Curso de Análisis de Proyectos de Energía Limpia

1. 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.

2. 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®

3. ¿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

4. 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

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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)

9. 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

10. 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

11. 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

12. 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

13. 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

14. 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

15. 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.

16. 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

17. 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

18. ¿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