Análisis de Proyectos de
Calentamiento Solar de Agua
Curso de Análisis de Proyectos de Energía Limpia
Colectores de Placas Vidriadas Planas, Ontario, Canadá
Crédito Fotográfico: NRCan
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.
Objetivos
• Revisar los fundamentos de los sistemas
de Calentamiento Solar de Agua
• Ilustrar las consideraciones clave
para el análisis de proyectos de
Calentamiento Solar de Agua
• Introducir el Modelo de Proyecto de
Calentamiento Solar de Agua RETScreen®
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.
¿Qué ofrecen los sistemas de
Calentamiento Solar de Agua?
• Agua Caliente
Doméstica
Centro de Conferencias, Bethel, Lesotho
• Calor para Procesos
• Calentamiento para
Piscinas de Natación
…pero también…
Crédito Fotográfico: Vadim Belotserkovsky
Unidad Vecinal, Kungsbacka, Suecia
 Incrementa el
almacenamiento de agua
caliente
 Extiende la temporada de
natación (calentamiento
de piscinas)
Crédito Fotográfico: Alpo Winberg/ Solar Energy Association of Sweden
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.
Componentes de los Sistemas de
Calentamiento Solar de Agua
Panel
Fotovoltaico Colectores Solares
Esquema de Sistema de
Calentamiento Solar de Agua
Agua Caliente a
la Casa
Caja de
Empalme
Suministro y Retorno
de Tuberías de Glicol
Bomba de Glicol
Intercambiador
de Calor
Tanque
Precalentado
Almacena el Agua
Calentada por el
Sol
Drenaje de
Sedimento
Agua Calentada por el Sol
Circuito de Calentamiento
de Agua de Sifón Térmico
Tanque
Estándar
Suminsitro
de Agua
Fría
Crédito Fotográfico: NRCan
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.
Colectores Solares No Vidriados
•
•
Baja Temperatura
•
Robusto
•
Liviano
•
Calentamiento
estacional de piscinas
•
Baja presión
•
Colector Solar No Vidriado
Bajo Costo
Ranuras de Medición de Flujo
Canal de Ingreso
Los Canales de Flujo
Originan Flujos Uniformes
a Través de los Tubos
2º Tubo Colector
Flujo Desde
la Piscina
Pobre desempeño en climas fríos o con viento
Crédito Fotográfico: NRCan
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.
Colectores Solares de Placas
Vidriadas Planas
•
Costos moderados
•
Operación a más alta
temperatura
•
•
Vidriado
Recipiente
Puede operar a la
presión de agua del
suministro principal de
agua
Placa
Absorbente
Más pesado y más
frágil
Tubos
Elevadores
Colectores
Asilamiento
Crédito Fotográfico: NRCan
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.
Colectores de Tubo Evacuado
•
Costos más altos
•
Sin pérdidas de
convección
•
Alta temperatura
•
Climas cálidos
•
Frágil
•
•
La instalación
puede ser más
complicada
La nieve ya no es
problema
Tubo Evacuado
Vapor y Líquido
Condensado dentro
del Tubo de Calor
Placa
Tubo de Absorbente
Calor
Crédito Fotográfico : NRCan
Tubo Desarrollado y Fabricado en China
Crédito Fotográfico: Nautilus
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.
Calentamiento Solar de Agua en
Diferentes Climas
•
Para cada sistema de calentamiento solar de agua con 6 m2 de
colector vidriado, una demanda de 300 l/día de agua caliente a 60ºC y
300 l de almacenamiento, la fracción solar es:
21% en Tromsø, Noruega (70ºN)
81% en Matam, Senegal (16ºN)
40% en Yellowknife, Canadá (62ºN)
59% en Puerto Limón, Costa Rica (10ºN)
32% en Varsovia, Polonia (52ºN)
59% en Yakarta, Indonesia (6ºS)
51% en Harbin, China (46ºN)
86% en Huancayo, Perú (12ºS)
67% en Sacramento, USA (39ºN)
69% en Harare, Zimbabwe (18ºS)
39% en Tokio, Japón (36ºN)
65% en Sydney, Australia (34ºS)
78% en Marrakech, Marruecos(32ºN)
39% en Punta Arenas, Chile (53ºS)
75% en Be’er-Sheva, Israel (31ºN)
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.
5
15
Electricidad @ 0.15 $/kWh
Gas @ 0.50 $/m3
Electricidad @ 0.05 $/kWh
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Gas @ 0.15 $/m3
2
2) )
AnnualAnuales
Savings
($/m
($/m
Ahorros
Ejemplos de Sistemas de Calentamiento
Solar de Agua - Costos y Beneficios
25
Costo
de laofEnergía
($/GJ)
Cost
energy
($/GJ)
Sistema No Vidriado para Piscina de
natación solo para verano
Montreal, Canadá
1,5 GJ/m2
150 $/m2
35
45
Sistema vidriado para todo el
año (con almacenamiento)
La Paz, Bolivia
2,2 GJ/m2
400 $/m2
Sistema de tubo evacuado
para todo el año
(con almacenamiento)
Copenhague, Dinamarca
1,8 GJ/m2
1.000 $/m2
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.
Consideraciones para un Proyecto de
Calentamiento Solar de Agua
•
Factores para proyectos exitosos:
 Gran demanda de agua caliente para reducir la importancia de los costos fijos
 Altos costos de energía (como en lugares donde no
se dispone de gas natural)
 Suministro de energía convencional no confiable
 Fuerte Interés en el medio ambiente del propietario / operador
de la edificación
•
Cargas diurnas de agua caliente requieren menos almacenamiento
•
Sistemas estacionales de bajo costo pueden ser financieramente
preferibles a sistemas de mayor costo para todo el año
•
El mantenimiento es similar al de cualquier sistema de cañerías, pero el
operador debe estar comprometido a realizar a tiempo las reparaciones
y los mantenimientos
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.
Ejemplos: Australia, Botswana y Suecia
Sistemas Domésticos de Agua Caliente
•
Conectado a la red, requiere un propietario que
se encuentre comprometido
Sistema de Sifón Térmico, Australia
 Puede tener largos períodos de retorno de la inversión
cuando los precios de la energía son bajos
 El sistema provee el 20 al 80% de agua caliente
•
Sin conexión a la red donde el suministro de
energía sea poco confiable
Casas, Malmö, Suecia
Crédito Fotográfico: Marie Andrén, Solar Energy Association of Sweden
Crédito Fotográfico: The Australian
Greenhouse Office
Casa para el Personal Médico en Área Rural, Botswana
Crédito Fotográfico: Vadim Belotserkovsky
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.
Ejemplo: Estados Unidos y Canadá
Sistemas de Piscinas de Natación
•
Colectores No Vidriados de bajo costo
•
Colectores vidriados para calor durante
todo el año
Los sistemas de filtración sirven como
bomba
•
 Piscinas para verano en climas fríos
 Extiende la temporada en climas cálidos
 Para uso en verano en piscinas para todo el año
en climas fríos
 Puede tener períodos de retorno de la inversión
de 1 a 5 años
Sistema para Piscina, USA
Sistema para Piscina Comunal, Ontario, Canadá
Crédito Fotográfico: Aquatherm Industries/ NREL Pix
Crédito Fotográfico: NRCan
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.
Ejemplos: Grecia y Canadá
Sistemas Comerciales/Industriales de
Agua Caliente
•
Hoteles/moteles, departamentos y edificios de oficinas
•
Centros de salud y hospitales
•
Lavado de carros, lavanderías, restaurantes
•
Instalaciones deportivas, escuelas, instalaciones de duchas
•
Acuacultura, otras pequeñas industrias
Hotel, Agio Nikolaos, Creta
Crédito Fotográfico: Regional Energy Agency of Crete/ISES
Operación de Acuacultura, Columbia Británica, Canadá
Crédito Fotográfico: NRCan
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.
Modelo de Proyecto de Calentamiento
Solar de Agua RETScreen®
•
Análisis de producción de energía de todo el mundo, de costos
de ciclo de vida y de reducciones de emisiones de gases de
efecto invernadero
 Vidriados, no vidriados, y tubo evacuado
 Piscinas de natación en interiores o
exteriores (con o sin cubierta)
 Sistemas de agua caliente de servicio
(con o sin almacenamiento)
•
Solo 12 puntos de datos para
RETScreen® vs. 8.760 para
modelos de simulación horaria
•
Actualmente no cubiertos:
 Cambios en cargas diarias de agua
caliente de servicio
 Agua caliente de servicio autónomos
 Sistemas sin almacenamiento tienen
altas fracciones solares
 Concentrador y Colectores solares integrados con rastreo del sol
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.
RETScreen®
Cálculo de Energía de
Calentamiento Solar de Agua
Calcula las
variables ambientales,
incluyendo radiación
solar en el plano
del colector
Calcula la energía
solar que puede ser
colectada
Agua caliente de Servicio Agua caliente de Servicio
sin almacenamiento
con almacenamiento
Método
“F-Chart”
Método de
Utilizabilidad
Capítulo de Análisis de Proyectos de calentamiento
Solar de Agua
Evaluar
requerimientos de
energía de la
piscina
Calcular la
energía renovable
entregada y
requerimientos de
calentamiento
auxiliar
Ver el e-Libro
Análisis de Proyectos de Energía Limpia:
RETScreen® Ingeniería y Casos
Piscinas de
Natación
Otros cálculos:
área de colector sugerida,
requerimientos de bombeo,
etc.
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.
Ejemplo de Validación del Modelo de Proyecto
de Calentamiento Solar de Agua RETScreen ®
RETScreen® comparado con:
WATSUN para sistemas
domésticos de agua caliente en
Toronto, Canadá:
WATSUN
Dif.
Radiación incidente (GJ)
24,34
24,79
-1,8%
Carga (GJ)
19,64
19,73
-0,5%
Energía Entregada (GJ)
8,02
8,01
0,1%
Tiempo de operación de
la bomba (h)
1,874
1.800
4,1%
•
3000
R E T S creen predicted ann ual solar energy delivered
(kW h)
•
RETScreen
2500
ENERPOOL para piscina de
verano de 48 m2 in Montreal,
Canadá

2000
•
1500
RETScreen vs. Datos
monitoreados de 10 sistemas
domésticos de agua caliente
en Guelph, Canadá
1000
500
500
1000
1500
2000
2500
M e a s u re d a n n u a l s o la r e n e rg y d e live re d (k W h )
3000
Energía requerida dentro del 2%
Datos monitoreados de una
piscina de verano de 1.200 m2 en
Möhringen, Alemania

Energía requerida dentro del 3%
y producción de energía solar
dentro del 14%
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.
Conclusiones
•
Colectores no vidriados, vidriados y de tubo evacuado provén agua
caliente para muchos usos y cualquier clima
•
La demanda significativa de agua caliente, altos costos de energía, y
un fuerte compromiso de parte del propietario/operador son factores
importantes de éxito
•
RETScreen® calcula:
 La carga de agua caliente de servicio y la carga de piscina de natación
 El Desempeño de los sistemas solares de piscina de natación y agua caliente de
servicio con y sin almacenamiento
•
RETScreen® es un análisis anual con cálculo de recursos mensuales
que pueden lograr precisión comparable a modelos de simulación
horaria
•
RETScreen® puede brindar significativos ahorros de costos en estudios
de factibilidad preliminares
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.
¿Preguntas?
Módulo de Análisis de Proyectos de Calentamiento Solar de Agua
RETScreen® International Curso de Análisis de Proyectos de Energía Limpia
Para mayor información por favor visite el sitio web RETScreen® en
www.retscreen.net
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.
Descargar

Análisis de Proyectos de Calentamiento Solar de Agua