Evaluación tecnológica de la generación eléctrica distribuida con gas natural: la micro-cogeneración.

Transcripción

1 Evaluación tecnológica de la generación eléctrica distribuida con gas natural: la micro-cogeneración. Alberto Jiménez Jefe de Formación y Soporte Técnico

2 Gases de combustión Cómo funciona? Calor ~70% Electricidad ~ 30 % Combustible 100 % Motor Alternador

3 Sistema convencional de energía, para producir 5,5 kw de energía eléctrica y 14,7 kw de energía térmica 61% 11,04 kwe Rendimiento del sistema mixto convencional de producción de electricidad y calor respecto a Energía primaria no renovable. Coeficientes de paso Electricidad= 2,007 kwh EPNR /kwh Efinal Gas Natural= 1,190 kwh EPNR /kwh Efinal (Documento IDAE de Enero 2016): 32,91 kw 21,87 kwt η = 0,8 5,5 kwe 14,7 kwt 20,2 kw

4 Ahorra un 26,6 % de energía primaria 84% Rendimiento del sistema mixto de producción de electricidad y calor con micro-cogeneración respecto a Energía primaria no renovable. Coeficientes de paso Electricidad= 2,007 kwh EPNR /kwh Efinal Gas Natural= 1,190 kwh EPNR /kwh Efinal (Documento IDAE de Enero 2016): 24,15 kw 5,5 kwe 14,7 kwt 20,2 kw

5 Sistema convencional de energía, para producir 5,5 kw de energía eléctrica y 14,7 kw de energía térmica 6,59 Kg CO 2 1,96 Kg CO 2 Emisiones de CO 2 en el sistema mixto convencional de producción de electricidad y calor en una hora. Coeficientes de paso Electricidad= 0,357 kg CO 2 /kwh Efinal Gas Natural= 0,252 kg CO 2 /kwh Efinal (Documento IDAE de Enero 2016): 4,63 Kg CO 2 5,5 kwe 14,7 kwt 20,2 kw

6 Ahorra un 22 % de emisiones de CO 2 5,12 Kg CO 2 Emisiones de CO 2 del sistema mixto con micro-cogeneración de producción de electricidad y calor en una hora. Coeficientes de paso Electricidad= 0,357 kg CO 2 /kwh Efinal Gas Natural= 0,252 kg CO 2 /kwh Efinal (Documento IDAE de Enero 2016): 5,5 kwe 14,7 kwt 20,2 kw

7 Características técnicas del Dachs Dachs G 5.5 Consumo combustible Potencia eléctrica Potencia térmica 20,3 kw 5,5 kw 14,7 kw Rendimiento total (PCI) 99 % Rendimiento estacional (Según ErP) 161% Clasificación energética (Según ErP) Ancho Largo Alto Peso Intervalo de mantenimiento Nivel de ruido 720 mm mm mm 530 kg h dba

8 Principio de funcionamiento Salida gas de combustión Gas de intercambio Bomba de agua ca. 83 C Válvula termostática Intercambiador de calor de aceite RF Motorcilindro Generador trifásico DACHS max. 73 C

9 Potencia (kw) Criterios de dimensionado básico Demanda térmica base Demanda térmica anual (ACS + Calef.)

10 kw Criterios de dimensionado básico Demanda térmica base Caldera demanda punta Equipo base Equipo base 2 Equipo base Horas/año

11 Rentabilidad Beneficios en / año kw 250 kw 500 kw Viviendas multifamiliares Edificios de viviendas Hostales, hoteles, piscinas residencias de la tercera edad Hoteles, clinicas,

12 Requisitos dimensionamiento: Número elevado horas de funcionamiento Demanda energía térmica uniforme ACS Calefacción, refrigeración o climatización de piscinas El objetivo es cubrir una demanda base de calefacción con la microcogeneración.

13 Edificios de viviendas

14 Edificios de viviendas

15 Edificios de viviendas Apoyo a la calefacción

16 Edificios de viviendas

17 Esquemas hidráulicos

18 Esquemas hidráulicos

19 Esquemas hidráulicos

20 Espacio en sala de calderas 99, , Nota: Cotas en cm 72 Notes: Ref. N : Project: Dachs in front, side and top view. Revision: Initial: WD Not to scale! For information only! All dimensions in cm. Date: Page 1 of 1

21 Espacio en sala de calderas 350 Condensador Unidad de microcogeneración DACHS Depósito de inercia SE Nota: Cotas en mm.

22 Salida de humos sobrepresión tiro natural

23 Salida de humos Ejemplo de instalación

24 Instalación Conexión eléctrica en autoconsumo

25 Conexión eléctrica en autoconsumo Electricidad a los circuitos del edificio Circuito primario calef Circuito primario calef Suministro gas Salida de humos hacia el exterior Electricidad exportada Suministro red 3 fases Magnetotérmico tetrapolar 20 A tipo C/K Electricidad generada Arranque motor

26 RD 900/2015 por el que se regula el autoconsumo Excepción peajes de respaldo a las instalaciones existentes de microcogeneración hasta 2020 Con el actual marco normativo lo más interesante es el autoconsumo Excepción peajes de respaldo a instalaciones de menos de 10 kw contratados.

27 Demanda eléctrica durante 24h Módulo 2 Módulo 1

28 Ejemplos de Soluciones

29 Oportunidades de la mejora de la eficiencia energética: - Ahorro económico de combustible - Amortización razonable - Gestión energética adecuada

30 Caso 2: Multifamiliar Comunidad de Propietarios con gestor energético de la sala (Lleida) Caso 1: Terciario Residencia tercera edad en Les Fonts, sin gestión energética (Terrassa)

31 Residencia Les Fonts (Terrassa)

32 Residencia Les Fonts (Terrassa)

33 Residencia Les Fonts (Terrassa) Análisis costes de explotación anuales sobre demanda ACS: Valoración económica con equipo anterior (Gasóleo): Reducción costes explotación vs situación anterior % ahorro económico 69,3% Valoración económica con micro + caldera condensación (Gas):

34 Residencia Les Fonts (Terrassa) Análisis reducción de emisiones de CO2: 84% Reducción de emisiones 27 toneladas de CO 2

35 Instalación antigua Datos de consumo Viviendas Comunitat Maragall (Lleida) - Caldera de 700 kw para calefacción - Caldera de 140 kw para ACS - 2 depósitos de L c/u Gas: kwh/año Gas sólo para ACS: kwh/año Electricidad kwh/año Para dar servicio a 75 viviendas Consumo ACS , , , , ,0,0 Consumo de Gas Natural [kwh]

36 Instalación nueva Datos a Viviendas Comunitat Maragall (Lleida) Dachs conectado a la recirculación de ACS PEM Dachs: Caldera de ACS parada Producción eléctrica: kwh e Reducción cons. eléctrico Oct 12 vs. Oct 11: 53% Consumo gas Dachs: kwh Horas de func:1.763 h 23,2 h/día Reducción mensual factura energética -501 % ahorro económico (vs. gasto anterior ACS) 55%

37 Conclusiones Casos presentados Facilidad de integración de los nuevos equipos en la sala de calderas existente Aprovechamiento íntegro de la cubierta del edificio para fines lúdico-terapéuticos de los residentes (Residencia Les Fonts) Cobertura total de la demanda de ACS mediante el equipo de microcogeneración Dachs Importante reducción de la factura eléctrica gracias a la generación de energía eléctrica del Dachs Máxima Eficiencia Energética mediante el uso combinado de dos tecnologías de máximo rendimiento empleando gas como combustible Importante reducción de emisiones globales de CO 2 respecto a la instalación existente

38 Concepto: Microcogeneración + Aerotermia 115% Rendimiento real medido sobre PCS durante el año Añadimos a la cogeneración el aprovechamiento renovable de la bomba de calor.

39 Instalación real Edificio de nueva construcción. Obra finalizada en Ubicado en Gijón (Solar de la antigua fábrica La Luz Asturiana) 74 pisos (1,2 y 3 dormitorios) y 322 plazas de garaje. Inmueble de referencia con calificación energética A. Coste de calefacción y ACS anual garantizado de 450 (lo habitual es un coste de unos anuales)

40 Sistemas pasivos Envolvente diseñada para reducir la demanda energética. Aislamientos, cerramientos opacos y puentes térmicos dimensionados por encima del CTE. Sistemas de recuperación de calor en la ventilación. Sistemas activos Se sustituye la instalación de EST obligatoria por el CTE. Se instala una máquina de microcogeneración junto con una máquina de aerotermia. Se instalan calderas auxiliares de condensación de alta eficiencia. Certificación energética A

41 Calderas de condensación (2 x 300 kw) Bomba de calor (16 kw) Esquema de la instalación Máquina de microcogeneración (12,5 kw) 750 litros (60ºC) 1000 litros (40ºC) 1000 litros (75ºC)

42 Costes de explotación Energía Solar Térmica Microcogeneración Tipo de vivienda Cantidad Nº pax/viv. (*) Nº pax total Consumo (*) Viv. de 1 dormitorio 16 1,5 1,5*16 = 24 24*22 = 528 l/día a 60ºC Viv. de 2 dormitorios *34 = *22 = l/día a 60ºC Viv. de 3 dormitorios *24 = 96 96*22 = l/día a 60ºC TOTAL l/día a 60ºC Concepto Cobertura Aportación energética [kwh] Coste combustible [ /kwh] Rendimiento Coste energético [ /año] Colectores - 31,7% solares térmicos 0 Mantenimiento inst. solar Calderas de condensación 68,3% ,06 96% TOTAL 100% kwh /año Concepto Cobertura Aportación energética [kwh] Coste combustible [ /kwh] Rendimiento Coste energético [ /año] Dachs 70,0% ,06 61% Mantenimiento Dachs 805 Generación eléctrica Dachs , Calderas de condensación 30,0% ,06 96% TOTAL 100% kwh /año

43 Costes de explotación Microcogenaración + Aerotermia Concepto Cobertura Aportación energética [kwh] Coste combustible [ /kwh] Rendimiento Coste energético [ /año] Dachs 55,0% ,06 61% Mantenimiento Dachs 636 Generación eléctrica Dachs , Platinum BC 40,0% % Calderas de condensación 5,0% ,06 96% 327 TOTAL 100% kwh /año 10000,0 5000,0,0 Costes de explotación [ /año] 5962,0 5132,0 2823,0 Solar térmica Microcogeneración Microcogeneración + aerotermia

44 Rendimiento total del sistema 115,2 % Puesta en marcha: Marzo 2013 Consumos: Octubre 2013-Septiembre 2014

45 Conclusiones Integración de tres sistemas de alta eficiencia en una misma instalación. Certificación energética A con equipos de alta eficiencia. Cogeneración ahorro de emisiones de CO2 y de energía primaria. Autoconsumo y generación distribuida, factores claves.

46 MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN