Análisis comparativo experimental de sistemas de refrigeración por absorción de vapor integrados con energía solar térmica y fotovoltaica para refrigeración sostenible de bajo PCA bajo condiciones tropicales

Por qué importa una refrigeración más limpia

Mantener los alimentos frescos y los medicamentos seguros depende cada vez más de neveras y cámaras frigoríficas, especialmente en países cálidos y de rápido crecimiento como India. Sin embargo, la mayoría de los sistemas de refrigeración actuales funcionan con compresores que consumen mucha electricidad y utilizan gases que atrapan calor en la atmósfera. Este estudio explora un enfoque distinto: frigoríficos alimentados por el sol que dependen principalmente del calor en lugar de la electricidad y usan fluidos de bajo potencial de calentamiento global, ofreciendo una vía para ampliar la refrigeración sin agravar el cambio climático.

Dos caminos solares hacia la misma cámara fría

Los investigadores se centraron en una tecnología llamada refrigeración por absorción de vapor, que sustituye el compresor eléctrico habitual por un ciclo químico impulsado por calor. En lugar de un motor potente que comprime un refrigerante, el calor de una fuente externa hace que un par líquido–vapor recorra un ciclo de evaporación y absorción para producir frío. Dado que la entrada principal es calor a baja temperatura, estos sistemas pueden alimentarse con fuentes renovables como la energía solar o el calor residual de motores, y pueden funcionar con fluidos más respetuosos con el medio ambiente que muchos frigoríficos convencionales.

Construcción de sistemas de prueba alimentados por el sol

Para ver cómo operar mejor este tipo de sistema en condiciones tropicales reales, el equipo construyó dos versiones alrededor de la misma pequeña nevera por absorción usando una mezcla de amoníaco–agua. En la primera versión, un colector solar térmico de placa plana calentó agua, que luego circuló por un intercambiador de calor de cobre envuelto alrededor del generador de la nevera, proporcionando el calor necesario para impulsar el ciclo de refrigeración. En la segunda versión, un panel solar modesto de 100 vatios alimentó electricidad a través de un regulador de carga hacia una batería, que suministró energía a un simple calentador eléctrico dentro del mismo generador. Al mantener la unidad frigorífica idéntica, el experimento aisló la cuestión: ¿es mejor recoger el sol como calor o como electricidad para este tipo de refrigeración?

Cómo funcionaron los sistemas bajo el sol tropical

Bajo cielo despejado en el sur de India, el colector solar térmico calentó el agua hasta casi 90 °C, suficiente para iniciar y mantener el ciclo de absorción. Este colector de placa plana alcanzó una eficiencia térmica media de alrededor del 35 por ciento durante el día. Acoplado a la nevera, enfrió la cámara de almacenamiento hasta aproximadamente 12 °C tras unas cuatro horas y media, adecuado para muchas frutas, verduras y otros perecederos en cámaras frigoríficas rurales. El conjunto solar-térmico-y-nevera alcanzó un coeficiente de rendimiento (una medida del frío producido dividido por la energía de entrada) de 0,14, modesto según los estándares convencionales pero logrado en gran parte con la luz solar disponible gratuitamente.

Comparando calor y electricidad procedentes del sol

La versión impulsada por fotovoltaica utilizó la misma luz solar para generar electricidad. Dado que los paneles solares son más sensibles a las nubes pasajeras y a pequeñas sombras que los colectores térmicos, su producción fluctuó más durante la tarde. Aun así, el panel sobredimensionado de 100 vatios y la batería mantuvieron la temperatura del generador mayormente entre 80 y 89 °C durante las horas de máximo sol. Este sistema enfrió la cámara un poco más, hasta unos 9 °C en algo más de tres horas, y entregó una calificación de rendimiento similar, con un coeficiente de rendimiento de 0,12 y una eficiencia de conversión eléctrica global en torno al 9 por ciento durante su periodo más estable.

Costo, practicidad e impacto rural

Al considerar el coste del equipo, la fiabilidad y la facilidad de mantenimiento, la opción simple de energía solar térmica resultó preferible. La unidad impulsada por placa plana fue más barata de construir, mecánicamente más simple y menos vulnerable a sombreados breves. Sin embargo, necesita un tanque bien aislado para almacenamiento de agua caliente para mantener la refrigeración después del anochecer. La versión fotovoltaica, en cambio, puede compensar períodos nublados y el funcionamiento nocturno con almacenamiento en batería, pero requiere más electrónica, mayor coste inicial y mantenimiento más especializado. No obstante, ambos enfoques demostraron ser técnicamente capaces de mantener el rango de 9–12 °C importante para proteger cosechas en aldeas fuera de la red eléctrica.

Qué significa esto para la refrigeración futura

Para el público general, la conclusión es que las neveras no tienen por qué depender de centrales que queman combustibles fósiles ni de gases que dañan el clima. Este estudio muestra que pequeños sistemas de absorción alimentados por el sol pueden proporcionar almacenamiento frigorífico útil en regiones rurales cálidas usando hardware modesto y fluidos de trabajo de bajo impacto. Los colectores solares térmicos ofrecen una opción rentable y robusta donde los presupuestos son ajustados y el sol es fuerte, mientras que los paneles solares brindan flexibilidad cuando la fiabilidad eléctrica o la copia de seguridad con baterías es más importante. Con mejoras adicionales en el diseño del sistema y en mezclas alternativas de refrigerantes, estos enfriadores por absorción impulsados por el sol podrían convertirse en una piedra angular de las cadenas frías con menor impacto climático, ayudando a agricultores, clínicas y hogares a mantener el frío sin calentar el planeta.

Cita: Selvaraj, D.A., Nadimuthu, L.P.R., Victor, K. et al. Experimental comparative analysis of solar thermal and photovoltaic integrated vapor absorption refrigeration systems for low-GWP sustainable cooling under tropical conditions. Sci Rep 16, 11709 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-47817-8

Palabras clave: refrigeración solar, refrigeración por absorción, almacenamiento frigorífico rural, refrigerantes de bajo PCA, energía renovable