Melhores práticas para projeto de bomba de calor fotovoltaica

Uma equipe internacional de pesquisadores conduziu uma extensa revisão de modelos usados ​​para definir as melhores práticas de projeto e simulação Sistemas de bomba de calor fotovoltaica (HP) em diferentes configurações e identificou indicadores-chave de desempenho para geração de energia e custo total do ciclo de vida.

“Bombas de calor fotovoltaicas são sistemas complexos que exigem modelos igualmente complexos para simulação precisa”, enfatizaram os cientistas. “A maioria dos sistemas HP movidos a energia solar tem projetos e princípios operacionais complexos para se adequar a ambientes ou estruturas específicas. Portanto, seu desempenho correspondente muda dependendo das condições de contorno e parâmetros característicos.

Em particular, o trabalho de pesquisa investiga toda a modelagem de energia solar fotovoltaica em diferentes países, os tipos de software usados ​​para modelagem e validação do sistema e suas estratégias de controle, bem como os detalhes das abordagens de melhores práticas e as implicações econômicas e políticas da substituição do aquecimento a propano por bombas de calor.

Este artigo também fornece uma série de ferramentas para realizar uma análise técnico-econômica de uma bomba de calor PV. Ele descreve a modelagem e as condições de contorno para cada componente do sistema, bem como alternativas e motivações para não usá-los, dependendo do tipo de sistema.

A metodologia proposta combina cinco modelos diferentes de vários programas de computador em uma única ferramenta analítica que supostamente produz indicadores-chave precisos para análises de impacto técnico, econômico e climático.

“O Microsoft Excel foi usado, mas poderia ter sido processado no LibreOffice Calc”, observam os acadêmicos. O propósito desta revisão não é destacar ou recomendar nenhum modelo ou ferramenta em particular, mas sim discutir vários modelos para cada componente do modelo de construção geral. Conforme mostrado em revisões anteriores, há várias ferramentas de software que podem executar simulações simultaneamente, a saber, TRNSYS, Polysun, EnergyPlus ou IDA ICE.”

Os cientistas concluíram que as bombas de calor fotovoltaicas já fornecem benefícios econômicos e ambientais claros, e que o armazenamento de energia elétrica e térmica pode melhorar ainda mais isso. No entanto, a principal barreira para sua adoção continua sendo os altos custos iniciais.

De acordo com a equipe, ferramentas de simulação de código aberto como SAM, EnergyPlus e OCHRE fornecem amplo acesso a simulações de alta qualidade para ajudar consumidores e formuladores de políticas a tomar decisões informadas.

“Em segundo lugar, para garantir que esses modelos futuros sejam tão precisos quanto possível, financiadores de pesquisa e governos devem encorajar dados abertos e compartilhamento para simplificar a validação de modelos futuros e fornecer um ambiente de simulação confiável e credível”, eles concluem. Além disso, o desenvolvimento de hardware aberto dos vários componentes do sistema pode reduzir ainda mais os custos de capital e ajudar a acelerar o dimensionamento necessário para permitir que a tecnologia atinja seu potencial máximo.”

Suas descobertas foram publicadas em um artigo intitulado “Boas práticas em métodos tecnoeconômicos para análise de bombas de calor acopladas a energia solar fotovoltaica em climas frios” no periódico Energy and Buildings. A equipe de pesquisa era formada por acadêmicos da Western Canada University e do Royal Institute of Technology na Suécia.