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Curso de Análisis de Proyectos de Energía Limpia

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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.

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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
Objetivos
  • Revisar los fundamentos de los sistemasde Calentamiento Solar de Agua
  • Ilustrar las consideraciones clavepara el análisis de proyectos de Calentamiento Solar de Agua
  • Introducir el Modelo de Proyecto de Calentamiento Solar de Agua RETScreen®
qu ofrecen los sistemas de calentamiento solar de agua
¿Qué ofrecen los sistemas de Calentamiento Solar de Agua?
  • Agua Caliente Doméstica
  • Calor para Procesos
  • Calentamiento para Piscinas de Natación

…pero también…

    • Incrementa el almacenamiento de agua caliente
    • Extiende la temporada de natación (calentamiento de piscinas)

Centro de Conferencias, Bethel, Lesotho

Crédito Fotográfico: Vadim Belotserkovsky

Unidad Vecinal, Kungsbacka, Suecia

Crédito Fotográfico: Alpo Winberg/ Solar Energy Association of Sweden

componentes de los sistemas de calentamiento solar de agua
Componentes de los Sistemas de Calentamiento Solar de Agua

Esquema de Sistema deCalentamiento Solar de Agua

PanelFotovoltaico

Colectores Solares

Agua Caliente ala Casa

Circuito de Calentamientode Agua de Sifón Térmico

Caja deEmpalme

Suministro y Retornode Tuberías de Glicol

Tanque PrecalentadoAlmacena el AguaCalentada por el Sol

Agua Calentada por el Sol

TanqueEstándar

Bomba de Glicol

Suminsitrode Agua Fría

Drenaje de Sedimento

Intercambiadorde Calor

Crédito Fotográfico: NRCan

colectores solares no vidriados
Colectores Solares No Vidriados
  • Bajo Costo
  • Baja Temperatura
  • Robusto
  • Liviano
  • Calentamiento estacional de piscinas

Colector Solar No Vidriado

Ranuras de Medición de Flujo

Canal de Ingreso

Los Canales de Flujo Originan Flujos Uniformesa Través de los Tubos

2º Tubo Colector

Flujo Desdela Piscina

  • Baja presión
  • Pobre desempeño en climas fríos o con viento

Crédito Fotográfico: NRCan

colectores solares de placas vidriadas planas
Colectores Solares de Placas Vidriadas Planas
  • Costos moderados
  • Operación a más alta temperatura
  • Puede operar a la presión de agua del suministro principal de agua
  • Más pesado y más frágil

Vidriado

Recipiente

Placa Absorbente

Tubos Elevadores

Colectores

Asilamiento

Crédito Fotográfico: NRCan

colectores de tubo evacuado
Colectores de Tubo Evacuado
  • Costos más altos
  • Sin pérdidas deconvección
  • Alta temperatura
  • Climas cálidos
  • Frágil
  • La instalaciónpuede ser máscomplicada
  • La nieve ya no esproblema

Tubo Evacuado

Vapor y LíquidoCondensado dentrodel Tubo de Calor

PlacaAbsorbente

Tubo deCalor

Crédito Fotográfico : NRCan

Tubo Desarrollado y Fabricado en China

Crédito Fotográfico: Nautilus

calentamiento solar de agua en diferentes climas
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)

40% en Yellowknife, Canadá (62ºN)

32% en Varsovia, Polonia (52ºN)

51% en Harbin, China (46ºN)

67% en Sacramento, USA (39ºN)

39% en Tokio, Japón (36ºN)

78% en Marrakech, Marruecos(32ºN)

75% en Be’er-Sheva, Israel (31ºN)

81% en Matam, Senegal (16ºN)

59% en Puerto Limón, Costa Rica (10ºN)

59% en Yakarta, Indonesia (6ºS)

86% en Huancayo, Perú (12ºS)

69% en Harare, Zimbabwe (18ºS)

65% en Sydney, Australia (34ºS)

39% en Punta Arenas, Chile (53ºS)

ejemplos de sistemas de calentamiento solar de agua costos y beneficios
Ejemplos de Sistemas de Calentamiento Solar de Agua - Costos y Beneficios

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

Gas @ 0.50 $/m3

Gas @ 0.15 $/m3

Electricidad @ 0.15 $/kWh

Electricidad @ 0.05 $/kWh

Ahorros Anuales ($/m2)

Costo de la Energía ($/GJ)

Sistema No Vidriado para Piscina de natación solo para verano

Montreal, Canadá

1,5 GJ/m2

150 $/m2

consideraciones para un proyecto de calentamiento solar de agua
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 / operadorde 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
ejemplos australia botswana y suecia sistemas dom sticos de agua caliente
Ejemplos: Australia, Botswana y SueciaSistemas Domésticos de Agua Caliente
  • Conectado a la red, requiere un propietario que se encuentre comprometido
    • 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

Sistema de Sifón Térmico, Australia

Crédito Fotográfico: The AustralianGreenhouse Office

Casa para el Personal Médico en Área Rural, Botswana

Casas, Malmö, Suecia

Crédito Fotográfico: Marie Andrén, Solar Energy Association of Sweden

Crédito Fotográfico: Vadim Belotserkovsky

ejemplo estados unidos y canad sistemas de piscinas de nataci n
Ejemplo: Estados Unidos y CanadáSistemas de Piscinas de Natación
  • Colectores No Vidriados de bajo costo
    • 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
  • Colectores vidriados para calor durante todo el año
  • Los sistemas de filtración sirven como bomba

Sistema para Piscina, USA

Sistema para Piscina Comunal, Ontario, Canadá

Crédito Fotográfico: Aquatherm Industries/ NREL Pix

Crédito Fotográfico: NRCan

ejemplos grecia y canad sistemas comerciales industriales de agua caliente
Ejemplos: Grecia y CanadáSistemas 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

Operación de Acuacultura, Columbia Británica, Canadá

Hotel, Agio Nikolaos, Creta

Crédito Fotográfico: NRCan

Crédito Fotográfico: Regional Energy Agency of Crete/ISES

modelo de proyecto de calentamiento solar de agua retscreen
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 paraRETScreen® vs. 8.760 paramodelos de simulación horaria
  • Actualmente no cubiertos:
    • Cambios en cargas diarias de aguacaliente de servicio
    • Agua caliente de servicio autónomos
    • Sistemas sin almacenamiento tienen altas fracciones solares
    • Concentrador y Colectores solares integrados con rastreo del sol
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RETScreen®Cálculo de Energía de

Calentamiento Solar de Agua

Calcula lasvariables ambientales,incluyendo radiaciónsolar en el planodel colector

Calcula la energía solar que puede ser colectada

Agua caliente de Serviciosin almacenamiento

Agua caliente de Serviciocon almacenamiento

Piscinas de Natación

Evaluar requerimientos de energía de la piscina

Método “F-Chart”

Método deUtilizabilidad

Calcular la energía renovable entregada y requerimientos de calentamiento auxiliar

Ver el e-Libro

Análisis de Proyectos de Energía Limpia: RETScreen® Ingeniería y Casos

Capítulo de Análisis de Proyectos de calentamiento Solar de Agua

Otros cálculos:área de colector sugerida, requerimientos de bombeo, etc.

ejemplo de validaci n del modelo de proyecto de calentamiento solar de agua retscreen
Ejemplo de Validación del Modelo de Proyecto de Calentamiento Solar de Agua RETScreen®

RETScreen® comparado con:

  • WATSUN para sistemasdomésticos de agua caliente en Toronto, Canadá:

RETScreen

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%

  • ENERPOOL para piscina de verano de 48 m2 in Montreal, Canadá
    • 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%

RETScreen vs. Datos monitoreados de 10 sistemas domésticos de agua caliente en Guelph, Canadá

conclusiones
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
preguntas
¿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