HEAT POWER BOX

Artículos científicos

• Ordóñez, J.; Díaz de Garayo, S.; Martínez, Á.; Algarra, F.; Astrain, D. Design and Analysis of a Two-Stage Cascade System for Heating and Hot Water Production in Nearly Zero-Energy Buildings Using Thermoelectric Technology. Buildings 2024, 14, 3988.

Comunicaciones en congresos

• 40th International & 20th European Conference on Thermoelectrics, Cracovia (Polonia) 30/6-4/7, 2024.
  “Experimental development of a 4 kW thermoelectric heat pump for domestic use”.
• 14th National and 5th International Conference in Engineering Thermodynamics, Zaragoza (Spain). 4-6/06/2025. Design and Analysis of a Two-Stage Thermoelectric Heat Pump for Heating and Hot Water Production in a Passive House.

Gero eta energia-eraginkortasun handiagoa eta deskarbonizazioko premia gehiago daude eraikuntzaren sektorean eta, horregatik, HEATPOWERBOX proiektuak konponbide berritzaile bat garatu du etxebizitzetan klimatizazioa jartzeko eta ur bero sanitarioa ekoizteko. Hiru urteko ikerketan, proiektuak erakutsi du bideragarria dela bero-ponpa termoelektrikoak erabiltzea lurrun-konpresioan oinarritzen diren ohiko bero-ponpen aukera gisa. Besteak ez bezala, bero-ponpa termoelektrikoek ez dute ez konpresorerik ez hozgarririk, eta horrek fidagarriagoak eta isilagoak egiten ditu. Gainera, oso erraz kontrolatzen dira eta eguzki-energia fotovoltaikoa bezalako energia-iturri berriztagarriekin erraz lotu daitezke.

Prototipo trinko eta modular bat garatu da, etxebizitza baten behar termikoak asetzeko aukera ematen duena berokuntza, hoztea eta ur bero sanitarioa emanez. Modu koordinatuan lan egiten duten 4 kW-eko bero-potentziako bi bero-ponpa termoelektriko ditu, eta horrek 8 kW-eko potentzia ematen du guztira. Sistemari saiakuntza asko egin zitzaizkion eta, horiei esker, simulazio-eredu bat baliozkotu eta kontrol-parametroak doitu ahal izan ziren. Etapa bakoitzaren azterketa xeheak erakutsi zuenez, sistemaren errendimendua, neurri handi batean, andelen arteko tarte termikoaren eta moduluei eragindako tentsioaren araberakoa da eta, beraz, kontrol-estrategia optimoak ezarri ahal izan ziren.

Bere jokabidea hainbat baldintzatan hobeto ulertzeko eta funtzionamendua optimizatzeko, garapen hau TrnSys ingurunean simulazio konputazionaleko eredu batekin osatu zen, aurreko prototipoaren datu esperimentalekin balioztatuta. Eredu horri esker, zehatz-mehatz aurreikus daiteke sistemak baldintza errealetan izango duen jokabidea, eta funtsezkoa izan da sistema aztertzeko eta hobetzeko.

Eredu konputazionalari esker, sistemaren jokabidea simulatu ahal izan da Passivhaus estandarraren pean ziurtatutako Nafarroako benetako etxebizitza batean, baita Europako erreferentziazko klimetan ere (Helsinki, Estrasburgo eta Atenas). Emaitzak oso onak izan dira: sistemak, neguan, etxebizitzaren barruko tenperatura 20 °C-tik gora mantentzen du denboraren % 99,8an; 43 °C-tik gorako ur bero sanitarioa eskaintzen du denboraren % 99,9an; eta 1,56ko errendimendu orokorreko koefizientea lortzen du, 4ko gailurrekin. Nahiz eta errendimendu orokorra lurrun-konpresio bidezko bero-ponpena baino txikiagoa izan, bero-ponpa termoelektrikoek funtsezko abantailak eskaintzen dituzte sendotasunari, jasangarritasunari eta kontrolatzeko erraztasunari dagokienez.

HEATPOWERBOX proiektuak erakutsi du bero-ponpa termoelektrikoak aukera bideragarria eta eraginkorra direla energia-kontsumo txikiko eraikinetarako. Teknologia bereziki egokia da fidagarritasuna, mantentze-lan txikiak eta energia berriztagarriak txertatzeko lehentasuna duten erabileretarako. Proiektuak etorkizunerako bi ikerketa-ildo ireki ditu: konpresio bidezko bero-ponpekin nahastea, errendimendu globala hobetzeko, eta sistema termoelektrikoak erabiltzea hotza eta/edo beroa sortzeko ohiko sistemen lagungarri. Nafarroako Unibertsitate Publikoaren, Energia Berriztagarrien Zentro Nazionalaren eta ADITECH Fundazioaren arteko lankidetzari esker, eta Nafarroako Gobernuaren laguntzarekin, HEATPOWERBOX proiektuak termoelektrizitatea klimatizazio garbiagoa, eraginkorragoa eta jasangarriagoa lortzeko bidean sortzen ari den teknologia gisa kokatzen lagundu du.