RESUMEN DEL PROYECTO

Transcripción

1 AUTOABASTECIMIENTO ENERGÉTICO DE UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR RURAL AISLADA Autor: Ayensa Aparicio, Enrique Director: Gómez González, Fernando Entidad Colaboradora: ICAI Universidad Pontificia Comillas RESUMEN DEL PROYECTO Actualmente, el suministro energético (eléctrico y térmico) se encuentra plenamente integrado en los hogares urbanos, sin embargo este hecho supone un grave problema en viviendas ubicadas en entornos rurales aislados. Sus propietarios deben considerar distintas alternativas para dar cobertura a sus necesidades eléctricas y térmicas (ACS y Calefacción). El procedimiento tradicional para este tipo de situaciones ha sido: la extensión de la red de suministro para conectar a MT e instalar una caldera de combustión de gasóleo. Sin embargo, la situación energética actual se ve sumida en una profunda crisis, dada la cercanía de la fecha de extinción de las reservas mundiales de hidrocarburos. En este sentido, el modo de actuación habitual es la búsqueda de fuentes energéticas alternativas, en su mayoría de naturaleza renovable dado su carácter inagotable. Se deduce, por tanto, que el presente estudio supone una importante oportunidad de aumentar el nivel de integración de este tipo de tecnologías en el desarrollo rural. El presente proyecto pretende ofrecer una solución viable y sostenible para este tipo de problemas. La satisfacción de las necesidades eléctricas se realizará mediante una instalación solar fotovoltaica. Así mismo, la demanda térmica será

2 cubierta a través de una instalación solar térmica con acumulación y apoyo de caldera de biomasa. Otro de los aspectos clave del estudio ha sido la integración en el mismo de la arquitectura bioclimática. Los fundamentos bioclimáticos defienden la sostenibilidad y el ahorro energético como pautas principales para la consecución de un estado del bienestar determinado. En este sentido, la integración bioclimática en la vivienda ha sido en un sentido térmico, tanto en los aspectos energéticos en la construcción, como en la incorporación de dispositivos bioclimáticos de ahorro térmico. Esta incorporación ha dado lugar a la creación de tres escenarios globales que serán estudiados al específicamente desde un punto de vista económico: 1. Escenario I: en el que se incluyen aspectos constructivos y dispositivos bioclimáticos de eficiencia térmica. 2. Escenario II: en este contexto se prescinde de la arquitectura bioclimática. 3. Escenario III: debido al importante peso que tiene el ahorro energético en el pensamiento bioclimático, en este escenario se incluyen únicamente principios y pautas en el proceso constructivo de la vivienda, proceso con una elevada contaminación y consumo desmedido de energía. El proceso seguido en el proyecto, comienza con la elección de la vivienda objeto de estudio. La finca seleccionada se encuentra ubicada en los alrededores de la localidad de Pelayos de la Presa, en la Sierra Oeste de la Comunidad de Madrid. Dicha parcela carece de abastecimiento de gas natural, la red eléctrica en MT más cercana se encuentra a una distancia de 2 km, es decir, dispone únicamente de suministro de agua corriente. Para llevar a cabo el diseño de las instalaciones básicas de la vivienda, ha sido necesario en primer lugar analizar y cuantificar las necesidades, tanto eléctricas

3 como térmicas, de los usuarios. Las necesidades eléctricas consideradas han sido las establecidas por una relación de dispositivos de consumo eléctrico y su correspondiente uso diario. Para el cálculo de las necesidades térmicas se ha contado con manuales de referencia en los que se concretan cifras de consumo medio según la naturaleza de la vivienda y su localización geográfica. Una vez fijados los consumos energéticos, se realiza el estudio de la radiación solar media en la ubicación escogida, estos datos han sido obtenidos de la aplicación web PVGIST, facilitada por la Comisión Europea. El dimensionamiento de los distintos escenarios se ha realizado de modo que las necesidades eléctricas se cubren totalmente con la instalación solar FV. Después de tratar los datos de irradiación solar de la zona, los cálculos de dimensionamiento demuestran la necesidad de disponer de 40 módulos solares fotovoltaicos. Por otro lado la cobertura de las necesidades térmicas supone un estudio más profundo puesto que las instalaciones solares térmicas no son capaces de generar la energía necesaria para el calentamiento de agua y la calefacción, en el presente estudio se apoya la tecnología solar térmica con una caldera de biomasa. Como la biomasa genera gastos de explotación, la incorporación de fundamentos bioclimáticos supone la reducción de los mismos. Posteriormente, se realiza un extenso análisis de la viabilidad económica de cada una de las instalaciones así como de los escenarios globales considerados. Los estudios de rentabilidad se han realizado tomando como principal premisa el contraste entre dos opciones, una de ellas de carácter tradicional (construcción de línea en MT y caldera de gasoil) y la alternativa sostenible (instalación solar fotovoltaica, solar térmica con apoyo de caldera de biomasa y equipación bioclimática). De esta forma las inversiones iniciales consideradas son

4 diferenciales, mientras que los ingresos de las opciones ecológicas se corresponden con los gastos de explotación que arrojarían las alternativas tradicionales. El criterio de rentabilidad elegido ha sido el correspondiente al del Valor Actual Neto (VAN) pues, al tratarse de una instalación para autoabastecimiento, interesará el estudio de cuánto dinero se recupera durante la vida del sistema. Tras comparar la rentabilidad de cada una de los escenarios contemplados, se concluye que la mejor alternativa es la correspondiente con el Escenario III, en el que se integran principios bioclimáticos únicamente en el proceso de construcción de la vivienda y arroja un VAN de y un ahorro en la inversión inicial de alrededor de Como conclusión final destaca el alto potencial que poseen las tecnologías renovables, en especial en situaciones de edificación en entornos rurales. En este sentido la energía solar se postula como el método líder de autoabastecimiento, en especial en ubicaciones geográficas con elevada irradiación como España. ABSTRACT Currently, the supply of energy (electrical and thermal) is fully integrated into urban households; however this fact is a serious problem in homes located in isolated rural environments. The owners should consider alternatives to cover their electrical and thermal needs (hot water and heating). The traditional procedure in this kind of situation has been: the extension of the grid to connect MT and the installation of boiler combustion of diesel fuel.

5 However, the current energy situation is deep in crisis, due to the closeness of the world s hydrocarbon reserves termination. In this sense, the usual mode of operation is to search for alternative energy sources, because of its renewable and inexhaustible nature. So that, the present study is an important opportunity to increase the level of integration of such technologies in rural development. This project aims to provide a viable and sustainable solution for these problems. Electricity needs will be covered by a solar photovoltaic installation. Also, the thermal demand is covered through a solar thermal accumulation and biomass boiler support. A key aspect of this study is the integration of bioclimatic architecture. Bioclimatic fundamentals advocate sustainability and energy conservation as main guidelines to achieve a welfare state. In this sense, bioclimatic integration in housing has been in a thermal sense, both in the energy aspects in the construction, such as devices incorporating bioclimatic heat savings. This addition has supposed the creation of three global scenarios studied specifically from an economic point of view: Scenario I: in which constructive and devices include bioclimatic aspects of thermal efficiency. Scenario II: In this context the bioclimatic architecture is ignore. Scenario III: Here is included only in the philosophy and standards of housing construction process. It is a process with high pollution and wasteful consumption of energy. The travel route within the project starts with the choice of housing under study. The selected house is located on the outskirts of the town Pelayos de la Presa, a municipality located in the Sierra Oeste of the Comunidad de Madrid. The

6 housing, on which construction is promoted has no natural gas supply and the electricity grid in MT is to be found at a distance of 2 km and has only running water. To carry out the design of basic housing facilities, it has been necessary to first analyze and quantify the requirements, both electrical and thermal users. The power requirement was considered in the relationship established by a power consumer devices and their corresponding daily use. For its calculation has been counted with specified reference manuals. Having established the energy consumption, will be necessary to study the solar radiation in the chosen half. These reports have been obtained from the excellent web application PVGIST, sponsored by the European Commission. The sizing of the different scenarios suppose that electrical needs are completely covered with solar PV. After processing the data of solar radiation in the area, the capacity calculations demonstrate the need for 40 solar photovoltaic modules. On the other hand, coverage of the temperature needs requires further study, since solar thermal systems are not able to generate the energy needed for heating water and heating. The study provides support for solar thermal technology with a biomass boiler. As the biomass generated operating costs, the incorporation of bioclimatic basis reduction is the same. Subsequently, the cost-effectiveness studies have been carried out taking as a main premise the contrast between two options: a traditional character (MT line construction and furnace oil) and sustainable alternative (solar photovoltaic, solar thermal boiler support biomass and bioclimatic kit). Thus, the initial investments are considered differential, while the income of ecological options correspond to the operating expenses that would have the traditional alternatives.

7 The yield criterion has been chosen for the Present Value Neto (VAN) because, being a facility for self-sufficiency, will interest the study of how much cash was recovered during the stay in the system. After comparing the profitability of each of the scenarios, we conclude that the best alternative is for the Stage III, which only bioclimatic principles are integrated in the process of building housing. Yields a VAN of 473,569 and a saving on the initial investment of about 440,360. As a final conclusion stands that have high potential renewable technologies, especially in difficult construction in rural areas. Solar energy presents itself as the leading method of self-sufficiency, especially in countries like Spain