científicos en China han analizado el rendimiento de los almacenes frigoríficos accionados por energía fotovoltaica y han descubierto que pueden garantizar un funcionamiento estable gracias a un coeficiente de rendimiento de refrigeración de hasta 2,66.

Imagen: Matylda Sęk, Wikimedia Commons

Un grupo de investigadores de China analizó el rendimiento de los modos de almacenamiento de hielo en un almacén frigorífico impulsado por energía fotovoltaica y descubrió que esta combinación puede ofrecer ventajas significativas.

El almacenamiento de hielo implica la producción de hielo en recipientes aislados para su uso posterior, por ejemplo, en épocas de disminución de la irradiación solar. En la investigación, los académicos consideraron tanto el almacenamiento de hielo de coincidencia en serie (SM) como el almacenamiento de hielo de coincidencia en paralelo (PM).

En el almacenamiento de hielo SM, el tanque de almacenamiento está conectado en serie a un enfriador de aire. “De esta forma, el sistema permite simultáneamente suministrar refrigeración a través del enfriador de aire y almacenar energía fría en el tanque de almacenamiento de hielo cuando hay energía solar disponible. Además, el tanque de almacenamiento de hielo proporciona refrigeración durante la noche o cuando la irradiancia es insuficiente”, explicaron.

En el almacenamiento de hielo PM, el enfriador de aire y el tanque de almacenamiento de hielo están conectados en paralelo. «De esta forma, el sistema almacena energía fría en el tanque de almacenamiento de hielo antes de suministrar refrigeración cuando hay energía solar disponible, permitiendo así que el tanque de almacenamiento de hielo suministre refrigeración continuamente», agregaron.

La investigación se llevó a cabo en un almacén frigorífico con un volumen de 24.472 m3 que podía funcionar con energía fotovoltaica o de red. Constaba de 5,4 kW de paneles solares y un inversor, que operaba el sistema de refrigeración por compresión de vapor (VPR). «El subsistema VCR consistía principalmente en un compresor de CA con un convertidor de frecuencia, un condensador, una válvula de mariposa, un enfriador de aire y un tanque de almacenamiento de hielo, todos conectados en secuencia y utilizando R22 como refrigerante», explicaron los científicos.

El grupo de investigación también señaló que el sistema fue construido para permitirle cambiar entre los modos SM y PM. Para operar en el primer modo, se abrió una válvula entre la válvula del acelerador y el enfriador de aire mientras se cerraba una válvula entre el acelerador y el tanque de almacenamiento de hielo, así como una válvula entre la bomba y el tanque de almacenamiento de hielo. Para el segundo modo se utilizó la conexión opuesta.

El sistema funcionó en diferentes condiciones: el sistema estaba alimentado por la red o por energía fotovoltaica; el sistema funcionó sin carga y con carga completa; y la técnica de operación fue SM o PM.

Bajo la operación PV-SM, el coeficiente de rendimiento de refrigeración (COP) fue de 2,47 sin carga y de 2,66 con carga completa. En los mismos términos, el COP del sistema total fue de 0,26 y 0,28, respectivamente. El sistema PV-PM, sin embargo, mostró peores resultados, con un COP de refrigeración de 2,26 sin carga y de 2,56 con carga completa. La Cop del sistema para PV-PM fue de 0,25 y 0,27, respectivamente.

“El coste del modo SM es menor que el del modo PM. En comparación con el modo PM, el costo total del pago anual igual de SM bajo la unidad PV disminuyó de $6.494,69 a $5.906,16, que es un 9,96 % menor que el modo PM”, afirmaron también. «En comparación con el sistema impulsado por electricidad, la energía fotovoltaica es más eficiente energéticamente y el costo económico del modo SM es menor que el del modo PM».

Como el PV-SM demostró ser superior, los académicos procedieron a almacenar en él 1.500 kg de uvas verdes para su conservación durante dos semanas. Tras este período, su peso neto en fresco se redujo de 1.475,10 a 1.460,25 kg. La humedad se redujo de 86,51 % a 85,135 % y el contenido de azúcar de 16,18 % a 15,78 %. Como referencia, sin mantenimiento fresco, la humedad disminuyó del 86,154 % al 79,593 %, y el contenido de azúcar disminuyó del 16,28 % al 12,28 %.

“Los resultados indican que mantener la temperatura de almacenamiento del sistema a 5 C evitó una disminución en la calidad de la uva, lo que resultó en una disminución del 5,186 % en el contenido de agua y del 3,61 % en el contenido de azúcar”, concluyeron. “La reducción de masa infirió que si las uvas se hubieran mantenido a temperatura ambiente, su pérdida total de masa habría sido considerablemente alta. El método de conservación en fresco evitó la reducción de masa de la uva verde debido a la mínima evaporación del agua».

El sistema se presentó en » Investigación sobre las características del sistema de almacén refrigerado impulsado por energía fotovoltaica bajo diferentes modos de almacenamiento de hielo «, que se publicó en Results in Engineering . El grupo estaba formado por científicos de la Universidad Normal de Yunnan y del Laboratorio Clave de Refrigeración de Yunnan.

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