El Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE (Fraunhofer ISE) de Alemania ha investigado el efecto térmico y las ganancias netas de energía de un sistema fotovoltaico integrado en vehículo (VIPV, por sus inicilaes en inglés) de 3,2 kW en un camión frigorífico con caja de almacenamiento de carga y ha descubierto que la energía solar generada compensa fácilmente la demanda energética adicional causada por el propio sistema fotovoltaico y equilibra la demanda anual total del refrigerador del vehículo.

“Aunque se espera un aumento de la demanda energética de la unidad de refrigeración, fue un tanto sorprendente ver con qué facilidad la energía solar compensa este aumento y sigue siendo extremadamente favorable en términos de balance energético”, declaró a pv magazine el autor correspondiente de la investigación, Luis Eduardo Alanis.

En el estudio “Thermal effect of VIPV modules in refrigerated trucks” (Efecto térmico de los módulos VIPV en camiones frigoríficos), publicado en Solar energy materials and solar cells, el equipo de investigación realizó su análisis partiendo de la base de que el sistema VIPV aumentaría la demanda energética de la unidad de refrigeración y de que el viento en contra tendría un efecto refrigerante sobre el conjunto fotovoltaico.

El equipo modeló varios escenarios para hacer una evaluación informada del balance energético. “Se creó un modelo de simulación térmica unidimensional basado en una metodología Resistencia-Capacitancia y se validó experimentalmente”, explican los académicos.

El modelo tuvo en cuenta varios parámetros que afectan a la carga de refrigeración de la unidad de refrigeración del camión, como la geolocalización, la especificación de los materiales de los módulos fotovoltaicos, los datos meteorológicos, la geometría básica y la convección forzada del aire causada por los movimientos del vehículo. Incluía datos de la lista de materiales (BOM) de dos diseños de módulos, uno con capas aislantes de espuma y madera contrachapada para aplicaciones refrigeradas, y otro con capas de espuma y sin madera contrachapada para aplicaciones de carga no refrigerada.

La lista de materiales del módulo VIPV utilizada como base para el estudio se desarrolló y validó previamente en un proyecto anterior dirigido por Fraunhofer ISE, conocido como Lade-PV.

El modelo se utilizó para predecir el comportamiento térmico del sistema VIPV en tres ciudades europeas: Estocolmo (Suecia), Friburgo (Alemania) y Sevilla (España). Predijo que, para un caso estacionario, el aire de la zona de carga refrigerada podría calentarse en Estocolmo, Friburgo y Sevilla 0,36 ºC, 0,5 ºC y 0,67 ºC, respectivamente, de media a lo largo de un año, y hasta 3,12 ºC, 2,98 ºC y 2,61 ºC como valor máximo, respectivamente.

El equipo también modelizó el efecto de enfriamiento fotovoltaico de la convección forzada a una velocidad del viento de 50 km/h. Observó que la temperatura de la “célula solar descendía significativamente”. En el caso de Friburgo, significó que se predijo un aumento máximo de la temperatura del aire de 0,6 ºC, frente a los 2,98 C calculados para un escenario estacionario.

Tras señalar que la pérdida de calor por convección debida al movimiento de un vehículo con energía fotovoltaica integrada es “significativa”, el equipo afirmó que se trata de un aspecto “muy relevante” que hay que tener en cuenta al analizar la termodinámica y el potencial de rendimiento de este tipo de sistemas. Esto se demostró en dos escenarios a 2 ºC y -18 ºC.

Los investigadores concluyeron que, aunque el VIPV añade calor al sistema, lo que afecta a la demanda energética de la unidad de refrigeración, la energía obtenida de la instalación fotovoltaica es “significativamente superior al aumento de la demanda de refrigeración”. Añadieron que un “almacenamiento suficiente de la batería” podría permitir a la fotovoltaica satisfacer las necesidades energéticas de la unidad de refrigeración durante todo el año.

El equipo también subrayó que los resultados anuales descritos en el estudio son “meramente referenciales” y que “numerosas variables adicionales” podrían afectar tanto a la demanda energética de la unidad de refrigeración como al rendimiento anual total del sistema fotovoltaico.

“Una herramienta de simulación sólo puede llegar hasta cierto punto en la comprensión de un fenómeno con tantas variables y que es tan complejo de modelizar”, explicó Alanis. “Sería interesante para nosotros encontrar los socios adecuados con los que poder llevar esto más lejos y, potencialmente, ponerlo a prueba sobre el terreno en condiciones reales. También podemos plantearnos ampliar el modelo de simulación y considerar más influencias en el futuro. Por ejemplo, la carga y descarga de mercancías”.

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