Evaluación tecnológica de la generación eléctrica … · Gases de combustión ¿Cómo funciona?...

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


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


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


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

Po

ten

cia

(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

Be

ne

fic

ios e

n €

/ a

ño

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


Apoyo a la calefacción

Esquemas hidráulicos

Nota: Cotas en cm

Project: Dachs in front, side and top view.

Page 1 of 1Date: 14.08.09

Initial: WDNotes:

Not to scale! For information only! All

dimensions in cm.

Revision:Ref. N°:

10699,5

27,5

72

100

78

30

20

66

Espacio en sala de calderas

2000

Unidad de

micro-

cogeneración

DACHS

Depósito de

inercia

SE 750

600

2970

950 100 720 600

500

1065

350

1915

Condensador

Nota: Cotas en mm.

Espacio en sala de calderas

sobrepresión

Salida de humos tiro natural

Salida de humos

Ejemplo de instalación

Conexión eléctrica en autoconsumo

Instalación

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

Ejemplos de Soluciones

Oportunidades de la mejora de la eficiencia energética: - Ahorro económico de combustible - Amortización razonable - Gestión energética adecuada

Caso 1: Terciario Residencia tercera edad en Les Fonts, sin gestión energética (Terrassa)

Caso 2: Multifamiliar Comunidad de Propietarios con gestor

energético de la sala (Lleida)

Residencia Les Fonts (Terrassa)

Análisis costes de explotación anuales sobre demanda ACS:


Valoración económica con equipo anterior (Gasóleo):

Valoración económica con micro + caldera condensación (Gas):

Reducción costes explotación vs situación anterior -7.933 €

% ahorro económico 69,3%

Análisis reducción de emisiones de CO2:


84% Reducción de emisiones 27 toneladas de CO2

Viviendas Comunitat Maragall (Lleida)

Inst

alac

ión

an

tigu

a

- Caldera de 700 kW para calefacción

- Caldera de 140 kW para ACS

- 2 depósitos de 1.500 L c/u

Dat

os

de

co

nsu

mo

Gas: 929.695 kWh/año

Gas sólo para ACS:

198.000 kWh/año

Electricidad ≥ 82.000 kWh/año

,0 50000,0

100000,0 150000,0 200000,0 250000,0

Consumo de Gas Natural [kWh]

Para dar servicio a 75 viviendas

Consumo ACS

Viviendas Comunitat Maragall (Lleida)

Inst

alac

ión

nu

eva Dachs conectado a la

recirculación de ACS

Dat

os

a 0

2-0

1-1

3

PEM Dachs: 17-10-12

Caldera de ACS parada

Producción eléctrica: 9.544 kWhe

Reducción cons. eléctrico Oct’12 vs. Oct’11: 53%

Consumo gas Dachs: 42.932 kWh

Horas de func:1.763 h ≡ 23,2 h/día

Reducción mensual factura energética -501 €

% ahorro económico (vs. gasto anterior ACS) 55%

Facilidad de integración de los nuevos equipos en la sala de calderas existente

Aprovechamiento íntegro de la cubierta del edificio para fines lúdico-terapéuticos de los residentes (Residencia Les Fonts)

Cobertura total de la demanda de ACS mediante el equipo de microcogeneración Dachs

Importante reducción de la factura eléctrica gracias a la generación de energía eléctrica del Dachs

Máxima Eficiencia Energética mediante el uso combinado de dos tecnologías de máximo rendimiento empleando gas como combustible

Importante reducción de emisiones globales de CO2 respecto a la instalación existente

Conclusiones Casos presentados

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


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


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

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