Evaluación tecnológica de la generación eléctrica distribuida con gas natural: la micro-cogeneración. Alberto Jiménez Jefe de Formación y Soporte Técnico

¿Cómo funciona? Gases de combustión

Electricidad ~ 30 %

Combustible 100 %

Calor ~70%

Motor Alternador

5,5 kWe 14,7 kWt 20,2 kW

η = 0,8

11,04 kWe

21,87 kWt

32,91 kW

61% Sistema convencional de energía, para producir 5,5 kW de energía eléctrica y 14,7 kW de energía térmica

Rendimiento del sistema mixto convencional de producción de electricidad y calor respecto a Energía primaria no renovable.

Coeficientes de paso Electricidad= 2,007 kWhEPNR/kWhEfinal Gas Natural= 1,190 kWhEPNR/kWhEfinal (Documento IDAE de Enero 2016):

24,15 kW

Ahorra un 26,6 % de energía primaria

5,5 kWe 14,7 kWt 20,2 kW

84% Rendimiento del sistema mixto de producción de electricidad y calor con micro-cogeneración respecto a Energía primaria no renovable.

Coeficientes de paso Electricidad= 2,007 kWhEPNR/kWhEfinal Gas Natural= 1,190 kWhEPNR/kWhEfinal (Documento IDAE de Enero 2016):

5,5 kWe 14,7 kWt 20,2 kW

1,96 Kg CO2

4,63 Kg CO2

6,59 Kg CO2 Sistema convencional de energía, para producir 5,5 kW de energía eléctrica y 14,7 kW de energía térmica

Emisiones de CO2 en el sistema mixto convencional de producción de electricidad y calor en una hora.

Coeficientes de paso Electricidad= 0,357 kg CO2/kWhEfinal Gas Natural= 0,252 kg CO2/kWhEfinal (Documento IDAE de Enero 2016):

Ahorra un 22 % de emisiones de CO2

5,5 kWe 14,7 kWt 20,2 kW

5,12 Kg CO2 Emisiones de CO2 del sistema mixto con micro-cogeneración de producción de electricidad y calor en una hora.

Coeficientes de paso Electricidad= 0,357 kg CO2/kWhEfinal Gas Natural= 0,252 kg CO2/kWhEfinal (Documento IDAE de Enero 2016):

Características técnicas del Dachs Consumo combustible 20,3 kW

Potencia eléctrica 5,5 kW

Potencia térmica 14,7 kW

Rendimiento total (PCI) 99 %

Rendimiento estacional (Según ErP) 161%

Clasificación energética (Según ErP)

Ancho 720 mm

Largo 1.070 mm

Alto 1.200 mm

Peso 530 kg

Intervalo de mantenimiento 3.500 h

Nivel de ruido 51 – 54 dBA

Dachs G 5.5

Intercambiador de calor de aceite

Salida gas de combustión

Gas de intercambio

Bomba de agua

Motor- cilindro

Válvula termostática

DACHS

ca. 83°C

max. 73 °C

RF

Generador trifásico

Principio de funcionamiento

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Pote

ncia

(kW

)

Demanda térmica anual (ACS + Calef.)

Criterios de dimensionado básico

Demanda térmica base

Criterios de dimensionado básico

0

4

8

12

16

20

24

28

32

36

40

44

48

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 8760

kW

Horas/año

Equipo base 1

Equipo base 2

Equipo base Caldera demanda punta

Demanda térmica base

Ben

efic

ios

en €

/ añ

o

70 kW 250 kW 500 kW

+

Viviendas multifamiliares

Edificios de viviendas

Hoteles, clinicas,… Hostales, hoteles, piscinas residencias de la tercera edad

+ +

Rentabilidad

El objetivo es cubrir una demanda base de calefacción con la micro-cogeneración.

ACS

Calefacción, refrigeración o climatización de

piscinas

Requisitos dimensionamiento: Número elevado horas de

funcionamiento

Demanda energía térmica uniforme

Esquemas hidráulicos

Esquemas hidráulicos

Esquemas hidráulicos

Circuito primario calef

Circuito primario calef

Suministro gas

Salida de humos hacia el exterior

Suministro red 3 fases

Electricidad exportada

Electricidad a los circuitos del edificio

Arranque motor Electricidad

generada

Magnetotérmico tetrapolar 20 A tipo C/K

Conexión eléctrica en autoconsumo

Con el actual marco normativo lo más interesante es el autoconsumo

Excepción peajes de respaldo a las instalaciones

existentes de micro-cogeneración hasta

2020

Excepción peajes de respaldo a

instalaciones de menos de 10 kW

contratados.

RD 900/2015 por el que se regula el autoconsumo

Módulo 1

Módulo 2

Demanda eléctrica durante 24h

Concepto: Micro-

cogeneración +

Aerotermia

115% Rendimiento real medido sobre PCS durante el año 2014. Añadimos a la cogeneración el aprovechamiento renovable de la bomba de calor.

• Edificio de nueva construcción. Obra finalizada en 2013. • Ubicado en Gijón (Solar de la antigua fábrica La Luz

Asturiana) • 74 pisos (1,2 y 3 dormitorios) y 322 plazas de garaje. • Inmueble de referencia con calificación energética A. • Coste de calefacción y ACS anual garantizado de 450 € (lo

habitual es un coste de unos 1.000 € anuales)

Instalación real

Certificación energética A

Sistemas pasivos • Envolvente diseñada para reducir la demanda

energética. • Aislamientos, cerramientos opacos y puentes

térmicos dimensionados por encima del CTE. • Sistemas de recuperación de calor en la

ventilación.

Sistemas activos • Se sustituye la instalación de EST obligatoria

por el CTE. • Se instala una máquina de microcogeneración

junto con una máquina de aerotermia. • Se instalan calderas auxiliares de condensación

de alta eficiencia.

Esquema de la instalación

Máquina de microcogeneración

(12,5 kW)

Bomba de calor (16 kW)

Calderas de condensación (2 x 300 kW)

1000 litros (75ºC)

1000 litros (40ºC) 750 litros

(60ºC)

Costes de explotación

Tipo de vivienda Cantidad Nº pax/viv. (*) Nº pax total Consumo (*) Viv. de 1 dormitorio 16 1,5 1,5*16 = 24 24*22 = 528 l/día a 60ºC Viv. de 2 dormitorios 34 3 3*34 = 102 102*22 = 2.244 l/día a 60ºC Viv. de 3 dormitorios 24 4 4*24 = 96 96*22 = 2.112 l/día a 60ºC TOTAL 74 222 4.884 l/día a 60ºC

Concepto Cobertura Aportación energética [kWh]

Coste combustible

[€/kWh] Rendimiento

Coste energético

[€/año] Colectores solares térmicos 31,7% 33.131 - - 0

Mantenimiento inst. solar 1.500

Calderas de condensación 68,3% 71.384 0,06 96% 4.462

TOTAL 100% 104.515 kWh 5.962 €/año

Concepto Cobertura Aportación energética [kWh]

Coste combustible

[€/kWh] Rendimiento Coste energético

[€/año]

Dachs 70,0% 73.161 0,06 61% 7.196 Mantenimiento Dachs 805

Generación eléctrica Dachs 32.192 0,15 -4.829

Calderas de condensación 30,0% 31.354 0,06 96% 1.960

TOTAL 100% 104.515 kWh 5.132 €/año

Energía Solar Térmica

Microcogeneración

Costes de explotación

Concepto Cobertura Aportación energética [kWh]

Coste combustible

[€/kWh] Rendimiento Coste energético

[€/año]

Dachs 55,0% 57.483 0,06 61% 5.654 Mantenimiento Dachs 636

Generación eléctrica Dachs 25.295 0,15 -3.794

Platinum BC 40,0% 41.806 400% Calderas de condensación 5,0% 5.226 0,06 96% 327

TOTAL 100% 104.515 kWh 2.823 €/año

5962,0 5132,0 2823,0

,0

5000,0

10000,0

Solar térmica Microcogeneración Microcogeneración + aerotermia

Costes de explotación [€/año]

Microcogenaración+ Aerotermia

Rendimiento total del sistema 115,2 %

Puesta en marcha: Marzo 2013 Consumos: Octubre 2013-Septiembre 2014

• Integración de tres sistemas de alta eficiencia en una misma instalación.

• Certificación energética A con equipos de alta eficiencia.

• Cogeneración ahorro de emisiones de CO2 y de energía primaria.

• Autoconsumo y generación distribuida, factores claves.

Conclusiones

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN