TAZ-PFC-2015-453

Evaluación de la implementación de la energía solar dentro del sistema de calefacción de distrito de Velika Gorica

Felipe Andreu, Javier
Schneider, Daniel Rolph (dir.)

Serra de Renobales,Luis María (ponente)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2015
Departamento de Ingeniería Mecánica, Área de Máquinas y Motores Térmicos

Ingeniero Industrial

Resumen: La Ciudad de Velika Gorica, situada en Croacia, se enfrenta a varias cuestiones clave en cuanto a su consumo de energía térmica. Así, el consumo térmico en la Ciudad es de 197,34 GWh donde el 20% de dicha energía es suministrada por biomasa (fundamentalmente leña), el 2% por electricidad, el 15% por el fuel-oil, el 31% por gas natural y el 32% restante es proporcionado por sistemas de calefacción de distrito. En el sistema de calefacción de distrito de la Ciudad, la principal restricción es la utilización de 14 pequeñas plantas de calefacción en las que cada una proporciona calor a una red de calefacción independiente y desconectada del resto. De las catorce plantas instaladas sólo una, cuya capacidad representa el 60,76% de la capacidad total instalada, funciona con gas natural, mientras que el resto utiliza fuel-oil, que tiene un alto nivel de emisiones de CO2. Además existen altas pérdidas térmicas de distribución, debido a que el sistema de calefacción de distrito es antiguo y de alta temperatura. Otros problemas son el alto consumo de energía térmica, que es aproximadamente de 200 kWh/m2 en el sector residencial y 190 kWh/m2 de media para los edificios públicos. La reducción de los costes y de las emisiones de CO2, se puede alcanzar con una alta penetración de fuentes de energía renovable y disminuyendo el consumo de energía térmica en los edificios con un mejor aislamiento de éstos. Por ello el principal objetivo de este proyecto es evaluar la integración de la energía solar para la producción de agua caliente sanitaria y calefacción en los edificios de la Ciudad. La primera parte de este trabajo consta de un análisis de la situación actual de la Ciudad que incluye un estudio de las necesidades de calefacción, agua caliente sanitaria y de electricidad. La segunda parte consiste en un estudio de los recursos solares disponibles y de las tecnologías posibles a utilizar en la Ciudad (concentradores de energía solar –CSP, fotovoltaica -PV, térmica, fotovoltaica-térmica -PVT, almacenamiento estacional de energía térmica -STES, bombas de calor -HP, y caldera de biomasa). En la tercera se han propuesto tres escenarios para la integración de la energía solar en la Ciudad: (i) la producción de agua caliente sanitaria, ACS, para un uso a escala residencial; (ii) el precalentamiento de agua en una planta de calefacción de distrito; y (iii) una central solar térmica con acumulación estacional para su uso dentro del sistema de calefacción de distrito. En todos los escenarios mencionados, se ha realizado un análisis económico. El ahorro potencial en la producción de ACS con energía solar para los edificios residenciales que no se encuentran conectados al sistema de calefacción de distrito es de 12,96 GWh. En relación a los resultados económicos se ha obtenido: i) que la producción de ACS con energía solar es rentable y su coste solar estimado, 0,0458 €/kWh, es menor que los precios energéticos actuales en la Ciudad; ii) el precalentamiento de agua de una planta de calefacción de distrito con energía solar, es factible y su coste solar estimado 0,027 €/kWh, es menor que el sistema actual; iii) y se ha determinado el coste solar de una central solar térmica con acumulación estacional, que en el caso analizado es competitivo con el coste actual de la calefacción en el sistema de calefacción de distrito, 55,8 €/MWh. Las principales conclusiones alcanzadas en este proyecto son que un sistema de calefacción de distrito centralizado es más interesante que uno distribuido, que cuanto mayor sea la central solar menor será su coste solar, que un sistema de calefacción de distrito a baja temperatura es mejor que uno a alta temperatura y que la introducción de la energía solar en la Ciudad es factible y rentable.