Incorporación de energía solar en aplicaciones térmicas

El aprovechamiento de energía solar de concentración para su uso en aplicaciones térmicas ha tenido muy escasa implantación en España. En el caso particular de redes de climatización, la integración de instalaciones solares térmicas es prácticamente nula. Se pretende demostrar que el uso de energía solar de concentración en aplicaciones térmicas, como puede ser una red de climatización, es una opción viable a tener en cuenta que puede ser muy interesante según sea el escenario económico considerado.

Figura 1: Mapa de la irradiación global media de Europa (kWh/m2 ·día) en el que se han representado de forma esquemática las mayores redes de calefacción con energía solar según el inventario de SDH. (Fuente: Altas radiación AEMET)

Además, se analiza la viabilidad técnica y económica de la integración de una instalación solar de concentración en una red de climatización, para lo cual se ha tomado como referencia una red en la provincia de Jaén. El análisis se realiza utilizando por un lado los datos teóricos de diseño de la red disponibles públicamente y por otro lado determinadas hipótesis en aquellos casos en los que los datos no eran conocidos. Así mismo, el análisis se realiza para la demanda teórica de diseño de la red y para una demanda inicial, correspondiente a una demanda teórica al inicio de explotación.

La red de climatización elegida como referencia es un sistema centralizado diseñado para abastecer la demanda de calor (ACS y calefacción) y de frío de edificios, mediante calderas de biomasa y máquinas de refrigeración por absorción. Se ha elegido esta red como referencia para la realización del estudio por su ubicación geográfica, dado que la disponibilidad de irradiación solar directa en Jaén es significativa, y porque existe la posibilidad de abastecer con energía solar las demandas de calor y frío simultáneamente.

Figura 2: Red de Tårs, Dinamarca. (Fuente: Aalborg CSP3 )

El estudio de viabilidad incluye la realización de una serie de simulaciones dinámicas que permiten analizar el comportamiento de las diferentes instalaciones propuestas para su integración en la red. A los resultados obtenidos se les aplica unos criterios técnicos y económicos para la selección de la solución óptima. La metodología seguida permite optimizar el número de simulaciones a realizar, así como identificar aquellas soluciones que son técnica y económicamente viables.

Metodología

La metodología empleada consta de los siguientes pasos:

Tras la evaluación de los resultados de las simulaciones, se identifican catorce instalaciones técnicamente viables, para cada perfil de demanda considerado.

Resultados

Las instalaciones que mejores resultados técnicos y económicos proporcionan de acuerdo con los criterios establecidos, y que por tanto se presentan como mejores soluciones, son:

Tabla 1: Información general sobre la ubicación propuesta para la instalación solar 

Los resultados económicos de las instalaciones seleccionadas se han calculado para ciertas hipótesis de partida (índice de precios de la biomasa, precio de venta del calor solar, etcétera) y en ausencia de financiación y subvenciones. 

Adicionalmente, se analizan estas instalaciones bajo otras hipótesis, obteniéndose resultados que mejoran notablemente los iniciales. 

Tabla 2: Ficha de la instalación propuesta de colectores lineales de Fresnel. Demanda diseño

En el análisis económico se compara el coste de generación de la energía solar, incluyendo su inversión inicial y todos los costes de explotación, únicamente con el coste de combustible de biomasa. 

Esto debe ser así puesto que la instalación solar se incorpora a una instalación de generación de biomasa ya existente. No obstante, considerar la energía solar en la fase de diseño de una red podría suponer una disminución de la potencia de la instalación principal, de manera que la comparación del coste de generación solar no sería únicamente con el precio de la biomasa, sino con todos los costes evitados por dicha instalación solar.

Tabla 3: Ficha de la instalación propuesta de colectores cilindro parabólicos. Demanda inicial.

En resumen, los resultados obtenidos permiten concluir que la incorporación de instalaciones solares de concentración en redes de climatización es una alternativa viable y atractiva que resulta competitiva a nivel técnico y económico.

 
 
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