ALTERNATIVAS ENERGÉTICAS A LOS COMBUSTIBLES FÓSILES EN LA EDIFICACIÓN: GEOTERMIA, AEROTERMIA, BIOMASA, MICROCOGENERACIÓN Y SOLAR TÉRMICA

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1 ALTERNATIVAS ENERGÉTICAS A LOS COMBUSTIBLES FÓSILES EN LA EDIFICACIÓN: GEOTERMIA, AEROTERMIA, BIOMASA, MICROCOGENERACIÓN Y SOLAR TÉRMICA Oviedo, 12 de Abril de 2012

2 Segmento Performance Segmento Premium Una óptima distribución de marcas para los diferentes mercados y demandas del consumidor.

3 VAILLANT DE UN VISTAZO Vaillant es una compañía internacional tiene su central en Remscheid, Alemania Vaillant desarrolla y fabrica productos hechos a medida, sistemas y servicios para calefacción, refrigeración y agua caliente. El grupo cuenta con alrededor de empleados, 14 plantas de producción en 7 paises europeos Desde su fundación en 1874, Vaillant es una empresa familiar.

4 Nuestros productos han ganado muchos premios y reconocimientos actostor (Vaillant) atmocraft, vrnetdialog, ecotec and many more (Vaillant) auromatic 560 (Vaillant) geotherm heat pump (Vaillant) Test winner at Stiftung Warentest En los últimos 6 años el Grupo Vaillant ha ganado premios en más de 60 ocasiones

5 Vaillant España

6 Delegaciones Comerciales Central Bilbao (para todas las marcas y sociedades) Centro I+D Vitoria (Aire Acondicionado y bombas calor ) Oficinas Comerciales Vaillant Madrid Barcelona - Baleares Sevilla Valencia - Canarias Bilbao Valladolid - Galicia

7 AMPLIA GAMA DE PRODUCTOS

8 INDICE 1. Exigencias de la normativa. 2. Situación actual de las ayudas y subvenciones. 3. Bomba de calor geotérmica y aerotérmica. 4. Energía de la biomasa. Calderas pellets. 5. Tecnología de microcogeneración. 6. Energía solar térmica. 7. Ejemplos prácticos. Unifamiliar y multiviviendas. 8. Análisis Comparativo. Ventajas de cada tipo de energía.

9 EXIGENCIAS DE LA NORMATIVA Real Decreto 314/2006, 17 de marzo => Código Técnico de la edificación. Documento Básico HE. Ahorro de Energía Sección HE4: Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria ALTERNATIVAS PERMITIDAS 1. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA: DRENAJE AUTOMÁTICO O FORZADA. 2. OTRAS FUENTES DE ENERGÍAS RENOVABLE: BIOMASA, GEOTERMIA, (AEROTERMIA) 3. PROCESOS DE COGENERACIÓN: MICROCOGENERACIÓN. JUSTIFICACIÓN REDUCCIÓN ENERGÍA PRIMARIA Y EMISIONES CO 2

12 Por qué eficiencia energética?

13 Consumo de energía primaria en la UE Industría 28% Edificios 41% Calefacción y agua caliente en edificios 85% Tráfico 31% Electricidad 15% Source: Green Paper on Energy Efficiency or Doing More with Less, March 2006 Los mayores consumos de energía: la calefacción y el agua caliente en edificios

14 Claves para la máxima eficiencia energética y sostenibilidad Generación del máximo confort con el mínimo consumo energético en el edificio Minimización de las pérdidas mediante aislamiento y recuperación de calor Optimización del rendimiento a través de una correcta selección de los equipos generadores y unos correctos diseño y ejecución de la instalación Gestión del funcionamiento de la instalación basada en una regulación eficiente, rebajando a su vez las puntas de consumo Prolongación de la vida útil de las instalaciones en condiciones de máxima eficiencia mediante un adecuado mantenimiento de las mismas Selección de tecnologías renovables para la generación de calor y frío, como vía hacia la consecución de un proceso responsable y respetuoso con el medio ambiente, y hacia el cumplimiento de los objetivos marcados a nivel internacional Invertir para ahorrar y mantener el medio ambiente

15 La bomba de calor en el mercado global de climatización La climatización en el consumo doméstico El 75% del consumo energético se dedica a la climatización y el agua caliente Las diferentes fuentes de energía Aún existe mucho recorrido para las renovables Calefacción Refrigeración ACS Cocina Iluminación Electrodomésticos Carb Renovable Cal. distrito Eléctrico Otros Climatización tradicional Tecnologías maduras (calderas, calentadores, aire acondicionado). Combustibles fósiles. Edificios mal aislados. Sistemas del futuro Tecnologías nuevas (cogeneración, bomba de calor, sistemas híbridos). Consumo de energías renovables. Edificios que consumen menos. El rendimiento del generador de calor incide en el ahorro como ningún otro aparato doméstico. La electricidad se destaca entre las fuentes de energía por garantía y calidad de suministro, estabilidad en el precio y sostenibilidad.

16 BOMBA DE CALOR

17 Funcionamiento de la bomba de calor Expansión Intercambiador (condensador) Intercambiador (evaporador) Compresión TIPOS: AIRE-AIRE, AIRE-AGUA, AGUA-AGUA..

18 RENDIMIENTO DE LA BOMBA DE CALOR

19 BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA - Aprovechamiento del calor geotérmico de la capa superficial de la Tierra. - El calor proviene del centro del planeta (temperatura 4.200ºC aprox) y del Sol. 75% Energía del terreno 25 % Energía Eléctrica 100% Energía para climatizar -Fuente inagotable de energía para climatizar la vivienda, durante el día o la noche, en invierno o verano, sin importar las condiciones externas. FUENTE DE ENERGÍA RENOVABLE!!!

20 BOMBA DE CALOR DIFERENTES FUENTES DE CALOR DIFERENTES RENDIMIENTOS.

21 BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA COMPORTAMIENTO DEL SUBSUELO INICIO VERANO OTOÑO INVIERNO PRIMAVERA

22 Elementos de la instalación 1.SISTEMA DE CAPTACIÓN 2. G E N E R A D O R 3.SISTEMA PRODUCCIÓN ACS 3.SISTEMA EMISOR CLIMATIZACIÓN

23 VARIACIONES DEL COP Energy use ε (COP) T = 35 C T = 45 C T = 55 C Brine/ Water temp of geothermal system in C

24 VARIACIONES DEL COP

25 geotherm exclusive

26 Funcionamiento geotherm 4 bar, 2,5 C 14 bar, 67 C 10ºC 35ºC Circuito primario Circuito secundario TERRENO 7ºC 14 bar, 25 C 4 bar, 6,5 C Vivienda / ACS 30ºC 14 bar, 34 C 4 bar, -4 C

27 Leyenda: 1 Circuito impreso con conexiones ProE 2 Unidad de equilibrado energético con sonda exterior 3 Válvula diversora de A.C.S. 4 Resistencia de apoyo eléctrico 5 Presostatos 6 Bomba de circulación lado bomba de calor 7 Condensador intercambiador de placas 8 Compresor scroll 9 Válvula de expansión 10 Bomba circulación lado geotérmico 11 Evaporador intercambiador de placas 12 Conexiones flexibles, en el modelo sin tanque 13 Conexiones eléctricas 14 Serpentín de acero inoxidable 15 Cilindro de alta capacidad de acero inoxidable 16 Aislamiento del tanque en polietileno

28 geotherm exclusive Passive Cooling Válvula Frío - Calor 1 Válvula Calefaccion / ACS C 23 C Válvula Calefaccion / Passive Cooling 3 11 C 14 C 3

29 Panel de control Fácil de operar mediante girar y pulsar así como las indicaciones de texto iluminadas y explicadas Indicación y solicitud de: Presión y temperatura en el circuito de refrigeración y en el circuito de calefacción. Pantalla con el estado de la secuencia de fases del compresor y monitorización de la correcta secuencia de fases del suministrador principal. Indicación de averías y defectos en el pasado gracias al histórico de averías. Estado actual de los componentes y funciones que están operando: (resistencia eléctrica auxiliar, periodos de apagado, válvula de desescarche, bomba de calefacción, etc.) Indicación del rendimiento energético sobre el año Indicación de la energía medioambiental

30 KIT FRÍO-CALOR Vivienda Vivienda Evaporador Condensador Evaporador Condensador

31 BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA DISEÑO DEL SISTEMA DE CAPTACIÓN Punto de partida => la potencia del evaporador captadores horizontales ó verticales? => condiciones geológicas del emplazamiento, el espacio disponible y las características de la edificación. L Sondas[ m] = P P evaporador[ W] específica_ de_ extracción[ W / m] S colector _ geotérmico = 2 Pevaporador[ W] [ m ] 2 Pespecífica_ de_ extracción[ W/ m ]

32 BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA Configuraciones de instalación OPCIÓN 1: BOMBA DE CALOR DEPÓSITO DE INERCIA INTERACUMULADOR / DEPÓSITO DE ACS OPCIÓN 2: BOMBA DE CALOR DEPÓSITO DE INERCIA (allstor VPS) MÓDULO DE PRODUCCIÓN INSTANTÁNEO DE ACS (VPM 20/25 ó VPM 30/35)

33 AEROTERMIA

34 AEROTERMIA

35 AEROTERMIA Bombas de calor aire-agua partidas, con módulo de circuito refrigerante en unidad interior y evaporador aire-agua en unidad exterior. Unión de ambas mediante línea de agua glicolada enterrada. - Funcionamiento en condiciones extremas hasta -25ºC Mínimo nivel de potencia sonora en unidad exterior, con ventilador modulante, por lo que se ajusta a entornos exigentes en este aspecto. Nos permite evaporar a mayor temperatura por eso el hielo se forma con menor facilidad. (2-3 ºC por encima de gas refrigerante) La separación de las aletas dificulta la formación de puentes de hielo. Mayor facilidad de instalación. Ciclos de desescarche sin inversión de ciclo. Datos Remscheid : frecuencia desescarches 8h duración 12-15min. Diciembre Total 6kw/h. Tª ambiente -12ºC. Datos Vitoria: frecuencia desescarche 3/mes. Total 4,5kw/mes. Tª ambiente 2-3ºC.

36 AEROTERMIA

37 AEROTERMIA

39 BIOMASA

40 LOS PELLETS Ventajas de los PELLETS Económicas: Más económico que los combustibles fósiles. 2 kg. de pellets equivalen a 1 l. de gasoleo No existe tanta dependencia de terceros. Seguridad: El PELLET cuando se almacena no presenta riesgo de explosión. Comodidad: Ecológicas:

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42 ALMACENAMIENTO COMBUSTIBLE Características Pellets: 1kg = 5 kwh 1 m 3 = 650 kg 1 t = 500 l gasoil Ejemplo: para kwh/a se necesitan 4 t de pellets y un almacén de 6,15 m 3 de capacidad Vamos a dimensionar el silo entre 0,5 m 3 /kw y 0,9 m 3 /kw

43 CALDERA PELLETS

44 SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN DE PELLETS Diferentes formas de alimentación de la caldera : Manual A través de tornillo sinfín Succión por vacío

45 CALDERAS DE PELLETS. SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN. Existe un pequeño depósito de pellets al lado de la caldera que se llena de forma manual (sacos) - Depósito de disposición de 300 l / 195 kg de carga manual - Incluye sistema de regulación de pellets - Incluye grupo para el aumento de la temperatura de retorno

46 CALDERAS DE PELLETS. SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN. renervit VKP (carga manual) Depósito de pellets de 300 litros junto a la caldera Autonomía suficiente para aprox. 14 días (en función de la demanda) (obligatorio RITE) 1. Cladera de pellets renervit VKP Depósito de pellets de 300l 3. Contenedor de cenizas La ventaja de este sistema es que no es necesario un almacén de pelets separado. Una desventaja es que los pellets en saco son más caros

47 CALDERAS DE PELLETS. SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN. Para distancias de 1 a 5 Metros entre la renervit y el almacén de pellets 1 renervit 2 contenedores de cenizas 3 cabeza tractora con motor 4 sinfín flexible 5 sinfín flexible (como 4) 6 almacén de pellets 7 tomas de carga del silo 8 alfombra protectora (obligatoria)

48 CALDERAS DE PELLETS. SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN. Características Pellets: 1kg = 5 kwh 1 m 3 = 650 kg 1 t = 500 l gasoil ejemplo: para kwh/a se necesitan 4 t de pellets y un almacén de 6,15 m 3 de capacidad O lo que es lo mismo: 1 litro de gasóleo = 10kW/h 1kg de pellet = 5 kw/h 1 litro de gasóleo = 2 kg de pellets Vamos a dimensionar el silo entre 0,5 m 3 /kw y 0,9 m 3 /kw

49 CALDERAS DE PELLETS. SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN. Tubería de succión de hasta 25 metros entre la renervit y el silo 1 renervit 2 contenedores de cenizas 3 turbina de vacío 4 depósito intermedio 5 almacén de pellets 6 cabeza de descarga 7 tubería de succión 8 tubería de aire de retorno El radio mínimo de curvatura de los tubos es de 30 cm 9 sinfín de descarga (rígido) 10 tomas de llenado 11 alfombra de protectora

50 CALDERAS DE PELLETS. SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN. Montaje del tubo de transporte de pellets para superar alturas mayores

51 CALDERAS DE PELLETS. SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN.

52 CALDERAS DE PELLETS. ESQUEMAS. Esquema hidráulico Caldera de pellets con un circuito de calefacción, depósito inercia y preparación de ACS mediante depósito monovalente OJO KIT Tª MÍNIMA DE RETORNO DEPÓSITO DE INERCIA 30 L POR KW

53 CALDERAS DE PELLETS. ESQUEMAS.

54 CALDERAS DE PELLETS.

55 DEPÓSITOS MULTIENERGÍA

56 DEPÓSITOS MULTIENERGÍA Captadores solares Calefacción ACS HP Calderas Pellets

57 DEPÓSITOS MULTIENERGÍA SISTEMA allstor Descripción funcional del sistema allstor Válvulas de corte Válvula Bomba de carga Bomba de alta eficiencia Caudalímetro Sonda de presión Sonda de temperatura 3.) 3.) 3.) Sistema de Calefacción 3.) 4 vainas para 3 sondas en total 1.) Bomba de circulación (accesorio) 1.) 2.) Bomba de carga Caldera a Bomba Caldera Caudalímetro 3.) gas de calor pellets Sonda de temp. 2.) Mezcladora Uso optimizado de las fuentes de energía disponibles mediante estratificación y estrategias de regulación que utilizan válvulas mezcladoras, bombas de velocidad variable y sensores de caudal y temperatura VIDEO

58 CALDERAS DE PELLETS. ESQUEMAS. EJEMPLOS DE ESQUEMAS HIDRÁULICOS SISTEMA DE CALEFACCIÓN CON CALDERA DE PELLETS RENERVIT

60 TECNOLOGÍA DE LA MICROCOGENERACIÓN MOTOR DE COMBUSTIÓN A GAS generador ELECTRICIDAD Calor liberado PRODUCCIÓN DE ACS Y CALEFACCIÓN

61 TECNOLOGÍA DE LA MICROCOGENERACIÓN Reduce el consumo energético en más de 1/3. Reducen las emisiones de CO2 hasta en un 60%

62 TECNOLOGÍA DE LA MICROCOGENERACIÓN El 65 % de la energía primaria (gas) se utiliza para generar calor y el 25% para la generación de electricidad. El calor liberado por el motor a gas de 1 cilindro (273 cm3) es suficiente para calefactar una vivienda.

63 TECNOLOGÍA DE LA MICROCOGENERACIÓN Se adapta automáticamente a la demanda del edificio. Modos de funcionamiento: modo corriente o modo calor. Es capaz de gobernar una caldera de apoyo encargada de cubrir las puntas de demanda. Para edificios con una demanda mayor, se pueden gobernar varias máquinas en paralelo.

64 TECNOLOGÍA DE LA MICROCOGENERACIÓN Demanda anual electricidad y calor Horas de funcionamiento Rentabilidad La ecopower es la única máquina en su clase que tiene un sistema de modulación patentado que le permite producir hasta un 60% más de electricidad

66 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA Sistema drenaje automático aurostep Sistema forzado

68 BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA EJEMPLO: Asturias, 180 m2 útiles y 3 dormitorios. 180 m2 x 57 W/m2 = 10,26 KW =>Geotermia VWS 103/2 Necesarias 2 perforaciones de 89 metros con sonda doble U DN32 Bomba de calor geotérmica modelo geotherm exclusiv VWS 103/2 : Depósito de inercia VI200: 570 COSTE DE LA INSTALACIÓN Perforación: 2 x 89 =178 m x 40 /m = TOTAL sin subvención:

69 CALDERA DE PELLETS 180 m2 x 57 W/m2 = 10,26 KW => Caldera de pellets VKP de 13 kw - 11,55 kw x 0,5 m³/kw = 5,8 m³ volumen del silo (incl. Espacio vacío) - Volumen utilizable del silo: 5,8 m³ x 2/3 = 3,85 m³ - Cantidad de pellets: 3,85 m³ x 650 kg/m³ = 2502 kg, aprox. 2,5 t - Dimensiones del almacén: 3,85 m³ para 2,4 m altura del local = 1,60 m² superficie - Energía almacenada: 2,5 t x 5 kwh/kg = kwh (equiparable a 1250 l de gasoil) COSTE DE LA INSTALACIÓN Caldera de pellets modelo VKP : Depósito de inercia allstor módulo de producción ACS: Silo + chimenea + accesorios = TOTAL sin subvención:

70 AEROTERMIA PARTIDA Asturias 180 m2 x 57 W/m2 = 10,26 KW Bomba de calor VWL 102/3 S a A7W35 suministra 10,3 kw Bomba de calor airte-agua modelo VWL 102/3 S: Depósito de inercia VI 200: TOTAL : Equipo de energía solar aurostep de drenaje automático (1 captador 2,35m2+ acumulación150 litros + TUBERÍA : TOTAL :

71 AEROTERMIA STANDAR Asturias 180 m2 x 57 W/m2 = 10,26 KW Bomba de calor VWL 125/1 S a A7W35 suministra 11,8 kw Bomba de calor airte-agua modelo VWL 125/1 S: Depósito de inercia VI 200: 570 Depósito de ACS 300 l: VIH RW 300 = TOTAL : 7140 Equipo de energía solar aurostep de drenaje automático (1 captador 2,35m2+ acumulación 150 litros + TUBERÍA : TOTAL : 9.853

72 TECNOLOGÍA DE LA MICROCOGENERACIÓN Comparativa Energía Solar con Microcogeneración 54 CAPTADORES 2,35 m l 75 % cobertura Coste E. Solar: Coste microcog:

73 TECNOLOGÍA DE LA MICROCOGENERACIÓN Comparativa Energía Solar con Microcogeneración. VENTA A RED.

74 TECNOLOGÍA DE LA MICROCOGENERACIÓN Comparativa Energía solar con Microcogeneración. EMISIONES.

76 COMPARATIVA DE CONSUMOS

77 COMPARATIVA DE CONSUMOS Pellets Inversión Consumo 1606 Geotermia Aerotermia Aerotermia Standard 9853 Gasóleo 2849

78 ANÁLISIS COMPARATIVO Instalación convencional: solar + gasoil Equipo de energía solar aurostep de drenaje automático (1 captador 2,35m2+ acumulación 150 litros + TUBERÍA : 3228 Caldera de gasoleo + depósito + chimenea = TOTAL: 6.728

79 COMPARATIVA DE CONSUMOS Inversión Consumo Ahorro Pellets Geotermia Aerotermia Aerotermia Standard 9853 Gasóleo

80 COMPARATIVA DE CONSUMOS Inversión Consumo Ahorro Amortización Pellets ,4 Geotermia ,3 Aerotermia ,5 Aerotermia Standard 9853 Gasóleo

81 CONCLUSIONES El sector de la construcción es clave estimándose que los edificios representan más del 40% del consumo de energía primaria y el ahorro potencial que se puede desarrollar en los mismos supera el 20%. Los recursos naturales como fuente de energía en los que hemos basado los diseños de las instalaciones hasta ahora son limitados y altamente emisores de CO 2. Existen nuevas tecnologías que presentan altas eficiencias energéticas y se basan en Energías Renovables que se establecen como una alternativa real a las actuales. Los Gobiernos Europeos y las Administraciones potencian la entrada de estas nuevas fuentes de energía alternativas a través de subvenciones. El cambio en el marco normativo producido por aprobación de la Directiva Europea de Eficiencia Energética en Edificación, 2002/91/CE y su traslado a la legislación española está haciendo aparecer nuevos requerimientos en el sector de la edificación en aquellos aspectos relativos al consumo de energía, iluminación, aislamiento, calefacción, climatización, agua caliente sanitaria, certificación energética de edificios o utilización de la energía solar.

82 Silvia Fernández Salinas