ESTUDIO TÉCNICO-ECONÓMICO DE UNA INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA EN UN POLIDEPORTIVO

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1 ESTUDIO TÉCNICO-ECONÓMICO DE UNA INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA EN UN POLIDEPORTIVO Autr: Cañiban Cerez, Sergi Directr: Gnzález del Hierr, Francisc RESUMEN DEL PROYECTO El presente pryect tiene pr bjetiv llevar a cab un estudi técnic-ecnómic de una instalación slar térmica en un Plideprtiv Municipal de la Cmunidad de Madrid. Este plideprtiv tiene una demanda térmica anual de kwh, distribuida en tres partes según cuál es su cnsum: calefacción ( kwh), agua caliente sanitaria ( kwh) y calentamient de piscinas ( kwh). Esta demanda es cubierta actualmente mediante la cmpra de gas natural a la red general. La instalación slar debe ser capaz de cubrir parte esta demanda térmica, de tal manera se minimice el cste de cmpra de gas natural más el cste de la instalación slar. Sin embarg, el plideprtiv tiene las limitacines: a priri, la superficie dispnible para la instalación es un área de 300 m 2 situads sbre la cubierta de un edifici. N bstante, tenems la pción de llegar hasta 500 m 2 si utilizams un slar del prpi plideprtiv de 200 m 2, per este slar se encuentra lejs del edific, pr l que el mntaje de la instalación dbla su cste. Estas restriccines van a dar lugar varias pcines de instalación. Además, en este estudi se ha querid indagar en las tecnlgías existentes en energía slar térmica, pr l que se han evaluad las pcines de instalación anterires cn ls ds tips de tecnlgías más usadas en las aplicacines de media-baja temperatura cm la nuestra: el clectr de placa plana y el clectr de tubs de vací. Para la selección de ls clectres se ha realizad una petición de fertas a diferentes distribuidres y una búsqueda en Internet que ha dad cm resultad un cnjunt de mdels de clectres de ambas tecnlgías de ls cuales hems seleccinad un

2 mdel de cada una. El criteri de selección ha sid el escger el más representativ de cada tecnlgía, es decir, un clectr cn un preci medi y unas especificacines técnicas nrmales, ya que el prpósit de este pryect n es evaluar las diferentes marcas mdels, sin cmparar ambas tecnlgías. Ests mdels de clectres sn: el clectr de placa plana Vitsl 100 s2,5 de la marca Viessman y el clectr de tubs de vací Calpak 20VT. Una vez hechas estas cnsideracines, se han prpuest cinc tips de instalacines: Opción 1: Superficie dispnible de 300 m 2 Clectr de placa plana. Opción 2: Superficie dispnible de 300 m 2 Clectr de tubs de vací. Opción 3: Cubrir una demanda equivalente al calentamient de piscinas en Juni Clectr de placa plana. Opción 4: Cubrir una demanda equivalente al calentamient de piscinas en Juni Clectr de tubs de vací. Opción 5: Cubrir la máxima demanda psible (Superficie de 500 m 2 ) - Clectr de tubs de vací. Del estudi técnic inicial Análisis de la superficie clectra, se ha descartad la Opción 4 puest que en ella se fija una misma prducción slar para ambas tecnlgías y, puest que ls clectres de tubs de vací sn más cars que ls de placa plana, esta pción siempre es mens interesante que la Opción 3. Las cuatr alternativas restantes han sid smetidas al estudi ecnómic. El resultad de este estudi es la selección de la pción de instalación más rentable. Y el criteri de rentabilidad usad es el del máxim TIR, y el hriznte de estudi, 20 añs ya que ésta es la vida media de ls clectres slares. Para hallar el TIR de cada pción hems calculad la inversión inicial en cada tip de instalación. Ésta ha sid btenida teniend en cuenta las ayudas a la inversión prpuestas pr la Cmunidad de Madrid mediante la ORDEN 86/2006, del 12 de ener, de la Cnsejería de Ecnmía e Innvación Tecnlógica, pr la que se regula la cncesión de ayudas para la prmción de las energías renvables.

3 Ls flujs de caja en este cas sn ls ahrrs anuales btenids. Para su cálcul, primer hems btenid la factura térmica sin la instalación del plideprtiv, para l cual ha sid necesari ahndar en la ORDEN ITC/4101/2005, de 27 de diciembre, pr la que se establecen las tarifas de gas natural. Psterirmente hems btenid la factura térmica cn cada pción de instalación y, restada a la antigua, tenems ls ahrrs anuales, que se extienden a l larg de 20 añs. Una vez btenida la TIR del Pryect de cada pción, la mayr crrespnde a la Opción 1: Superficie dispnible de 300 m 2 Clectr de placa plana y es de un 12,9%. Pr tant, ésta es la pción seleccinada. Esta pción tiene las siguientes características: una inversión de y un ahrr anual de (crrespndiente a una prducción slar de kwh), l que supne cubrir aprximadamente un 3,78% de la demanda del plideprtiv. Pr últim, se ha evaluad la financiación del pryect a través de una entidad bancaria, la cual ns frece un préstam del 60% de la inversión inicial ( ) a un interés del 4,25%, btenid de un EURIBOR del 3,25% más un 1% impuest pr el banc. Cn estas cndicines, tenems que la nueva TIR, la TIR de ls Fnds Prpis, es de un 19%, el plaz de recuperación de la inversión es de 8,8 añs y la inversión que tiene que realizar el plideprtiv es de Cncluids ls cálculs, el plideprtiv va a satisfacer su demanda térmica a partir de 2006 de la siguiente manera: el 96% a través de la cmpra de gas natural, l que supne un cste de (crrespndientes a kwh) y un 4% a través de la energía calrífica que aprta la instalación que, pr supuest, es gratis y crrespnde a kwh. La nueva factura térmica del plideprtiv va a ser, pr tant, de ess A la vista de ls resultads, las cnclusines de este pryect sn las siguientes: 1. La energía slar presenta tdavía muchs prblemas en cuant a su aprvechamient. Est se pne de manifiest en el pryect en que tan sl el 4% de la demanda térmica del plideprtiv es cubierta cn la instalación más rentable de tdas. 2. Aún así, la inversión en este tip de instalacines asegura una buena rentabilidad respect a las rentabilidades que frece, pr ejempl, el dispner

4 de diner en las entidades bancarias. Estas tienen plazs de recuperación muy grandes, per sn muy seguras. 3. Ls clectres de tubs de vací n resultan rentables para este tip de aplicacines. TECHNICAL AND ECONOMIC RESEARCH FOR A SOLAR- THERMAL PLANT IN A SPORTS CENTRE The aim f this prject is t develp a technical and ecnmic study fr a thermal-slar plant in a Sprts Centre f Madrid. This sprts centre cnsumes kwh thermal energy. It is divided up in three grups: kwh fr heating, kwh fr warm running water and kwh fr indr swimming pl heating. This cnsumptin is actually satisfied buying natural gas t the general netwrk. The slar plant must be able t satisfy a part f this cnsumptin, minimizing the natural gas cst purchase plus the installatin cst. The sprts centre impses us sme restrictins: the available area fr the installatin has 300 m 2 placed n the rf f a building. Nevertheless, this area culd be 500 m 2 if we use a plt f land placed far frm the building, but in this case the assembly f the installatin csts duble. We will have sme installatin ptins as a result f this restrictins. Mrever, we want t research different slar energy technlgies, s all f these installatin ptins have been evaluated with the tw mst used technlgies in medium-lw temperature applicatins: flat plate slar cllectrs and vacuum tubes slar cllectrs. In rder t select the cllectrs, sme cmpetitive tenders t different brands have been made, and an Internet search has been carried ut, t. This has resulted in a list f many cllectrs f bth technlgies and a cllectr f each technlgy has been selected. The selected cllectrs are: flat plate slar cllectr Vitsl 100 s2,5, f Viessman brand, and vacuum tubes slar cllectr Calpak 20VT.

5 The next pint is the Neat Area Analysis. Five ptins f installatin have been evaluated in it: Optin 1: 300 m 2 f available area with flat plate slar cllectrs. Optin 2: 300 m 2 f available area with vacuum tubes slar cllectrs. Optin 3: T satisfy a demand equal t the indr swimming pl heating in June with flat plate slar cllectrs. Optin 4: T satisfy a demand equal t the indr swimming pl heating in June with vacuum tubes slar cllectrs. Optin 5: T satisfy the maximum pssible cnsumptin (available area f 500 m 2 ) with vacuum tubes slar cllectrs. As a result f this analysis Optin 4 has been discarded because it sets the same slar prductin fr bth technlgies. This energy is the same fr bth technlgies and vacuum tubes slar cllectrs are mre expensive than flat plate slar cllectrs. Therefre, Optin 4 will always be less prfitable than Optin 3. The ther fur ptins have been subjected t the Viability Study. As a result f this study we have selected the mst prfitable installatin ptin. We have used TIR as a criterin f prfitability and 20 years as a study hrizn, since this is the average life f many slar cllectrs. In rder t btain each ptin TIR, we have first calculated the initial investment (the price f the plant) f different ptins. In this calculatin we have included subsidies frm the Madrid Cmmunity, accrding t ORDER 86/2006, f 12 th f January, f Ecnmy and R+D Ministry. This law regulates subsidies fr renewable energies. In this case, cash-flws are the annual savings btained with the plant. At first, we have calculated the thermal energy bill f the sprts centre withut the installatin by the ORDER ITC/4101/2005, f 27 f December, fr which natural gas tariffs are established. Later, we have btained the thermal energy bill fr every ptin. S, we subtract the ld bill frm new bill and we have the annual saving. This saving will be the same thrugh ut the next 20 years.

6 Once we have btained Prject TIR f each ptin, the largest is the ne fr Optin 1: 300 m 2 f available area with flat plate slar cllectrs. It amunts t 12,9%. The characteristics f Optin 1 are: f initial investment and f annual saving (crrespnding t kwh f slar prductin). This wuld satisfy 3,78% f the sprts centre s cnsumptin. Finally, we have evaluated t finance the plant with a lan f 60% f the initial investment ( ) at an interest rate f 4,25% (3,25% frm EURIBOR and 1% frm bank). With the lan, the TIR f Own Funds is 19%, the payback is 8,8 years and the new investment is In cnclusin, since 2006, the sprts centre will satisfy its cnsumptin in this way: a natural gas purchase f 96% ( crrespnding t kwh) and a 4% satisfied by the slar plant ( kwh). That is why the new annual thermal energy bill will be f The mst imprtant cnclusins f this prject are: 1. Slar energy perfrmance still has many prblems. In this prject, we can see this prblems in that nly the 4% f the cnsumptin is satisfied by the mst prfitable installatin ptins. 2. Even s, t invest in this kind f plant gives us a gd prfitability in cmparisn with thers which banks ffer, fr example. These kind f plants have very lng paybacks but they are very safe t. 3. Vacuum tubes slar cllectrs are nt prfitable fr these kind f plants in which temperature is nt high enugh.