INTRODUCCIÓN
Los sistemas de almacenamiento térmico de frío remueven calor desde un medio de almacenamiento de energía térmica durante periodos de baja demanda de enfriamiento o cuando existe un excedente de energía renovable.
El frío almacenado es usado después para cubrir las cargas térmicas de sistemas de climatización en edificaciones o procesos de enfriamiento en la industria. El medio para almacenar frío puede ser agua helada, hielo o un material salino con cambio de fase eutéctico.
Un sistema de almacenamiento térmico de frío satisface la misma carga térmica de enfriamiento total que un sistema sin almacenamiento, pero con una capacidad de enfriamiento instantánea menor. El enfriador de agua o “chiller” puede dimensionarse para la carga térmica promedio en lugar de la carga térmica máxima, reduciendo la capacidad necesaria en el equipo.
Con frecuencia, el ahorro en costos de operación al reducir el tamaño de los chillers puede compensar el costo de agregar un medio de almacenamiento térmico de frío. Algunas tecnologías de almacenamiento térmico de frío permiten una mayor disminución de costos iniciales y de operación al hacer que el aire de suministro de las unidades manejadoras de aire y las temperaturas de agua bombeadas hacia estas sean tan bajos como técnica y rentablemente sea posible, lo que conlleva a poder reducir el tamaño de equipos, conductos, tuberías y accesorios.
Los sistemas de almacenamiento térmico de frío también permiten desacoplar la operación del chiller de la carga térmica instantánea, lo que facilita tener una carga de refrigeración más constante en el chiller y aumentar la eficiencia del equipo debido a las bajas temperaturas de condensación durante la operación en las noches. Adicionalmente, en algunos países se pueden lograr ahorros sustanciales en los costos de operación al generar enfriamiento durante las horas donde las tarifas de electricidad son más bajas (generalmente en las noches) y reducir o eliminar los cargos por demanda en horas pico.
FACTORES QUE FAVORECEN LA IMPLEMENTACIÓN DE ESTOS SISTEMAS
Algunos factores que favorecen la implementación de un sistema de climatización con almacenamiento térmico de frío son:
- La estructura de tarifas de energía local incluye cargos por alta demanda, un diferencial significativo entre las tarifas dentro y fuera de las horas pico, descuentos especiales o incentivos para instalaciones con almacenamiento térmico de frío.
- El almacenamiento térmico de frío puede ayudar a cumplir con los requerimientos locales de ahorro de energía en los edificios.
- La carga térmica máxima del edificio es significativamente mayor que la carga térmica promedio. Este perfil de carga térmica es común para la mayoría de las aplicaciones industriales y no industriales.
- Cuando un sistema de climatización existente requiere una expansión.
- Se cuenta con disponibilidad de un tanque existente adecuado para el uso de almacenamiento térmico de frío.
- Se necesita enfriamiento para una aplicación en una región remota o país donde el equipo de refrigeración es extremadamente costoso.
- Donde la energía eléctrica disponible en el sitio es limitada.
- Cuando se requiere capacidad de enfriamiento redundante o de respaldo.
- En casos donde se desea una mayor utilización de fuentes de energía renovables.
- Cuando se consideran energías renovables, el almacenamiento térmico de frío se puede utilizar para reducir el impacto de la intermitencia de la energía eólica y solar.
- Se necesita cubrir las necesidades de refrigeración en casos de emergencia para los centros de datos.
- Cuando los sistemas de enfriamiento grandes tienen cargas pequeñas ocasionales que de otro modo requerirían el uso de chillers pequeños.
- Dondequiera que se estén considerando otros tipos de almacenamiento de energía, como las baterías.
El almacenamiento térmico de frío permite que la planta de enfriamiento se reduzca de tamaño porque la capacidad almacenada se puede utilizar para satisfacer las cargas térmicas máximas. Las cargas térmicas de enfriamiento de los edificios de oficinas frecuentemente alcanzan un nivel máximo del doble o más que la carga promedio diaria y, la mayoría de las instalaciones comerciales y educativas también tienen perfiles de carga favorables para el almacenamiento térmico de frío.
Edificios como iglesias, instalaciones deportivas y de entretenimiento, centros de convenciones y algunos procesos industriales pueden lograr beneficios particulares implementando este tipo de sistemas. Cuanto mayor sea la relación entre la carga térmica máxima y la carga térmica promedio, mayor será la reducción potencial en la capacidad de enfriamiento requerida utilizando un sistema de almacenamiento térmico de frío.
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