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Curso de Análisis de Proyectos de Energía Limpia © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006. Crédito Fotográfico: NRCan Análisis de Proyectos de.

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1 Curso de Análisis de Proyectos de Energía Limpia © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Crédito Fotográfico: NRCan Análisis de Proyectos de Calentamiento Solar de Agua Colectores de Placas Vidriadas Planas, Ontario, Canadá

2 © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Objetivos Revisar los fundamentos de los sistemas de Calentamiento Solar de AguaRevisar los fundamentos de los sistemas de Calentamiento Solar de Agua Ilustrar las consideraciones clave para el análisis de proyectos de Calentamiento Solar de AguaIlustrar las consideraciones clave para el análisis de proyectos de Calentamiento Solar de Agua Introducir el Modelo de Proyecto de Calentamiento Solar de Agua RETScreen ®Introducir el Modelo de Proyecto de Calentamiento Solar de Agua RETScreen ®

3 © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Agua Caliente DomésticaAgua Caliente Doméstica Calor para ProcesosCalor para Procesos Calentamiento para Piscinas de NataciónCalentamiento para Piscinas de Natación …pero también… Incrementa el almacenamiento de agua caliente Extiende la temporada de natación (calentamiento de piscinas) ¿Qué ofrecen los sistemas de Calentamiento Solar de Agua? Crédito Fotográfico: Vadim Belotserkovsky Centro de Conferencias, Bethel, Lesotho Unidad Vecinal, Kungsbacka, Suecia Crédito Fotográfico: Alpo Winberg/ Solar Energy Association of Sweden

4 © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Componentes de los Sistemas de Calentamiento Solar de Agua Crédito Fotográfico: NRCan Intercambiador de Calor Panel Fotovoltaico Colectores Solares Circuito de Calentamiento de Agua de Sifón Térmico Agua Caliente a la Casa Suminsitro de Agua Fría Suministro y Retorno de Tuberías de Glicol Caja de Empalme Drenaje de Sedimento Agua Calentada por el Sol Bomba de Glicol Tanque Precalentado Almacena el Agua Calentada por el Sol Tanque Estándar Esquema de Sistema de Calentamiento Solar de Agua

5 © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Colectores Solares No Vidriados Bajo CostoBajo Costo Baja TemperaturaBaja Temperatura RobustoRobusto LivianoLiviano Calentamiento estacional de piscinasCalentamiento estacional de piscinas Baja presiónBaja presión Pobre desempeño en climas fríos o con vientoPobre desempeño en climas fríos o con viento Crédito Fotográfico: NRCan Ranuras de Medición de Flujo Los Canales de Flujo Originan Flujos Uniformes a Través de los Tubos 2º Tubo Colector Canal de Ingreso Flujo Desde la Piscina Colector Solar No Vidriado

6 © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Colectores Solares de Placas Vidriadas Planas Costos moderadosCostos moderados Operación a más alta temperaturaOperación a más alta temperatura Puede operar a la presión de agua del suministro principal de aguaPuede operar a la presión de agua del suministro principal de agua Más pesado y más frágilMás pesado y más frágil Crédito Fotográfico: NRCan Vidriado Recipiente Placa Absorbente Tubos Elevadores Colectores Asilamiento

7 © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Colectores de Tubo Evacuado Costos más altosCostos más altos Sin pérdidas de convecciónSin pérdidas de convección Alta temperaturaAlta temperatura Climas cálidosClimas cálidos FrágilFrágil La instalación puede ser más complicadaLa instalación puede ser más complicada La nieve ya no es problemaLa nieve ya no es problema Crédito Fotográfico : NRCan Crédito Fotográfico: Nautilus Tubo Desarrollado y Fabricado en China Vapor y Líquido Condensado dentro del Tubo de Calor Placa Absorbente Tubo de Calor Tubo Evacuado

8 © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Calentamiento Solar de Agua en Diferentes Climas Para cada sistema de calentamiento solar de agua con 6 m 2 de colector vidriado, una demanda de 300 l/día de agua caliente a 60ºC y 300 l de almacenamiento, la fracción solar es:Para cada sistema de calentamiento solar de agua con 6 m 2 de colector vidriado, una demanda de 300 l/día de agua caliente a 60ºC y 300 l de almacenamiento, la fracción solar es: 21% en Tromsø, Noruega (70ºN) 40% en Yellowknife, Canadá (62ºN) 32% en Varsovia, Polonia (52ºN) 51% en Harbin, China (46ºN) 67% en Sacramento, USA (39ºN) 39% en Tokio, Japón (36ºN) 78% en Marrakech, Marruecos(32ºN) 75% en Beer-Sheva, Israel (31ºN) 81% en Matam, Senegal (16ºN) 59% en Puerto Limón, Costa Rica (10ºN) 59% en Yakarta, Indonesia (6ºS) 86% en Huancayo, Perú (12ºS) 69% en Harare, Zimbabwe (18ºS) 65% en Sydney, Australia (34ºS) 39% en Punta Arenas, Chile (53ºS)

9 © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Ejemplos de Sistemas de Calentamiento Solar de Agua - Costos y Beneficios Sistema vidriado para todo el año (con almacenamiento) La Paz, Bolivia 2,2 GJ/m $/m 2 Sistema de tubo evacuado para todo el año (con almacenamiento) Copenhague, Dinamarca 1,8 GJ/m $/m $/m $/m $/kWh 0.15 $/kWh Sistema No Vidriado para Piscina de natación solo para verano Montreal, Canadá 1,5 GJ/m $/m 2 Costo de la Energía ($/GJ) Ahorros Anuales ($/m 2 )

10 © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Consideraciones para un Proyecto de Calentamiento Solar de Agua Factores para proyectos exitosos:Factores para proyectos exitosos: Gran demanda de agua caliente para reducir la importancia de los costos fijos Altos costos de energía (como en lugares donde no se dispone de gas natural) Suministro de energía convencional no confiable Fuerte Interés en el medio ambiente del propietario / operador de la edificación Cargas diurnas de agua caliente requieren menos almacenamientoCargas diurnas de agua caliente requieren menos almacenamiento Sistemas estacionales de bajo costo pueden ser financieramente preferibles a sistemas de mayor costo para todo el añoSistemas estacionales de bajo costo pueden ser financieramente preferibles a sistemas de mayor costo para todo el año El mantenimiento es similar al de cualquier sistema de cañerías, pero el operador debe estar comprometido a realizar a tiempo las reparaciones y los mantenimientosEl mantenimiento es similar al de cualquier sistema de cañerías, pero el operador debe estar comprometido a realizar a tiempo las reparaciones y los mantenimientos

11 © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Ejemplos: Australia, Botswana y Suecia Sistemas Domésticos de Agua Caliente Conectado a la red, requiere un propietario que se encuentre comprometidoConectado a la red, requiere un propietario que se encuentre comprometido Puede tener largos períodos de retorno de la inversión cuando los precios de la energía son bajos El sistema provee el 20 al 80% de agua caliente Sin conexión a la red donde el suministro de energía sea poco confiableSin conexión a la red donde el suministro de energía sea poco confiable Crédito Fotográfico: Marie Andrén, Solar Energy Association of Sweden Crédito Fotográfico: Vadim Belotserkovsky Crédito Fotográfico: The Australian Greenhouse Office Sistema de Sifón Térmico, Australia Casa para el Personal Médico en Área Rural, Botswana Casas, Malmö, Suecia

12 © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Ejemplo: Estados Unidos y Canadá Sistemas de Piscinas de Natación Colectores No Vidriados de bajo costoColectores No Vidriados de bajo costo Piscinas para verano en climas fríos Extiende la temporada en climas cálidos Para uso en verano en piscinas para todo el año en climas fríos Puede tener períodos de retorno de la inversión de 1 a 5 años Colectores vidriados para calor durante todo el añoColectores vidriados para calor durante todo el año Los sistemas de filtración sirven como bombaLos sistemas de filtración sirven como bomba Crédito Fotográfico: NRCan Crédito Fotográfico: Aquatherm Industries/ NREL Pix Sistema para Piscina, USA Sistema para Piscina Comunal, Ontario, Canadá

13 © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Ejemplos: Grecia y Canadá Sistemas Comerciales/Industriales de Agua Caliente Hoteles/moteles, departamentos y edificios de oficinasHoteles/moteles, departamentos y edificios de oficinas Centros de salud y hospitalesCentros de salud y hospitales Lavado de carros, lavanderías, restaurantesLavado de carros, lavanderías, restaurantes Instalaciones deportivas, escuelas, instalaciones de duchasInstalaciones deportivas, escuelas, instalaciones de duchas Acuacultura, otras pequeñas industriasAcuacultura, otras pequeñas industrias Crédito Fotográfico: NRCan Crédito Fotográfico: Regional Energy Agency of Crete/ISES Hotel, Agio Nikolaos, Creta Operación de Acuacultura, Columbia Británica, Canadá

14 © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Modelo de Proyecto de Calentamiento Solar de Agua RETScreen ® Análisis de producción de energía de todo el mundo, de costos de ciclo de vida y de reducciones de emisiones de gases de efecto invernaderoAnálisis de producción de energía de todo el mundo, de costos de ciclo de vida y de reducciones de emisiones de gases de efecto invernadero Vidriados, no vidriados, y tubo evacuado Piscinas de natación en interiores o exteriores (con o sin cubierta) Sistemas de agua caliente de servicio (con o sin almacenamiento) Solo 12 puntos de datos para RETScreen ® vs para modelos de simulación horariaSolo 12 puntos de datos para RETScreen ® vs para modelos de simulación horaria Actualmente no cubiertos:Actualmente no cubiertos: Cambios en cargas diarias de agua caliente de servicio Agua caliente de servicio autónomos Sistemas sin almacenamiento tienen altas fracciones solares Concentrador y Colectores solares integrados con rastreo del sol

15 © Minister of Natural Resources Canada 2001 – RETScreen ® Cálculo de Energía de Calentamiento Solar de Agua Calcula las variables ambientales, incluyendo radiación solar en el plano del colector Método de Utilizabilidad Método F-Chart Otros cálculos: área de colector sugerida, requerimientos de bombeo, etc. Evaluar requerimientos de energía de la piscina Calcular la energía renovable entregada y requerimientos de calentamiento auxiliar Agua caliente de Servicio sin almacenamiento Piscinas de Natación Ver el e-Libro Análisis de Proyectos de Energía Limpia: RETScreen ® Ingeniería y Casos Capítulo de Análisis de Proyectos de calentamiento Solar de Agua Calcula la energía solar que puede ser colectada Agua caliente de Servicio con almacenamiento

16 © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Ejemplo de Validación del Modelo de Proyecto de Calentamiento Solar de Agua RETScreen ® RETScreen ® comparado con: WATSUN para sistemas domésticos de agua caliente en Toronto, Canadá:WATSUN para sistemas domésticos de agua caliente en Toronto, Canadá: ENERPOOL para piscina de verano de 48 m 2 in Montreal, CanadáENERPOOL para piscina de verano de 48 m 2 in Montreal, Canadá Energía requerida dentro del 2% Datos monitoreados de una piscina de verano de m 2 en Möhringen, AlemaniaDatos monitoreados de una piscina de verano de m 2 en Möhringen, Alemania Energía requerida dentro del 3% y producción de energía solar dentro del 14% RETScreen vs. Datos monitoreados de 10 sistemas domésticos de agua caliente en Guelph, Canadá 4,1%1.8001,874Tiempo de operación de la bomba (h) 0,1%8,018,02Energía Entregada (GJ) -0,5%19,7319,64Carga (GJ) -1,8%24,7924,34Radiación incidente (GJ) Dif.WATSUNRETScreen

17 © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Conclusiones Colectores no vidriados, vidriados y de tubo evacuado provén agua caliente para muchos usos y cualquier climaColectores no vidriados, vidriados y de tubo evacuado provén agua caliente para muchos usos y cualquier clima La demanda significativa de agua caliente, altos costos de energía, y un fuerte compromiso de parte del propietario/operador son factores importantes de éxitoLa demanda significativa de agua caliente, altos costos de energía, y un fuerte compromiso de parte del propietario/operador son factores importantes de éxito RETScreen ® calcula:RETScreen ® calcula: La carga de agua caliente de servicio y la carga de piscina de natación El Desempeño de los sistemas solares de piscina de natación y agua caliente de servicio con y sin almacenamiento RETScreen ® es un análisis anual con cálculo de recursos mensuales que pueden lograr precisión comparable a modelos de simulación horariaRETScreen ® es un análisis anual con cálculo de recursos mensuales que pueden lograr precisión comparable a modelos de simulación horaria RETScreen ® puede brindar significativos ahorros de costos en estudios de factibilidad preliminaresRETScreen ® puede brindar significativos ahorros de costos en estudios de factibilidad preliminares

18 © Minister of Natural Resources Canada 2001 – ¿Preguntas? Módulo de Análisis de Proyectos de Calentamiento Solar de Agua RETScreen ® International Curso de Análisis de Proyectos de Energía Limpia Para mayor información por favor visite el sitio web RETScreen ® en


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