El aire acondicionado suele pedir energía a gritos cuando el sol pega fuerte. Esa prisa crea un aumento en la demanda que sobrecarga la red, eleva los costos y, en ocasiones, provoca apagones. Existe una forma más inteligente de afrontar el calor. Los sistemas de refrigeración fuera de las horas pico trasladan ese trabajo pesado a la mitad de la noche, cuando la electricidad es barata y abundante.
No se trata sólo de ahorrar unos cuantos dólares en su factura mensual. Se trata de estabilizar la red eléctrica y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Las empresas de servicios públicos a menudo tienen que poner en funcionamiento plantas de respaldo sucias e ineficientes para satisfacer la demanda máxima. También compran energía a precios superiores de otras redes. Al trasladar la carga a las horas de menor actividad, ayuda a evitar estas medidas costosas y sucias. El resultado es una red más eficiente y un menor consumo de energía en general.
La mecánica del almacenamiento térmico
¿Cómo enfría un tanque de hielo su casa cuando hace 95 grados afuera? El concepto se basa en el almacenamiento de energía térmica (TES). El sistema utiliza electricidad para congelar agua dentro de tanques aislados especiales. Estos tanques contienen serpentines llenos de una mezcla de etilen o propilenglicol y agua. Esta mezcla se enfría hasta muy por debajo del punto de congelación durante la noche. Este proceso se llama carga.
Una vez que el agua está congelada, el sistema permanece en modo de espera. Se necesita muy poca energía para mantener el hielo frío hasta que llegue la luz del día.
Cuando sale el sol y el edificio se calienta, el aire acondicionado se activa. El glicol frío circula a través de los tanques llenos de hielo. Absorbe el calor del aire del edificio, manteniendo fresco el interior. A medida que el glicol circula, se calienta ligeramente y derrite parte del hielo. Este intercambio de calor por frío es el núcleo del proceso de enfriamiento. Al anochecer, el hielo se ha derretido y el sistema vuelve a cargarse. El enfriador congela el agua, preparando el sistema para el siguiente día caluroso.
La refrigeración fuera de las horas punta no sólo modifica la demanda. Crea un entorno de refrigeración estable que ofrece la misma capacidad con menos consumo total de energía.
Aplicaciones residenciales versus comerciales
Durante décadas, esta tecnología fue dominio de los grandes edificios comerciales. Los complejos de oficinas, hospitales y escuelas necesitaban enfriadores y tanques de gran tamaño. La modernización de la construcción existente era costosa y difícil. Se necesitaban espacios enormes para esos tanques.
Los tiempos han cambiado. Los sistemas más nuevos son más pequeños y más rentables. Están siendo diseñados específicamente para uso residencial. Estas modernas unidades pueden ir a casi cualquier lugar. Algunos están enterrados bajo tierra. Otros caben dentro de un garaje o sótano. Esta accesibilidad hace que el enfriamiento fuera de las horas pico sea viable para los propietarios que desean reducir los hábitos de acaparamiento de energía.
No todos los sistemas están construidos de la misma manera. Algunos complejos utilizan sistemas parciales. Estos abastecen sólo una parte de sus necesidades de refrigeración a partir del almacenamiento fuera de las horas punta. El resto proviene de enfriadoras que funcionan durante las horas pico. Estas configuraciones parciales tienen costos operativos más altos porque la energía de la red es costosa durante el día. Sin embargo, la inversión de capital inicial es menor. Puede dimensionar los enfriadores más pequeños, lo que hace que el equipo sea menos costoso.
¿Vale la pena la inversión?
El principal beneficio de esta tecnología es financiero. La mayor parte del ahorro proviene del aprovechamiento de tarifas energéticas más bajas durante la noche. Las tarifas de electricidad suelen seguir una estructura de tiempo de uso. Las tarifas fuera de las horas pico pueden ser significativamente más bajas que las tarifas pico. Si carga su banco de hielo cuando la energía es barata, podrá enfriar durante el día utilizando esa energía almacenada.
Pero aquí está el truco. El valor del enfriamiento fuera de las horas pico está ligado a cómo las compañías eléctricas venden energía hoy. Si las estructuras de tarifas cambian, esos ahorros podrían desaparecer. La ventaja monetaria no está en el hardware en sí. Está en el arbitraje de precios basados en el tiempo.
Antes de destrozar su sótano, consulte las tarifas de servicios públicos locales. ¿Tienen un diferencial pronunciado entre las horas pico y las horas pico? De lo contrario, la economía podría no cuadrar. La tecnología funciona independientemente de tu factura, pero los ahorros dependen completamente de la red.
Profundizaremos en los componentes específicos y cómo encajan en una configuración residencial en la siguiente sección.
Reducción del almacenamiento de hielo
Olvídese de los enormes tanques de polietileno que se ven en las plantas industriales. La nueva tecnología de refrigeración fuera de las horas punta se está reduciendo. Ahora puede instalar almacenamiento térmico en pequeños espacios comerciales e incluso en viviendas unifamiliares. ¿El objetivo? Mismo relieve de rejilla, huella más pequeña.
Dimensionar estas cosas no es mágico. Son matemáticas. Una tonelada de refrigeración equivale a 12.000 BTU por hora. Eso maneja aproximadamente 500 pies cuadrados de espacio. Si su edificio tiene 2500 pies cuadrados, se trata de una carga de 5 toneladas. Bastante simple. ¿Pero el hardware? Ahí es donde se pone interesante.
Tomemos como ejemplo el Ice Bear 50 de Ice Energy. Está diseñado para oficinas pequeñas o casas grandes. Lo atornillas al techo o lo divides. Se conecta a sus conductos existentes. No se requiere ningún trabajo intuitivo total. Almacena hasta 30 toneladas-hora de frío. Puede soportar una carga máxima de 5 toneladas. Ice Energy afirma que puede reducir la demanda máxima de energía en un 95% desde el primer día. El hecho de que estés haciendo hielo a las 3 a.m. no significa que tus facturas exploten a las 3 p.m.
Los costos varían. $4.000 en el extremo inferior. $18,000 si su configuración de HVAC es compleja. Depende de las características específicas de la instalación.
Reequipamiento sin dolor de cabeza
¿No está listo para reemplazar toda su unidad de aire acondicionado? IceCycle ofrece el modelo Retro. Está diseñado para modernizaciones. Funciona con instalaciones de techo o de sistema dividido. Utiliza su configuración actual para convertir a refrigeración fuera de horas pico. Menos invasivo. Instalación más rápida.
Entonces tienes CALMAC. Suelen tratar con grandes nombres como IBM, McDonald’s y Marriott. Pero se están trasladando a grandes zonas residenciales con el modelo ICE-BANK 1045 C. Es un tanque con capacidad para 45 toneladas-hora. Se trata de un almacenamiento importante para una casa grande o un edificio con varios inquilinos.
¿Por qué ahora? El dinero habla
¿Por qué molestarse? Dinero. En concreto, evitar los picos de precios.
Las empresas de servicios públicos están presionando mucho aquí. En lugares como el sur de California, las tarifas según el tiempo de uso te castigan por consumir energía durante las horas pico. Los cargos por demanda afectan duramente a las empresas. ¿Pero cambiar el guión? Algunas empresas de servicios públicos pagarán la factura del equipo. Ofrecen grandes descuentos en energía si cambia a horas valle. Es un incentivo financiero que realmente tiene sentido.
Los clientes residenciales no se quedan fuera. El precio por tiempo de uso se está convirtiendo en un estándar. A medida que aumentan las demandas de energía, espere más.
La fecha límite del R22
Aquí está el truco. A partir del 1 de enero de 2010, el refrigerante R22 quedará eliminado. Si su aire acondicionado usa R22, está funcionando con tiempo prestado. Necesitará R410A. Más ecológico. Pero el cambio es costoso. Si su evaporador o condensador necesita servicio, se enfrenta a una conversión costosa.
Este es el momento perfecto para buscar alternativas fuera de las horas pico. No se limite a reparar la fuga. Piensa en cómo enfrías el aire en primer lugar.
Techos frescos: un enfoque diferente
No todo el mundo quiere almacenar hielo. Algunos quieren reflejar el calor.
Tomemos como ejemplo el Proyecto Night Sky. Richard Bourn obtuvo una subvención del Departamento de Energía de EE. UU. para probar un sistema montado en el techo. Utiliza agua. El sistema rocía agua sobre el tejado por la noche. El aire fresco de la noche lo rocía. Durante el día, ese techo enfriado absorbe menos calor.
Lo probaron en tejados planos y con poca pendiente. ¿Resultados? La demanda máxima de refrigeración cayó entre un 50 y un 90%. Cinco sistemas analizados. Todos mostraron ganancias significativas.
¿La proyección? Podría duplicar la vida útil de su techo. Menos estrés térmico. Menos expansión y contracción.
No se trata sólo de ahorrar dinero. Se trata de repensar cómo definimos el poder. No siempre necesitamos más generación. A veces sólo tenemos que esperar a que llegue la noche.
Dónde profundizar
Si ya está hundido hasta las rodillas en el polvo de los paneles de yeso o mirando una hoja de cálculo de ofertas de contratistas, es posible que desee hacer una pausa por un segundo. La madriguera del conejo en la renovación del hogar es profunda. Aquí hay algunas áreas específicas que combinan bien con los conceptos de almacenamiento térmico que acabamos de cubrir:
- Cómo funcionan los planos de las casas : comprender el flujo de aire y la lógica espacial antes de derribar paredes.
- Cómo funcionan los materiales para techos : Dado que las barreras radiantes y el enfriamiento del cielo nocturno a menudo comienzan con la capacidad del techo para liberar calor.
- Cómo funciona Formica : si está buscando actualizaciones de superficies económicas mientras espera que se tomen las decisiones sobre HVAC.
- Cómo funcionan las encimeras de granito : porque probablemente reemplazará las encimeras mientras la casa esté fría y silenciosa.
- Instalación de bordes de ducha y bañera de fibra de vidrio : el proyecto de bricolaje más común para cuartos húmedos que no requiere cambios estructurales.
El código fuente
No sacamos estas cifras de la nada. Los datos sobre almacenamiento de energía térmica, refrigeración fuera de las horas pico y gestión de carga residencial provienen de una combinación de estudios gubernamentales, documentos técnicos de la industria y averías técnicas.
Las referencias clave incluyen informes del Departamento de Energía sobre tecnología de techos y potencial térmico. Observamos cómo sistemas como Icebank de Calmac y Ice Bear de Ice Energy en realidad almacenan frío en hielo para reducir la demanda máxima. También hay antecedentes sólidos sobre adopción residencial de Checket-Hanks Barb y Stephani L. Miller.
Para el aspecto financiero, Gregory H. Katz y Martin LaMonica desglosan la relación costo-beneficio. Si desea ver cómo esto se extiende más allá de la vivienda unifamiliar, consulte el proyecto Night Wind que prueba el almacenamiento de electricidad en almacenes.
¿La comida para llevar? Esto no es sólo teoría. Es ingeniería que ya ha sido probada en instalaciones, cimientos y hogares federales. El hardware existe. La pregunta es simplemente si su red puede soportarlo y si su billetera también.
