Corporación de Desarrollo Tecnológico. Décima tercera conferencia tecnológica

Transcripción

1 Corporación de Desarrollo Tecnológico Décima tercera conferencia tecnológica 14 octubre 2009 Energía solar térmica Cristián Yáñez 1 de 87 págs.

2 Presentación preparada para: ENASEI 2009 Relator: Cristián Yáñez O. MSc Process Engineering and Energy Technology, Bremerhaven, Alemania Área Eficiencia Energética y Construcción Sustentable de la CDT, Chile

3 Introducción Londres tiene como meta bajar a 25,4 Mill t/co2 para el 2025, es decir casi a la mitad El principal de potencial de abatimiento se encuentra en edificios Estudio de la empresa Siemens el 2009, acerca de las potencialidades de disminuir las emisiones de CO2 de la ciudad de Londres arrojó interesantes resultados Fuente: Siemens

4 Introducción Mas del 75% del potencial de abatimiento se encuentra en manos de Individuos que hacen elecciones de alternativas tecnológicas Fuente: Siemens

5 Introducción Gran porcentajes de medidas de reducción de emisiones, se paga por si misma, al ser medidas de ahorro de energía Fuente: Siemens Fuente: Siemens

6 Introducción En este contexto, hay una infinidad de alternativas tanto de eficiencia energética como de uso de energías renovables. A continuación describiremos las que tiene mayor relevancia para el sector construcción y que está en etapa de difusión en Chile Energía solar térmica

7 Introducción: Energía Solar Térmica Usos de la Energía Solar en Viviendas: Energía Solar Fotovoltaica Placas semiconductoras que generan conducción eléctrica debido a la radiación Generación de diferencia de potencial mantenido por la energía de los fotones que golpean las placas. Generación de electricidad Energía Solar Térmica Radiación solar es captada por un fluido térmico Aplicaciones de energía de baja calidad (agua caliente sanitaria)

8 Aspectos Generales: Aprovechan la energía solar para calentar un medio portador de calor, como agua o aire En viviendas se utilizan principalmente para: Calentamiento de agua de piscinas Agua Caliente Sanitaria (ACS) En el caso del ACS requieren un respaldo durante los meses fríos, ya que no proveen el 100% de agua caliente anual

9 Sistema de Captación: Eficiencias de entre 50%-80% dependiendo de los siguientes factores: - tipo de colector - material - radiación - diferencia de. temperatura entre el medio ambiente y el colector

10 Radiación solar (kwh/m2 año): Radiación solar en Alemania Radiación Solar en Chile

11 Calentamiento de Piscinas: Sistemas más simples donde el estanque acumulador es la piscina Requerimientos de temperaturas menores (25 30ºc ) Más de 35 MMm2 instalados al 2007 en el mundo Material del colector: Plástico en aplicaciones residenciales unifamiliares Planos en piscinas climatizadas

12 Calentamiento de Piscinas:

13 Viviendas Unifamiliares: Pueden ser ciclos naturales (termosifón) o forzados Requerimientos de temperaturas mayores que en las piscinas (40º - 50º) Sistema Forzado Sistema Termosifón

14 Viviendas Unifamiliares: Consideraciones adicionales tales como: sistemas contra heladas ánodos de sacrificio válvulas de seguridad mayores estanques de expansión En el caso de incorporar calefacción, requiere un sobredimensionado de Área de captación del orden de 2,5 Veces para aportes de no más de 20-25% solar Fuente: Junkers

15 Viviendas Unifamiliares: Se calcula el diseño para ahorros de 50-60% Requieren sistemas de respaldo Sistemas de fijación especiales de Acuerdo al tipo de tejado Poca mantención Costos del orden de euros/ m2 instalado para unifamiliares

16 Viviendas Multifamiliares: Ciclo forzados y circuitos cerrados Utiliza el concepto de central solar donde se centralizan los captadores y estanques de mayor tamaño Requiere de diseño e ingeniería y complejidades adicionales tales como sistemas de control. Normalmente utiliza captadores de mayor área (4 6 m2) y estanques mayores ( litros)

17 Viviendas Multifamiliares: Alternativa muy interesante por las economías de Escala (del orden de 30 50% menores que en caso de Viviendas unifamiliares. Diversas configuraciones posibles con sus ventajas y Desventajas: o Instalaciones Centralizadas o Instalaciones Distribuidas

18 Instalaciones Centralizadas: Acumulación centralizada Menores costos de acumulación Requiere de contadores de energía por vivienda

19 Instalaciones Distribuidas: Acumulación distribuida Mayores costos Ventajas en el manejo individual del agua caliente

20 Tipos de Tecnologías: Plásticos para piscinas Aplicaciones de menor temperatura Planos Presenta buenas eficiencias y normalmente menores costos que los tubos al vacío Tubos al Vacío Vacío reduce las pérdidas de calor y Mejora eficiencia

21 Tipos de Tecnologías: Plásticos para piscinas Normalmente plásticos Buena eficiencia ya que no necesitan levantar más de 30 ºc Prolongan el período de uso de piscinas en climas mediterranes del orden de 20 30% más

22 Tipos de Tecnologías (Planos): Planos Presenta buenas eficiencias y normalmente menores costos que los tubos al vacío Componentes: 1. Caja 2. Junta de estanqueidad 3. Cubierta Transparente 4. Aislamiento 5. Placa absorvedora 6. Tubos

23 Sistema de Captación (Planos): Transforma en energía útil no más del 60% El resto del calor es disipado debido a diversos factores como se ve en la figura Base de funcionamiento: Efecto Invernadero : Radiación reflejada no puede salir del sistema por la opacidad de la cubierta

24 Ejemplos de recubrimientos (Planos):

25 Aislamiento de carcasa (planos): Evitan hasta un 20% de pérdidas térmicas en colectores bien diseñado Debe ser incorporado en el fondo, bajo superficie captadora y laterales

26 Tipos de Tecnologías: Tubos al Vacío tecnología heat-pipe Tubo cerrado al vacío Intercambio indirecto a trávés de una mezcla de alcohol Ante el calor del sol la mezcla se evapora entregando calor al sistema

27 Comparación de Tecnologías: Colectores Planos Es más económico que el tubo al vacío Suficiente para ACS Tiene la mayor parte del mercado Tubos al Vacío Mejor rendimiento Alcanza temperaturas altas, lo que implica mayor generación de vapor

28 Tipos de Tecnologías (Curvas de eficiencia):

29 Esquema Básico y Partes:

30 Consideraciones de Costos: Los proyectos solares en multiviviendas presentan economías de escala que pueden hacer que los proyectos sean 30%-40% más baratos que proyectos unifamiliares Para familias de 4 personas, costo está entre dólares, dependiendo del tipo de colector y su procedencia El Pay-back de estos proyectos (unifamiliares) es entre 5-10 años, dependiendo del costo del combustible alternativo y del tipo de colector a considerar

31 CONCLUSIONES Existen interesantes tecnologías de ahorro energético para el sector inmobiliario Se espera un incremento del uso de éstas, pero este está fuertemente relacionado con la obligatoriedad de incentivos por parte del estado Factores claves para el éxito en la utilización de estas: Precios altos de los combustibles alternativos Confianza en sus ahorros por parte de los clientes finales y las inmobiliaria Profesionales capacitados en todas las etapas del proceso constructivo (diseñadores, arquitectos, instaladores, operadores de los sistemas)

32 Regulaciones en el Mundo

33 Ejemplos de Incentivos: Alemania: A partir del 2009, todas las construcciones deben contar con una cobertura de o un 15% solar o 30% de biomasa o 50% de bombas de calor Subsidios a viviendas existentes de hasta 400 euros/instalación Reglamentación térmica para viviendas nuevas (EnEv), con níveles de consumo energético no superiores a 50 kwh/m2/año

34 Ejemplos de Incentivos: Italia: 55% de crédito fiscal Francia: 50% de crédito fiscal. Obligatorio el 2010 (edif. Pública), y a partir del 2012 para el resto de las edificaciones

35 Ejemplos de Incentivos España Programa de Subvenciones Desde los años 80 Del orden del 30% del costo total Principalmente ACS, piscinas y procesos industriales Ordenanzas Municipales Primeras ordenanzas surgieron en Catalunya Objetivo: regular las instalaciones

36 Ejemplos de Incentivos: Nuevo CTE A partir del 2006 Obligatoriedad de instalación solar térmica en todo el país en edificios nuevos y rehabilitaciones Para ACS y piscinas cubiertas Requiere de mínimos de cobertura solar de acuerdo a ubicación y consumos:

37 Ejemplos de Incentivos:

38 Ejemplos de Incentivos: Más del 75% de las instalaciones del 2008, se deben a la imposición de obligatoriedad

39 Cifras Mundiales

40 Mercado Mundial: Incluyendo China Excluyendo China Fuente: Sarasin 2007 Report

41 Mercado Mundial: Fuente: Sun & Wind Energy magazine, 2008

42 Mercado Mundial por Tecnología Colectores Planos => Colectores Tubos al Vacío => Fuente: Bsria webinar

43 Mercado Europeo Alemania posee + del 40% del mercado europeo el 2008, con 2,1 MMm2 instalados ese año España el 2008 subió al segundo lugar, sobrepasando a Grecia (CTE) Fuente: Estif

44 Mercado Europeo Crecimiento del 60% respecto al 2007 En su gran mayoría colectores planos Fuente: Estif

45 SITUACION DEL MERCADO EUROPEO Superficie de Colectores Solares Instalados en Europa (en MMm2) Otros; 4,02 España; 0,98 Alemania; 9,4 Italia; 1,1 Francia; 1,4 Total = 24 MMm2 instalados, Objetivo al 2020 = 130 MMm2 Grecia; 3,5 Fuente: InfoPower, España Austria; 3,6

46 SITUACION DEL MERCADO EUROPEO Metros Cuadrados de Colectores Instalados por País ( en Mm2) el Alemania Francia Austria Grecia España Italia Chile Fuente: InfoPower, España 40 veces más pequeño que el Mercado griego, que posee características Siumilares de tamaño al chileno

47 Estado de la Industria Solar Térmica en Chile

48 Mercado incipiente (demanda): Fuente: CDT

49 NODO SOLAR CDT Mercado en estado incipiente (demanda): Fuente: CDT

50 Mercado en estado incipiente (demanda): Fuente: CDT

51 Mercado en estado incipiente (demanda): Fuente: CDT

52 Mercado en estado incipiente (Oferta): Fuente: CDT

55 Conclusiones: Industria que se encuentra en el punto de inflexión Ha habido un crecimiento casi explosivo de empresas de energía solar en los últimos años Industria muy centralizada (RM) No existe diferenciación de las labores de suministro de equipos, diseño e instalación como en otros rubros similares más desarrollados Industria que presenta escasas barreras de entrada y de salida!!! (peligro) El beneficio tributario tendrá mayor impacto en en sector inmobiliario, específicamente en: Multiviviendas Viviendas de menor valor (sociales)

56 Franquicia Tributaria a los Sistemas Solares Térmicos en Chile

57 Proyecto de Ley Colectores Solares Térmicos: Crédito tributario para financiar sistemas solares térmicos destinados al calentamiento de agua sanitaria Titulares del beneficio tributario: empresas constructoras que lo descuentan de su impuesto a la renta Aplica para viviendas nuevas de valor menor a 4500 UF Monto del beneficio varía por año, por tipo de instalación y por valor de vivienda 5 años de vigencia Regirá para viviendas cuyos permisos de construcción se hayan otorgado a partir del 01/01/2008 y hayan tenido recepción municipal antes del 31/12/2013

58 Proyecto de Ley Colectores Solares Térmicos: Entre M$

59 Proyecto de Ley Colectores Solares Térmicos: El valor de la vivienda incluye el valor de la construcción más el terreno El valor de la construcción es aquel indicado en el contrato de construcción o el declarado al SII El valor del terreno es el valor de adquisición que se acredite o su avalúo fiscal

60 Proyecto de Ley CST (Mecanismo de Franquicia) : La empresa constructora adquirirá el derecho del crédito en el mes que obtenga la recepción municipal de la vivienda El crédito adquirido se imputará contra el pago provisional obligatorio del impuesto a la renta de dicho mes Si hubiera algún remanente se podrá imputar contra cualquier otro impuesto de retención o recargo que deba pagarse ese mes y el saldo se puede imputar a los mismos impuestos durante los siguientes meses, incluso a la declaración anual de impuesto a la renta si aún hubiera un remanente al final del ejercicio

61 Procedimiento de franquicia tributaria para constructoras (Mecanismo de Franquicia) : 1. Al momento de obtener la recepción municipal, la empresa constructora debe presentar: Declaración Jurada que indique marca, modelo y Nº de serie de los CST y estanques junto con la memoría de cálculo que indique la contribución del sistema Esta documentación deberá ser enviados a la SEC via digital 2. La Constructora deberá imputar el crédito otorgado en el beneficio tributario en el formulario correspondiente 3. Se debe enviar declaración jurada vía web al SII para que este organismo realice un chequeo de la info. declarada, incluyendo: Datos empresa constructora Dirección del proyecto Datos técnicos del proyecto de ACS y de los equipos Valor terreno y contrato de construcción Otros

62 Proyecto de Ley CST (Facultades de la SEC) : Establecerá y administrará un registro de CST y estanques certificados que podrán acceder al beneficio Autorizar a organismos de certificación, organismos de inspección y lab. de ensayos para efectos de la certificación de CST y estanques Autorizar a organismos de inspección para constatar que las instalaciones cumplen con las especificaciones del reglamento Sancionar a las empresas constructoras que hubieren utilizado el beneficio tributario si existe incumplimiento de las especificaciones establecidas en el reglamento o en la memoria de cálculo

63 Proyecto de Ley CST (Otras consideraciones) : El propietario primer vendedor debe responder durante el plazo de 5 años por fallas en el SST instalado El propietario primer vendedor debe solventar la inspección del SST a solicitud del propietario, lo que podrá ser requerido en el plazo de 5 años

64 Definiciones más importantes: Energía Solar Térmica (Reglamento) Sistema Solar Térmico para Agua Caliente de uso Sanitario o Sistema Solar Térmico (SST): Sistema que integra un subsistema de captación, un subsistema de acumulación y un conjunto de otros componentes. Dicho sistema podrá ser complementado con algún sistema auxiliar de calentamiento de agua, sin embargo, éste no se considerará parte del Sistema Solar Térmico Sistema Solar Térmico unifamiliar: Sistema Solar Térmico (SST) utilizado por una unidad de vivienda Sistema Solar Térmico multifamiliar: Sistema Solar Térmico (SST) utilizado por dos o más unidades de viviendas

65 Definiciones más importantes: Energía Solar Térmica (Reglamento) Contribución Solar: Es la fracción entre la energía anual aportada por el SST a la salida del acumulador y la demanda energética anual de agua caliente sanitaria estimada para la respectiva vivienda Contribución Solar Mínima: Corresponde al valor mínimo exigido de contribución solar Circuito primario: En SST el circuito primario es el circuito de transferencia de calor entre los colectores y el intercambiador de calor. En el caso de sistemas directos corresponde al circuito entre los colectores y el acumulador Circuito secundario: Es el circuito que se ubica entre el intercambiador de calor y el (los) acumulador(es). Circuito de consumo: Es el circuito entre el acumulador y los puntos de consumos de ACS.

66 Requerimientos Técnicos: Energía Solar Térmica (Reglamento) Los colectores y acumuladores deberán cumplir con la certificación que la Superintendencia de Electricidad y Combustibles (SEC) establecerá mediante resolución. La SEC mantendrá un registro actualizado de colectores solares térmicos y depósitos acumuladores que permitan acceder al beneficio tributario establecido por la ley. Deberán poseer circuitos primarios y secundarios separados El diseño y dimensionamiento del sistema deberá realizarse por algún programa de software que considere una lista de variables Se deberá usar mezcla anticongelante en el circuito primario en lugares donde exista riesgo de heladas Diseño debe considerar el sobrecalentamiento y funcionar en condiciones de no consumo de agua y alta radicación

67 (Reglamento) Contribución solar mínima por zona climática:

68 (Reglamento) Diseño y Dimensionado del SST: El reglamento establece el procedimiento de cálculo del tamaño del área de captación en base a: Consumo de ACS / persona Número de personas por vivienda Temperatura del agua Cálculo de pérdidas por sombras Otros Esta memoria de cálculo, de la forma y características definidas por el reglamento deberán ser entregadas al Municipio

69 Energía Solar Térmica (Reglamento) Condiciones Generales de la Instalación: Los colectores solares deben ser de una misma marca y modelo La acumulación del sistema debe cumplir un rango donde V=volumen acumulación y A = área de captación V A Los acumuladores y las tuberías deberán ser aislados Otras especificaciones respecto a las bombas, estanques de expansión, tuberías y válvulas Obligatoriedad de presentar plan de mantenimiento x parte de la constructora al propietario Más detalles del reglamento, en

70 Casos de Estudio

71 Caso 1: Edificio Punto Norte Propietario: Euroinmobiliaria Fecha Recepción Municipal: Septiembre 2009 Ubicación: San Martín 702, Santiago Centro Características: 296 deptos. de 1 y 2 dormitorios 18 pisos

72 Caso 1: Edificio Punto Norte Proyecto Solar: Contratista: Chilectra-Isener Acumulación: litros (5 estanques en el techo) Sistema de respaldo: eléctrico (bomba de calor) 132 colectores solares => 338 m2 de captación Cobertura Solar: 73% considerando reglamento de beneficio tributario

73 Caso 1: Edificio Punto Norte Proyecto Solar: Costo Proyecto: UF (aprox) Incluye Colectores Acumulación Piping y accesorios Instalación y Puesta en marcha Costo/depto: 30,7 UF/depto. Aporte que hubiese tenido por el beneficio tributario: 85% Inversión neta con beneficio: UF => 4,7 UF/depto.

74 Caso 2: COMUNIDAD TORRE BARON Propietario: Comunidad del Edificio Instalación de SST con edificio en uso Ubicación: calle González 225, Cerro Barón, Valparaíso Características: 126 departamentos 19 pisos

75 Caso 2: COMUNIDAD TORRE BARON Proyecto Solar: Contratista: Transsen Acumulación: litros solar Sistema de respaldo: gas natural (caldera) 80 m2 de captación Cobertura Solar: 48%

76 Caso 2: COMUNIDAD TORRE BARON Proyecto Solar: Costo Proyecto: UF (aprox) Incluye Colectores Acumulación (6.000 l) Piping y accesorios Instalación y Puesta en marcha

77 EJEMPLO PRÁCTICO Datos del Edificio Altura: 6 pisos Cantidad de departamentos: 30 Habitantes: 3/depto. => 90 habitantes/edificio Superficie para colectores: 180 m2 Ubicación: Santiago Valor Terreno: UF =>500 UF/depto Valor Construcción: UF => 833 UF/depto Total Costo a beneficio tributario => UF/depto.

78 EJEMPLO PRÁCTICO Datos del Proyecto Demanda de ACS solicitada/persona: 30 lt/pers. a 45ºc (de acuerdo a reglamento) Cobertura solar: 66% > para acceder a franquicia tributaria Área de Captación: aprox. 40 m2 => 20 colectores de 2 m2 c/u Acumulación: litros

79 EJEMPLO PRÁCTICO Datos del Proyecto: Inversión Aproximada: Item 3 Termo Acumuladores 1000 Litros Vertical con serpentín 20 Colectores 2 mt2 Bombas recirculación Wilo Top Central de control Tablero eléctrico y mando/control Ingeniería Planimetría Instalación Puesta en Marcha Contingencias Total (Neto de IVA) 952,4 UF Costo por departamento: 31,7 UF

80 EJEMPLO PRÁCTICO Cálculo Beneficio Tributario de acuerdo a ley: Valor Inmueble: UF > menor a UF, de forma que recibe el 100% del beneficio tributario m2 Instalados: menos de 80 m2 Año proyecto: 2010 Beneficio Tributario: 29 UF/depto. Ahorro: 91% del costo del proyecto

81 Área Eficiencia Energética y Construcción Sustentable de la CDT Misión Promover la Eficiencia Energética y Construcción Sustentable en todas las etapas de desarrollo, implementación y operación de un proyecto arquitectónico. Todo ello con el objetivo de aportar concretamente en el desarrollo de un mercado de la EE-CS para la industria de la construcción, abriendo nuevas oportunidades y mejorando paralelamente la calidad y competitividad del sector. sustentable@cdt.cl

82 Área Eficiencia Energética y Construcción Sustentable de la CDT Estudios Sectoriales Descargables gratis en:

83 ORGANIZA:

84 ORGANIZADORES

85 PROGRAMA: Expositores de España, Canadá, Brasil y Argentina Ponencias: Experiencia de Barcelona en Construcción Sustentable Manejo de software de viento para simulación de confort en edificaciones Estado del arte en sistemas constructivos en madera Experiencia Inmobiliaria en Certificación Leed Eficiencia Energética en: Edificios de venta Retail Clínicas y centros hospitarias

86 Información de Inscripciones, viaje y acomodaciones: o al mail sustentable@cdt.cl

87 Gracias