Sergio Díaz de Garayok energia berriztagarriekin elikatutako bero-ponpa termoelektriko baten modelo bat garatu du NUPen defendatutako tesian
Sergio Díaz de Garayo industria-ingeniariak Peltier moduluetan oinarritutako hozte sistema termoelektrikoaren erabilera ikertu du doktoretza-tesian konpresio zikloaren alternatiba gisa energia-eskari txikiko eraikinak klimatizatzeko. Zehazki, aire-aire bero-ponpa bat garatu du ingeniariak, Iruñeko apartamentu bat klimatizatzeko modukoa.
David Astrain Ulibarrena NUPeko Ingeniaritza Saileko katedraduna eta Álvaro Martínez Echeverri sail bereko irakaslea izan dira “Etxe pasiboen berokuntza eta klimatizazio termoelektrikoa fluxu bikoitzeko aireztapenaren bidez” izeneko tesiaren zuzendariak, eta bikain cum laude kalifikazioa lortu du.
Ikertzaileak azaldu duenez, eraikinek gero eta berokuntza gutxiago beharko dute eraikinen inguratzaileak hobetu ahala, eta hoztu, aldiz, gehiago hoztu beharko dira klima-aldaketaren ondorioz eta erabiltzaileek erosotasun handiagoa eskatuko dutelako. “Horretaz gainera, gure ekonomia deskarbonizatu egin beharko dugunez, erregai fosilen galdarak beste aukera batzuekin ordeztu beharko ditugu, hala nola bero-ponpekin”. Gaur egun merkatuan dauden bero-ponpa ia guztiek lurrun-konpresioaren zikloa erabiltzen dute, eta halako sistemen funtzionamendua konpresore batek bultzatutako hozgarri baten zirkulazioan dago oinarritua.
“Termoelektrizitateak abantaila handiak ditu lurrun-konpresioaren zikloarekin alderatuta —esan du ingeniariak—. Gailuek ez dute hozgarririk erabiltzen, eta ez dute atal mugikorrik; beraz, ez dute ez bibraziorik ez zaratarik sortzen. Sistema sendoak dira, mantentze-lan gutxikoak eta erraz erregulatzeko modukoak”. Horri dagokionez, ordea, “badu desabantaila bat lurrun-konpresioaren zikloaren aldean: errendimendu okerragoa duela. Alabaina, oztopo hori sistemaren bertuteek konpentsatzen dute teilatuan energia fotovoltaikoa sortzen duten energia-efizientzia handiko eraikinetan; izan ere, korronte zuzenean integratzeko modukoa da, elektrizitatea sortzen eta bateriatan gordetzen duten sistemetan”.
Doktoretza-tesiaren emaitzek erakusten dute ahalmen handiko teknologia dela passivhaus motako eraikinak, hau da, berokuntza-eskaria 10 W/m2 baino txikiagoa dutenak klimatizatzeko, bero-ponpa eta aireztapen-sistemaren bero-berreskuragailua konbinatuz, zeina ohikoak izaten baita halako eraikinetan. Modulu fotovoltaikoen funtzionamenduaren sinpletasuna gauza izan da teknologia hori lehiakor bihurtzeko produkzio elektrikorako turbinekiko lehian, eta, bide beretik, baliteke Peltier moduluak konpresoreen eta hozgarrien alternatiba bihurtzea leku jakin batzuk berotzeko eta hozteko, tesiaren emaitzek erakutsi dutenez.
Probatu den prototipoa
Tesian, ikertzaileak bero-ponpa bat diseinatu, eraiki eta aztertu du 100 m2-rainoko leku bat klimatizatzeko. Bero-ponpa gauza izan da leku horren tenperatura aireztapen-airearen bidez egokitzeko, gailua bero-berreskuragailuarekin integratuz.
NUPeko laborategietan egin zituzten prototipoaren probak, ganbera klimatiko batean. Neguko eta udako zenbait egoeratan probatu zuten, jauzi termiko, aire-emari eta elikatze-tentsio diferenteekin. “Probetako emaitzetatik abiatuta, modelo konputazional laster eta fidagarri bat garatu zuten, moduluetan gertatzen diren efektu termoelektrikoak eta bero-trukagailuen erresistentzia termiko aldakorra aireztapen-emariaren eta bero-fluxuaren arabera adierazten duena zenbait funtzionamendu-kondiziotan”. Hala, prototipoaren datu esperimentalekin baliozkotu egin ziren emaitzak, eta diseinua klima desberdinetarako optimizatu zuten 15 Peltier modulu erabiliz.
Azkenik, kasu pilotu bat aztertu zuten Iruñeko 74,3 m2-ko etxebizitza batean, zeina passivhaus motako apartamentu-bloke batean baitago. Ingeniariak proposatutako klimatizazio- eta aireztapen-sistemak erosotasun-kondizio egonkorrak mantentzen ditu neguan zein udan, modulu termoelektrikoen bidez erregulazio-sistema zehatza erabil baitaiteke. Sistemak kontsumitzen duen elektrizitatea 250 pikowatteko (Wp) 4 panel fotovoltaiko teilatuan instalatuz sortzen ahal da. Sistema hori lurrun-konpresioaren zikloko bero-ponpa batekin alderatu zuten gero. “Lurrun-konpresioaren zikloa % 20,9 eraginkorragoa da, baina aurrezki hori aisa konpentsatzen ahal da etxebizitza bakoitzean 250 Wp-ko beste panel fotovoltaiko batek sortzen duen energiarekin”.
Curriculum vitae laburra
Sergio Díaz de Garayok Industria Ingeniaritza ikasi zuen EHUn eta gero Energia Berriztagarrien Masterra Zaragozako Unibertsitatean – CIRCE. Gaur egun, ikerketa-proiektuen zuzendaria da CENEReko Eraikitzeko Energiaren Sailean (Energia Berriztagarrien Zentro Nazionala), bai eta Passivhaus Eraikinen Plataformaren(PEP) eta inBiot “start-up” enpresaren fundatzaileetako bat ere. Era berean, SMART CITIESen (SCC01-H2020 2017) STARDUST proiektuaren zuzendari teknikoa da, eta IEA-EBC ANNEX 83ren STDko liderretako bat PEDen definiziorako (energia positiboko distrituak).