XARXA DE CALOR AMB 100 % ENERGIA RENOVABLE AL BARRI DE L ESTRELLA DE BADALONA

Transcripción

1 Smart and flexible 100% renewable district heating and cooling systems for European cities XARXA DE CALOR AMB 100 % ENERGIA RENOVABLE AL BARRI DE L ESTRELLA DE BADALONA Energy Efficiency: Systems, Buildings and Communities Research Group IREC Laura Sisó Badalona, 6 de juny de 2016

2 XARXA CALOR 100 % RENOVABLE Font: Presentació Instal lacions de biomassa. Tipus, rendibilitat i ajuts per Toni Campanyà, cap de la Unitat de Biomassa de l ICAEN

3 Opcions Inicials: xarxa calor i xarxa fred Option 1 Option 2 Option 3 Option 4 1 BIOMASS BOILER (300 kw, η=0.9) Base-load Shut down during summer 1 BIOMASS BOILER (300 kw, η=0.9) Base-load Shut down during summer 1 BIOMASS BOILER (300 kw, η=0.9) Base-load Shut down during summer FLAT PLATE SOLAR COLLECTOR FIELD (500 m2, 350 kw) 1 NATURAL GAS BOILER (200 kw, η=0.95) Peak-load 1 BIOMASS BOILER (200 kw, η=0.9) Peak-load 1 BIOMASS BOILER (200 kw, η=0.9) Peak-load 1 BIOMASS BOILER (350 kw, η=0.9) Back-up for solar energy ELECTRIC CHILLER (1100 kw, COP 3.5) ELECTRIC CHILLER (1100 kw, COP 3.5) ELECTRIC CHILLER (1100 kw, COP 3.5) ELECTRIC CHILLER (1100 kw, COP 3.5) Thermal storage: 20 m3 Thermal storage: 25 m3 Thermal storage: 40 m3 Thermal storage: 40 m3

4 Índex 1. Demanda energètica 2. Solucions tècniques 3. Anàlisi energètica 4. Anàlisi econòmica 5. Anàlisi ambiental 6. Exemples d instal lacions 7. Conclusions

5 1. Demanda Energètica. Estimació demanda calefacció i ACS Ratis Demanda Anual (kwh/m2) Calefacció ACS Categoria edifici Font Residencial * Oficines, comercial Edifici terciari Categoria B. Documento reconocido escala de certificación C 1 =0,2 energética IDAE 2011 Categoria B. Rati per oficines > 500 m 2 C=0,5 (PEMB 2002) Hipòtesi: mateix perfil de demanda que el d oficines/comercial * Calculat en base estadística assumint 28 l/dia persona & 2.7 persones/habitatge (Código Técnico de Edificación 2013; IDAE 2011) Demanda anual d energia Demanda pic de l any MWh/any 800 kw

6 1. Demanda Energètica. Estimació demanda calefacció i ACS Demanda anual d energia Demanda pic de l any MWh/any 800 kw

7 2. Solucions tècniques. Biomassa i Solar Tèrmica Capacitat sistemes Opció 1 BIOMASSA OPCIÓ 2 BIOMASSA i SOLAR TÈRMICA Demanda màxima 800 kw 800 kw Biomassa 2 calderes de biomassa estella: 300 kw 200 kw 1 caldera de biomassa estella: 350 kw Solar tèrmica - Camp captadors plans: 350 kw m 2 Acumulació tèrmica Tanc d aigua calenta Tanc d aigua calenta 25 m 3 40 m 3

8 2. Solucions tècniques. Disseny xarxa canonades i sala màquines Temperatura de Temperatura de subministrament retorn 85 ºC 60ºC Longitud total de la xarxa (anada i tornada) 945 m Pèrdues de calor a les canonades 6 % de la càrrega total del sistema Canonades d acer Diàmetre màxim Diàmetre mínim DN65 DN32 Espai necessari sala màquines Aprox 100 m 2

9 2. Solucions tècniques. Inversió de Capital Structure investment 20% Biomassa Biomassa + Solar tèrmica Structure investment 20% Subtotal for DH network investment 12% Subtotal for central plant investment 68% Subtotal for DH network investment 8% Subtotal for central plant investment 72% Opció 1 - Biomassa Opció 2 Solar tèrmica & Biomassa Inversió central Inversió xarxa DH Subtotal central + DH Costos d estructura Inversió total

10 3. Anàlisi energètica Hipòtesis Biomassa Estella (30% humitat) Solar tèrmica Captadors solars plans Poder calorífic / Paràmetres de rendiment dels captadors Cost energia 3.25 kwh/kg /kwh η 0 = 0.806; a1 = 2.58 W/m²K; a2 = W/m²K² 0 /kwh Producció de calor Opció 1 - Biomassa Opció 2 - Solar tèrmica & Biomassa Biomassa (MWh/any) Solar tèrmica (MWh/any) Consum de combustible Biomassa (t/any) Hores d operació Biomassa (hores/any) Solar tèrmica (hores/any) Fracció solar en base anual per Opció 2 30% Fracció solar a l estiu per Opció 2 90%

11 Preu de l'energia (cèntims /kwh) 4. Anàlisi econòmica Comparació preu calor Opció 1 - Biomassa 8.00 Opció 2 - Solar tèrmica & Biomassa Sistema convencional Excloent cost subestacions Incloent cost subestacions

12 5. Anàlisi ambiental. Estalvi d emissions Barri convencional Sistema calefacció individual Gas Natural ECO Barri Xarxa de calor amb Biomassa i Solar tèrmica Estalvi combustibles fòssils Estalvi de tones de CO MWh/any 230 tones CO 2 /any

13 7. Conclusions Una xarxa de calor amb 100% energies renovables al barri de l Estrella és una solució econòmicament competitiva enfront altres tecnologies convencionals basades en combustibles fòssils. La solució proposada és tècnicament viable i ofereix un estalvi de 1170 MWh/any de combustible fòssil i 230 tones de CO 2 /any Al consumir biomassa en un entorn urbà, el projecte d enginyeria haurà de contemplar les normatives al respecte en el disseny de filtres necessaris. [Pla d actuació per a la millora de la qualitat de l aire horitzó 2015 (PAMQA) i altres] El sistema DH 100% Renovable completa el disseny d un barri sostenible, on els edificis hauran de ser dissenyats amb una demanda mínima, contribuint a aconseguir una Certificació A.