PONENCIA. Septiembre 2011

Transcripción

1 PONENCIA Septiembre 2011

2 Joaquín Sánchez Bermejo Product Director / Director de Producto Vaillant Spain

3 Generación clásica de calor y electricidad Electricidad: 86 ud. 215 ud. R elec = 40% Pérdidas transf. y transporte: 11 Fuente primaria de energía: 297 ud. 82 ud. R term. = 85% R global = 52 % Condensación: 118 ud. Calor: 70 ud. Pérdidas de calor: 12 ud.

4 Generación de calor y electricidad con procesos de cogeneración Electricidad: 86 ud. Pérdidas transf. y transporte: 6 Calor: 70 ud. Fuente primaria de energía: 200 ud. R global = R elec + R term = 43% + 35% = 75 % Pérdidas = 44 ud. ( 22 %) Pérdidas de calor: 38 ud. La Cogeneración es una tecnología con un elevado rendimiento global en la transformación energética

5 Generación de calor y electricidad con unidades mchp 12,5 kw 4,7 kw 65% 25% Rendimiento total: % 32 kw 19 kw

6 Resumen Microcogeneration (micro Combined Heat and Power = mchp) La microcogeneración consiste en la utilización de un motor de combustión para la generación simultanea de calor y electricidad. microchp permite: Incrementar la eficiencia (en comparación con centrales eléctricas y generadores domésticos) Alcanzar importantes ahorros de CO 2 Ahorrar fuentes de energía

7 Oportunidades para el desarrollo de la mchp Ahorro energético Utilización como producto financiero Cumplimiento de la normativa Española

8 Oportunidades para el desarrollo de la mchp. Ahorro energético Incremento del consumo energético y descenso de las reservas. Duración estimada de las reservas actuales de combustibles fósiles Petróleo - 40 años Gas - 66 años Carbón años Es necesaria una generación de energía más eficiente para mantener un desarrollo sostenible

9 Mercado Europeo. Estimación Volumen de mercado [unidades] UK NL DE Año El mercado Español esta en pleno desarrollo pero lejos de otros Paises Europeos

10 Mercado Europeo. Factores de desarrollo del mercado mchp Las condiciones generales que condicionan el atractivo de las unidades mchp Leyes y normativas Normativas ligadas al uso de energías renovables Normativas ligadas a la reducción de CO 2 Subvenciones Subvenciones directas para la instalación de unidades de mchp Prima para la inyección a red de toda la energía eléctrica generada Primas para el uso propio de la energía eléctrica generada Subvenciones para el gas consumido por la unidad mchp

11 Reducción de emisiones y de consumos de energía primaria en una unidad mchp Energía electrica Energía Térmica Tipo de energía Coeficiente de paso a kwh de energía primaria Coeficiente de paso a emisiones en g de CO2 Convencional peninsular 2,603 kwh/kwhe 649 gco 2 /kwhe Horas valle peninsula 2,022 kwh/kwhe 517 gco 2 /kwhe Convencional insular 3,347 kwh/kwhe 981 gco 2 /kwhe Horas valle insular 3,347 kwh/kwhe 981 gco 2 /kwhe Gas Natural 1,011 kwh/kwht 204 gco 2 /kwhe Gasóleo C 1,081 kwh/kwht 287 gco 2 /kwhe GLP 1,081 kwh/kwht 244 gco 2 /kwhe

12 Reducción de emisiones y de consumos de energía primaria en una unidad mchp Energía demandada: 1000 kwh Emisiones CO 2 Energía primaria Caldera mural rendimiento (90 %) 226 kg kwh Termo eléctrico (97 %) 669 kg kwh Bomba de calor AW (400 %) 162 kg 650 kwh Bomba de calor BW (450 %) 144 kg 577 kwh mchp (65 % t +25 % e) 314 kg 1555 kwh -249 kg -999 kwh 65 kg 556 kwh

13 Exigencias de aporte solar térmico. Código Técnico de la Edificación (CTE) 15.4 Exigencia básica HE 4: Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria En los edificios con previsión de demanda de agua caliente sanitaria o de climatización de piscina cubierta, en los que así se establezca en este CTE, una parte de las necesidades energéticas térmicas derivadas de esa demanda se cubrirá mediante la incorporación en los mismos de sistemas de captación, almacenamiento y utilización de energía solar de baja temperatura adecuada a la radiación solar global de su emplazamiento y a la demanda de agua caliente del edificio. Los valores derivados de esta exigencia básica tendrán la consideración de mínimos, Se define para cada uso una demanda tipo y de acuerdo con la zona geográfica y el volumen de demanda, se exige una cobertura solar mínima

14 Exigencias de aporte solar térmico. Soluciones alternativas El CTE contempla en su DB-HE4 soluciones alternativas: 1 Generalidades 1.1 Ámbito de aplicación 1. Esta Sección es aplicable a los edificios de nueva construcción y rehabilitación de edificios existentes de cualquier uso en los que exista una demanda de agua caliente sanitaria y/o climatización de piscina cubierta. 2. La contribución solar mínima determinada en aplicación de la exigencia básica que se desarrolla en esta Sección, podrá disminuirse justificadamente en los siguientes casos: a) cuando se cubra ese aporte energético de agua caliente sanitaria mediante el aprovechamiento de energías renovables, procesos de cogeneración o fuentes de energía residuales procedentes de la instalación de recuperadores de calor ajenos a la propia generación de calor del edificio; b) cuando el cumplimiento de este nivel de producción suponga sobrepasar los criterios de cálculo que marca la legislación de carácter básico aplicable; c) cuando el emplazamiento del edificio no cuente con suficiente acceso al sol por barreras externas al mismo;

15 Exigencias de aporte solar térmico. Exigencias para la sustitución de instalación solar por unidades mchp Igualar niveles de reducción emisiones de CO 2 Igualar niveles de reducción emisiones de CO 2 y consumos de energía primaria Igualar niveles de reducción emisiones de CO2, consumos de energía primaria y mantener un mínimo de cobertura solar

16 Sustitución de energía solar térmica por mchp. CONCLUSIONES La unidades mchp generan una reducción muy importante de emisiones de CO 2 y de consumos de energía primaria situándose como una de las tecnologías más limpias en este sentido La unidades de mchp son una alternativa viable tanto técnica como legalmente a los captadores solares. La sustitución total o parcial de la instalación solar debe justificarse convenientemente según los criterios que localmente fijen las autoridades competentes A partir de un determinado nº de viviendas, diferentes para cada zona, la instalación de unidades mchp es más económica que la instalación de captadores solares.

17 Sustitución de energía solar térmica por mchp. CONCLUSIONES La superficie requerida para la instalación de las unidades mchp es mínima (se estima menos de 7 m 2 por unidad) y puede ubicarse en cualquier lugar del edificio liberando así las cubiertas de los mismos. La ejecución de una instalación de mchp y su integración dentro del sistema general del edificio es sencilla y segura. El impacto estético en la envolvente del edificio es nula. La instalación de mchp genera ingresos para los usuarios finales.

18 La utilización de las unidades mchp como producto financiero. ESEs El exito de la mchp depende de las suvbenciones y de las primas a la producción eléctrica mchp no rentable Diferencial de precio entre electridad y gas natural en EU 2007 Debe darse un diferencial mínimo entre el precio de la electricidad y del gas que justifique la viabilidad económica de una instalación de mchp. Otros factores importantes para el análisis de la rentabilidad son las subvenciones y las primas a la producción.

19 La utilización de las unidades mchp como producto financiero. ESEs Assumptions: Amortización en 10 años con contrato de mantenimiento incluido y consumo propio de la electricidad generada. Conclusión: El diferencial de precio gas/electricidad necesario para que la inversión en una instalación de mchp sea rentable, viene dado por el nº de horas que dicha instalación esté en funcionamiento. Las horas de funcionamiento anual de la unidad mchp y la prima existente son los factores claves para alcanzar una buena rentabilidad. Las subvenciones son otro factor a tener muy en cuenta.

20 La utilización de las unidades mchp como producto financiero. ESEs Normativa referente a la explotación de mchp RD 616/2007 FOMENTO DE LA COGENERACIÓN RD 661/2007 PRODUCCIÓN ELÉCTRICA EN RÉGIMEN ESPECIAL RD 1565/2010 REGULACIÓN Y MODIFICACIÓN DE ELEMENTOS DE RD 661/2007 En proceso Nuevo modelo simplificado para instalaciones de producción eléctrica en régimen especial de menos de 10 kwh

21 Sistemas de cogeneración. Principio de funcionamiento Energia térmica Combustible 12,5 65% kw 19,1 100% kw 1. ADMISIÓN 2. COMPRESIÓN 3. EXPLOSIÓN 4. ESCAPE Energía eléctrica 4,7 25% kw

22 Principio general de funcionamiento de una unidad ecopower Evacuación de gases de la combustión Entrada de gas Intercambiador de calor Motor Intercambiador de placas Generador Inversor El motor de combustión a gas natural/propano acciona un generador con variador incorporado para así producir electricidad. El generador produce electricidad que es introducida en la red general o que puedes ser consumida directamente por el edificio. El calor liberado en la combustión se transfiere al sistema de calefacción y/o ACS mediante un intercambiador de placas que incorpora la unidad Así mismo, el calor liberado en los gases de combustión se recupera mediante un intercambiador de humos.

23 Componentes de una unidad ecopower La máquina está completamente aislada tanto térmica como acústicamente mediante una carcasa silenciadora. Interfaz de usuario con display de 4 líneas y un botón girar+pulsar situado en la parte anterior de la máquina. En la parte posterior se encuentran las conexiones para la entrada de gas, entrada de aire de combustión, calefacción electricidad. En el interior de la máquina se encuentran el motor, el generador con el variador así como el intercambiador y el catalizador de 3 vías.

24 Rendimientos a carga parcial

25 Aplicaciones de la unidad ecopower Viviendas individuales y colectivas Pequeños comercios y empresas Hoteles, restaurantes, campings Gimnasios, SPAs y centros de belleza Guarderias, colegios, polideportivos Edificios públicos

26 Dimensionado de instalaciones: planificación Pasos a seguir: 1. Toma de datos de la instalación y del usuario. 2. Consumo anual de calefacción: en edificios existentes mediante revisión de las facturas, en edificios nuevos mediante cálculo. 3. Consumo anual de electricidad: en edificios existentes mediante las facturas mensuales. En nueva construcción tener en cuenta la estructura de la tarifa. 4. Cálculo de la micro CHP y de la caldera para las puntas en función de la curva de demanda anual. 5. Elegir modo de funcionamiento en función de la demanda de calor o de electricidad. 6. Informes económicos. 7. Planificación en detalle.

27 Dimensionado de instalaciones: selección de la ecopower Con la curva de demanda anual se puede realizar el dimensionamiento de la instalación de microcogeneración. La curva de demanda anual se puede realizar a partir de mediciones (largo poco práctico) o mediante modelos matemáticos y valores medios empíricos.

28 Dimensionado de instalaciones: selección de la ecopower Cuanto mayor sea la superficie de la curva de demanda anual cubierta por la ecopower, mayor será el grado de cobertura y más calefacción y electricidad generará la máquina. La micro CHP no se dimensiona para cubrir la demanda total de energía. A pesar de la modulación de la ecopower, los tiempos de funcionamiento serían demasiado bajos BAJA RENTABILIDAD Y POCA PRODUCCIÓN ELÉCTRICA. La micro CHP se dimensiona para cubrir la demanda base mientras que una caldera de apoyo cubre los picos de demanda. La modulación de potencia aumenta el número de horas de funcionamiento de la máquina. Incluso cuando la demanda es muy baja la micro CHP no llega a parar.

29 Dimensionado de instalaciones: selección de la ecopower Tipo de edificio Viviendas 8 20 % Edificios de viviendas (3 5 plantas) 8 20 % Hoteles % Hospitales y clínicas % Piscinas % Escuelas % Edificios de oficinas 5 15 % Para lograr un funcionamiento óptimo desde el punto de vista económico, la ecopower debe cubrir entre un % aprox. de la demanda de energía. De esta forma, se consiguen tiempos de funcionamiento de h. Para hoteles y edificios con una demanda de calor elevada incluso durante el verano, se pueden lograr tiempos de funcionamiento > h. Cuanto mayor y mas constante es la demanda más interesante es la utilización de ecopower.

30 Mantenimiento Es necesaria una operación de mantenimiento cada h. Han de sustituirse el aceite, los filtros y las escobillas. Existe un software que permite controlar en todo momento el correcto funcionamiento de la unidad. Contratos de mantenimiento en formato extensión de garantía de 5, 7 y 10 años.

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32 Primer edificio de viviendas con una unidad ecopower alimentada con BIO-NATURAL GAS en Krumbach, Alemania 7 VIVIENDAS + garaje Superficie total 780 m 2 Viviendas bajo consumo Demanda de energía primaria: kwh/year

33 Caldera mural con motor stirling 1 kwe

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