Internacional. El Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE está desarrollando un circuito de refrigeración compacto y rentable para bombas de calor que utilizan propano como refrigerante en el proyecto de investigación "LC150 Desarrollo de un módulo de bomba de calor con reducción de refrigerante con propano", financiado por el Ministerio Federal de Alemania de Asuntos Económicos y Energía BMWi.
Las bombas de calor serán la tecnología de calefacción más importante del futuro. Para acelerar la penetración en el mercado, los fabricantes de bombas de calor están trabajando para reducir los costos y encontrar refrigerantes sostenibles. Un amplio consorcio industrial de fabricantes europeos de bombas de calor apoya financieramente y acompaña técnicamente el desarrollo del proyecto. La plataforma de desarrollo conjunto está destinada a abrir un considerable potencial de reducción de costes a las empresas participantes y acelerar el desarrollo industrial de bombas de calor para edificios residenciales.
El objetivo del proyecto es desarrollar un circuito de refrigeración estandarizado con baja carga de refrigerante en cooperación con los fabricantes y proveedores de bombas de calor. La unidad estandarizada debe estar calificada para diferentes componentes.
"Actualmente, la industria está trabajando en paralelo en los muchos aspectos relacionados con la conversión de bombas de calor de propano. Termodinámicamente, el propano se clasifica como un refrigerante muy adecuado, sin embargo, debido a que es inflamable, podría necesitar más medidas de seguridad. Reducir el volumen de refrigerante requerido es por lo tanto, obvio y también posible en gran medida, como ha demostrado nuestro trabajo preliminar ", explica la Dra. Lena Schnabel, Jefa del Departamento de Tecnología de Calefacción y Refrigeración de Fraunhofer ISE.
Los requisitos simultáneos de alta eficiencia y confiabilidad operativa plantean un desafío. Aquí, el proyecto quiere crear respuestas técnicas y acumular experiencia en diseño a través de amplias campañas de medición y simulación, a las que los socios participantes tendrán acceso prioritario. La aceleración del mercado de las unidades de bomba de calor es absolutamente necesaria para la transición energética. El apoyo para esto será proporcionado por el desarrollo conjunto de pruebas de seguridad, abordando los problemas de desarrollo junto con los proveedores de componentes y, en el mejor de los casos, mediante la producción conjunta.
Desarrollo de plataforma conjunta
Hasta ahora, cada fabricante europeo ha desarrollado su propio circuito de refrigerante para cada uno de los distintos refrigerantes y clases de rendimiento. El proyecto LC150 está abriendo nuevos caminos con su plataforma de desarrollo conjunto que permite importantes reducciones de costos a través de mayores cantidades y producción automatizada. Al igual que en el sector del automóvil, ahora se van a identificar sinergias entre los fabricantes del sector de las bombas de calor para que se puedan utilizar piezas estandarizadas en el circuito de refrigeración. Sobre la base del conocimiento adquirido, se puede desarrollar un diseño modular para diferentes series y clases de rendimiento, abriendo así más sinergias.
Propano como refrigerante natural
El reglamento de la UE sobre gases fluorados de efecto invernadero exige una reducción del 70% en las emisiones nocivas de los refrigerantes para 2030 en comparación con 1990. Para los fabricantes de bombas de calor, el propano es cada vez más importante como refrigerante natural. Está ampliamente disponible y tiene excelentes propiedades termodinámicas, lo que permite una mayor eficiencia (relación entre el calor útil generado y la energía utilizada para la generación) en comparación con las bombas de calor convencionales. Al mismo tiempo, el potencial de calentamiento global GWP de 3 es 500 veces menor que el GWP de los refrigerantes fluorados clásicos más comúnmente utilizados en la actualidad.
En 2019, como parte de un estudio potencial, Fraunhofer ISE logró desarrollar un circuito de enfriamiento de agua salada utilizando componentes disponibles en el mercado. El circuito requiere solo 150 gramos de propano para una capacidad de calefacción de 8 kW, lo que corresponde a una reducción de refrigerante del 75 por ciento en comparación con los sistemas del mercado. Una bomba de calor basada en este concepto podría colocarse dentro de la casa, a modo de frigorífico, sin precauciones de seguridad adicionales. "Estamos seguros de que esta reducción de refrigerante también se puede lograr para otras capacidades y puntos operativos cuando los componentes singulares se personalizan para el uso de propano", dice el Dr. Peter Schossig. En el proyecto se abordan la optimización del rendimiento, la eficiencia y la estabilidad operativa. Los factores decisivos para la optimización general son el uso de intercambiadores de calor, compresores y sistemas de tuberías con carga de refrigerante reducida y el desarrollo de modos de funcionamiento que permitan que el refrigerante se distribuya bien por todos los componentes.
El Consorcio del Proyecto
El proyecto se está llevando a cabo en Fraunhofer ISE. Un consejo asesor con miembros de la industria participará conjuntamente en la discusión de la tarea y el plan de trabajo, asegurando así la relevancia para la práctica. Las siguientes empresas tienen la intención de participar en el proyecto, la financiación y el consejo asesor: Vaillant, Kermi GmbH, Bosch Thermotechnik GmbH, Viessmann Werke Allendorf GmbH, BDR Thermea y ait-deutschland GmbH.
El proyecto está financiado en un 75 por ciento por el Ministerio Federal de Asuntos Económicos y Energía BMWi (código de financiación 03EN4001A).
Fuente: Fraunhofer ISE.
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