Sistemas de refrigeración solar

La refrigeración solar ofrece una gran variedad de opciones tecnológicas, que pueden operar por conversión térmica o fotovoltaica

Sorprendente. El frío puede generarse a partir de calor. Con la misma instalación con que se calienta una edificación en invierno, se puede refrescar en verano.

Por: Centro de Investigación en Energía, UNAM.

El uso de la energía solar puede tener una gran participación en la operación de los sistemas de refrigeración, ofreciendo la posibilidad de obtener un ahorro sustancial de energía convencional y disminuir el impacto ambiental.

Zonas geográficas con potencial de uso de la energía solar en México
Geográficamente, el uso de la energía solar es interesante en las zonas intertropicales, de forma precisa entre las latitudes situadas entre 10° Norte del Trópico de Cáncer y 10° Sur del Trópico de Capricornio. En esta región, la irradiación promedio anual corresponde a cerca de 6 mil W/m2 sobre una superficie horizontal por día con una diferencia máxima de cerca de 3 mil W/m2-día.

Al interior de esta vasta zona se tienen:

• Zonas tropicales áridas: entre 15 y 35° de latitudes Norte y Sur, con insolación de cerca de 3 mil horas al año con radiación solar representando 2 mil 300 a 4 mil 600 W/m2-día en invierno y 7 mil a 9 mil 300 W/m2-día en verano.
• Zonas ecuatoriales: 15° a cada lado del ecuador con 2 mil 200 a 2 mil 400 horas de insolación y radiación solar representando 3 mil 500 a 6 mil W/m2-día a través del año.

Tecnologías de refrigeración con mejores perspectivas para su acoplamiento a la energía solar
El uso de la energía solar puede tener una gran participación en la operación de los sistemas de refrigeración, ofreciendo la posibilidad de obtener un ahorro sustancial de energía convencional y disminuir el impacto ambiental.

Las tecnologías de refrigeración solar
a) Ciclos de absorción
b) Enfriamiento con desecantes
c) Nuevos ciclos con absorbentes líquidos
d) Adsorción sólida en ciclos cerrados (reacciones termoquímicas y adsorción)
e) Ciclos avanzados de eyección de vapor a bajas temperaturas de generación
f) Ciclos avanzados combinados como la dehumidificación con control convencional de temperatura

Tecnologías de calentamiento solar utilizadas para la refrigeración y aire acondicionado solar
1. Colectores de placa plana (30-60 °C)
2. Colectores de placa plana con superficie selectiva y doble vidrio (40-90 °C)
3. Colectores de placa plana al vacío (50-130 °C)
4. Colectores de placa plana con sistema de panal (80-120 °C)
5. Colectores con concentración óptica
5.1 Colectores parabólicos compuestos (80-150 °C)
5.2 Colectores de canal parabólico (100-400 °C)

Refrigeración solar y perspectivas tecnológicas
Ciclos de absorción para el aire acondicionado, utilizando bromuro de litio-agua y colectores solares entre 75 y 100 °C.

Ciclos de absorción, enfriamiento con desecantes, nuevos ciclos de enfriamiento con absorbentes líquidos, absorción sólida en ciclos cerrados (termoquímicos y adsorción), ciclos avanzados de eyección de vapor a bajas temperaturas de generación, ciclos combinados avanzados como dehumidificación con control convencional de temperatura.

Aplicaciones
Aire acondicionado con una temperatura de operación de 75 y 90 °C, con bromuro de litio-agua, para el enfriamiento de agua entre 8 y 10 °C y 120 a 160 °C, para la producción de bajas temperaturas entre -10 y -30 °C, utilizando soluciones de amoniaco, básicamente para la producción de hielo y usando colectores solares al vacío, con concentración o parabólicos compuestos, para evitar el sistema de seguimiento solar.

Refrigeración fotovoltaica y termoeléctrica para la conservación de medicamentos en hospitales y clínicas rurales, de acuerdo con las normas establecidas por la Organización Mundial de la Salud.

Otras Aplicaciones
Cubrir la demanda de hielo para conservación de perecederos, desarrollo de cámaras frigoríficas, congelación conservación de productos frescos y enfriamiento de espacios.

Requerimientos para el desarrollo de la refrigeración solar

• Estudios de mercado, en particular de unidades entre 2 y 5 toneladas de hielo
• Infraestructura industrial para la producción de las unidades
• Desarrollo industrial para la producción de colectores solares tipo CPC, siendo los más adecuados para la RS

Principales argumentos a favor del desarrollo de los sistemas de enfriamiento solar

• Aspectos ambientales
• Aspectos de la industria solar
• Diseño integral

La investigación y el desarrollo tecnológico de la refrigeración solar en Iberoamérica están sustentados por más de 25 grupos de nueve países, con cerca de 100 investigadores y técnicos. Las líneas de investigación y desarrollo están centradas en el estudio teórico y experimental de ciclos de refrigeración basados en el principio de absorción líquida-gas, termoquímica y adsorción, ciclos abiertos con desecantes, refrigeración termoacústica, sistemas pasivos de climatización, en particular enfriamiento radiativo y evaporativo.

Estos sistemas operan con calentamiento solar con colectores solares planos, tubos evacuados y concentradores parabólicos compuestos. Además se tienen experiencias en sistemas de compresión de vapor operados con sistemas fotovoltaicos. Las aplicaciones son para la climatización y la producción de hielo.

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