Una bomba de calor aumenta el porcentaje de autoconsumo de una instalación fotovoltaica residencial en torno al 10%. El aumento del porcentaje de autoconsumo reporta beneficios económicos a los usuarios del orden de 80 - 120 €/año, aproximadamente entre el 8% y el 20% del consumo medio (estudio de caso con una instalación fotovoltaica de 5kWp y un depósito de 250 litros, calculado con 0,293 €/kWh para el consumo eléctrico y 0,078 € / kWh de tarifa de alimentación).
La combinación de una bomba de calor y paneles solares (FV) es una excelente forma de ahorrar energía. La bomba de calor puede funcionar parcialmente con electricidad gratuita gracias a la instalación fotovoltaica. Más adelante en esta sección se citará un estudio de caso interno de Daikin para indicar cuánto se puede ahorrar al combinar una bomba de calor con tecnología fotovoltaica.
Bombas de calor y energía fotovoltaica
Los paneles fotovoltaicos generan electricidad convirtiendo la energía solar con la que se pueden hacer dos cosas:
Se puede utilizar en el hogar y así reducir la factura de la luz a final de mes (autoconsumo)
- Puede transportarse de vuelta a la red, por la que se pagará una tarifa monetaria (feed-in tariff).
Las tarifas reguladas son un instrumento político para fomentar la inversión en paneles fotovoltaicos ofreciendo a los hogares un precio superior al del mercado por lo que se suministra a la red. Como el mercado fotovoltaico está madurando, este incentivo es menos necesario y las tarifas de alimentación se están reduciendo en muchos países de Europa. Esto significa que la mejora del autoconsumo es cada vez más importante para sacar el máximo provecho de la instalación fotovoltaica. Calentar la casa y el agua caliente con una bomba de calor en lugar de con gas es una forma estupenda de hacerlo. Desplaza el consumo del gas hacia la electricidad (parcialmente gratuita).
Normalmente, una casa solo se calienta durante el invierno y la temporada baja, mientras que los paneles fotovoltaicos generan la mayor parte de la electricidad durante el verano. Sin embargo, las bombas de calor también se utilizan para calentar un depósito de agua caliente sanitaria para duchas y baños. La demanda de agua caliente permanece estable todo el año. Además, se puede optimizar el tiempo de recalentamiento diario del depósito. Los hogares con paneles fotovoltaicos deberían programar el calentamiento del depósito a mediodía, cuando suele haber mucha capacidad fotovoltaica disponible y la demanda doméstica de electricidad es baja. De este modo, la bomba de calor utiliza la energía solar disponible cuando está disponible. Proporcionar agua caliente gratis es más interesante que exportar la energía solar disponible a la red con tarifas de alimentación desfavorables.
En segundo lugar, el depósito de agua caliente acoplado a la bomba de calor puede actuar como una "batería de energía". La energía solar sobrante puede utilizarse para producir agua caliente adicional, más de la que el hogar suele necesitar durante el día, almacenando así energía para su uso posterior.
Las bombas de calor Daikin disponen de algoritmos optimizados para aprovechar al máximo el exceso de energía solar.
Estudio de caso
Un estudio de caso de Daikin muestra el impacto de instalar una bomba de calor con optimización fotovoltaica. Este estudio de caso se realizó en Bélgica en junio de 2022 y consistió en una bomba de calor Daikin Altherma con depósito de 250 litros y una instalación fotovoltaica de 5 kWp.
Dado que las tarifas de alimentación se están reduciendo, los beneficios de la energía fotovoltaica pueden optimizarse aumentando el coeficiente de autoconsumo. El coeficiente de autoconsumo es el porcentaje de la producción fotovoltaica total que utiliza el hogar y que, por tanto, no se exporta a la red.
La fórmula del autoconsumo es:
𝑆𝑒𝑙𝑓 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑝𝑡𝑖𝑜𝑛 = (𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 − 𝐸𝑥𝑝𝑜𝑟𝑡)
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛
En este estudio de caso, el coeficiente de autoconsumo se incrementó de dos maneras:
Aumentar el consumo de electricidad produciendo agua caliente con una bomba de calor en lugar de la caldera de gas y exportando así menos energía a la red;
Almacene el exceso de energía en el depósito de agua caliente sanitaria aumentando la temperatura 10 °C más siempre que haya energía fotovoltaica disponible. De este modo, se almacena energía térmica en el depósito y se reduce la demanda de electricidad de la red en un momento posterior en el que la energía fotovoltaica podría no estar disponible.
El sitio de pruebas muestra una mejora muy clara en el ratio de autoconsumo: del 33% sin la bomba de calor al 40% con la bomba de calor y su algoritmo de optimización fotovoltaica durante el mes de junio de 2022. Al extrapolar estos resultados a un año completo, entre el 35% y el 50% de la energía necesaria para producir agua caliente sanitaria puede cubrirse con energía fotovoltaica gratuita, lo que supone (con los precios de la energía de junio de 2023) un ahorro energético de entre 90 y 120 euros, sólo para la producción de agua caliente sanitaria. Esta cantidad es superior a los 23 euros que se podrían haber ganado exportando esta energía adicional a la red. Si se tiene en cuenta también la calefacción y/o incluso la refrigeración, el ahorro de energía es mayor.
Conclusión
Una bomba de calor aumenta el porcentaje de autoconsumo de una instalación fotovoltaica residencial en torno al 10%. Los beneficios económicos para los usuarios son del orden de 80 - 120 euros/año (caso de estudio calculado con 0,293 euros / kWh para el consumo de electricidad y 0,078 euros / kWh de tarifa de alimentación).
Para más detalles sobre el estudio de caso o una explicación más detallada de cómo funciona la optimización de la bomba de calor, consulte el documento completo en inglés.