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La hibridación de la energía solar fotovoltaica
con el gas natural La cobertura de las demandas térmicas
José Manuel Domínguez Cerdeira Responsable de Prescripción Gas Natural Distribución Murcia, 18 de Marzo de 2016
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 2 2
En un entorno energético en el que queremos reducir nuestras emisiones de gases de efecto invernadero, los objetivos de esta ponencia son plantear:
Objetivos
3 Cómo colaboran las tecnologías que usan gas natural con las energías renovables en la reducción de emisiones de CO2
2 Cómo contribuye la generación fotovoltaica distribuida en la cobertura de las demandas térmicas en edificios
Cómo podemos reducir nuestra huella ecológica de un modo sostenible 1
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 3 3
Nuestro entorno energético La necesidad de reducir las emisiones de CO2
Objetivos para 2020: reducir un 20% las emisiones GEI (respecto a los niveles de 1990) obtener un 20% de la energía a partir de fuentes renovables mejorar la eficiencia energética en un 20%.
La UE se ha fijado objetivos de clima y energía para 2020, 2030 y 2050:
Objetivos para 2030: reducir un 40% las emisiones GEI (respecto a los niveles de 1990) obtener un 27% de la energía a partir de fuentes renovables mejorar la eficiencia energética en un 27%.
Objetivos para 2050: reducir un 80 - 95% las emisiones GEI (respecto a los niveles de 1990)
¿Qué mecanismos tenemos para conseguir estos objetivos?
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 4 4
Nuestro entorno energético Mecanismos para reducir las emisiones de CO2
Alta Eficiencia Energética Consumir menos energía para la cobertura de la misma demanda
Alta utilización de Fuentes de Energía Renovables Tecnologías maduras, eficientes y rentables
Tecnologías de suministro diversificadas Tratamiento No Discriminatorio entre tecnologías y fuentes de energía
FER Gas Nuclear Petróleo Combustiblessólidos
FER Gas Nuclear Petróleo Combustiblessólidos
2005
0%
25%
50%
75%
0%
25%
50%
75%2030 2050
Franjas de cuotas de combustibles empleados como energía primaria en 2030 y 2050, en comparación al 2005 (en %)
Fuente: Comisión Europea. Hoja de Ruta de la Energía para 2050. COM(2011) 855 final
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 5 5
Nuestro entorno energético Los tipos de demanda en edificios y su cobertura En Europa, el 40% del consumo final se realiza en los edificios Estos consumos se realizan para la cobertura de:
Demandas Térmicas Usos de larga duración en el día y estacionales
Media / Alta demanda de potencia Alta intensidad de consumo de energía
Demandas en Iluminación, motores y Otros Usos Usos puntuales a lo largo del día. NO estacionales
Baja / Media demanda de potencia Baja intensidad de consumo de energía
Las demandas térmicas, en España son tres o cuatro veces (en kWh/año) mayores que las correspondientes a los otro tipo de demandas Y no son flexibles respecto al momento de su uso
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 6 6
Edificios de Residencial Seguimiento de la Demanda Térmica diaria
A lo largo de una jornada, la generación solar no sigue la curva de demanda de ninguno de los servicios térmicos
Sería precisa una acumulación energética, eléctrica o térmica, para poder aprovechar la energía fotovoltaica en la cobertura térmica
En período estival sería precisa doble acumulación térmica, de frio para el AA y de calor para el ACS
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 7 7
Edificios de Residencial Seguimiento de la Demanda Térmica anual
A lo largo del año, la generación solar tampoco sigue la curva de demanda conjunta de los servicios térmicos
Si se diseña el sistema fotovoltaico para la demanda punta, la superficie de paneles precisa sería muy elevada y durante las estaciones intermedias habría grandes excedentes eléctricos
Para temperaturas superiores a 55ºC son precisas tecnologías de alta eficiencia (CO2), pero de alto coste de inversión
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 8 8
Demandas térmicas en calefacción Temperaturas en Murcia capital
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 9 9
Gestionabilidad de la energía fotovoltaica
El despliegue de energía renovable requiere incrementar la flexibilidad del sistema
La flexibilidad se puede conseguir mediante:
Una generación tradicional más flexible y/o hibridación con sistemas que emplean combustibles
Una mayor participación de la demanda (desplazamiento horario) Un almacenamiento energético (eléctrico o térmico)
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 10
Sistemas térmicos híbridos con gas natural y energías renovables Eficiencia y flexibilidad en la cobertura de la demanda
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 11 11
El concepto de los Sistemas híbridos Maximizar la eficiencia global
Un sistema híbrido es la unión de dos o más tecnologías con una o más fuentes de energías, que opera como un nuevo y diferente producto El objetivo es obtener una eficiencia máxima, con uno de estos 2 criterios: Criterio Energético: Maximizando el
rendimiento estacional (COP o REE) Criterio Económico: Minimizando el coste
de operación, empleando la energía más económica y eficiente
Ejemplos de sistemas híbridos son: Caldera de gas natural + Sistema solar
térmico (EST) Caldera de gas natural + Bomba de calor Caldera de gas natural + Bomba de calor +
EST Las Bombas de Calor pueden ser
eléctricas o alimentadas con gas natural
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 12 12
Sistemas híbridos BC eléctrica - gas Aprovechamiento de la aerotérmia Funcionamiento por Criterio energético
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 13 13
Sistemas híbridos BC eléctrica - gas Aprovechamiento de la aerotérmia Funcionamiento por Criterio económico
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 14 14
Sistemas híbridos BC eléctrica - gas Aprovechamiento de la aerotérmia Layout general
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 15 15
Elih-MED. Energy Efficiency in Low Income Housing in the Mediterranean
Hibridación gas natural – Solar térmica Proyecto Elih-Med. Rehabilitación Energética
Edificio Los Limoneros Calle Jacinto Benavente, Málaga
140 Viviendas Sociales (IMV) Superficie construida de 14.547 m2
Construido en 1987
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 16 16
Hibridación gas natural – Solar térmica Proyecto Elih-Med. Rehabilitación Energética
Aislamiento térmico de la envolvente
Cubierta
Forjado sanitario
Fachada SATE
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 17 17
Hibridación gas natural – Solar térmica Proyecto Elih-Med. Rehabilitación Energética
Sistema innovador de producción de ACS con paneles solares térmicos y motor de microcogeneración
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 18 18
Hibridación gas natural – Solar térmica Proyecto Elih-Med. Rehabilitación Energética
Balance de Energía
Instalación Solar Térmica Microcogeneración
Pérdidas Apoyo Auxiliar
57 % 26 %
11 % 6 %
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 19 19
Hibridación gas natural – Solar térmica Refrigeración solar – gas natural (absorción)
Refrigeración Solar por Absorción (SectorTerciario) Ubicación: Escuela Superior de Ingeniería –
Universidad de Sevilla – Finalización: Marzo 2009 Objetivo: Demostrar que la refrigeración solar
es posible con un buen nivel de eficiencia energética
Construcción de la primera planta de Producción de frio con sistemas solares de concentración solar mediante captadores Fresnel combinada con una máquina de absorción de doble efecto
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 20 20
Hibridación gas natural – Solar térmica Refrigeración solar – gas natural (absorción)
Energía final producida (kWh)
0.00E+00
2.00E+04
4.00E+04
6.00E+04
8.00E+04
1.00E+05
1.20E+05
1.40E+05
1.60E+05
1.80E+05
2.00E+05
M Jn Jl A S O
Solar Gas Electricidad
Demanda total de la ESI durante verano 2008: 822.788 kWh
Porcentaje de refrigeración cubierto mediante la instalación de refrigeración solar: 41.86 % (solar 11.31 %)
Potencia sistema convencional: 1.233,2 kW En verano 2008 se ha aportado 1/3 de la
potencia en momentos de máxima insolación. Incidencias de poca entidad relacionadas con
dilataciones en el captador solar y con estanquidad en el circuito hidráulico
Elevadas inercias de la máquina de absorción que requieren la utilización del quemador de gas
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 21 21
Hibridación gas natural – Solar fotovoltaica Isla de Ameland - Holanda
“Smart Energy Ameland” es el primer proyecto en Holanda de una red inteligente de energía. En la isla de Ameland se está instalando un parque fotovoltaico de 6 MW y 45 Pilas de Combustible que aportan estabilidad a la producción eléctrica renovable y con el calor residual abastece las demandas térmicas de dependencias municipales y comercios Su objetivo es desarrollar un sistema descentralizado de generación de electricidad, muy importante para casos como los una isla
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 22 22
Otras alternativas Power to Gas (P2G) Bajo el concepto de Power to Gas (P2G), se sitúa la tecnología que permite generar hidrógeno a partir de agua y electricidad e inyectarlo en la red de gas directamente o convertido en metano (gas sintético) mediante la reacción de Sabatier:
El almacenamiento de la energía se realiza aprovechando la capacidad de almacenamiento propia del sistema gasista
PRES-PR-2016-016-V01 Prescripción. CAP 23 23
En la consecución de nuestros objetivos medioambientales, a corto y medio plazo se debe tener en cuenta que:
Conclusiones
3 El gas natural, su infraestructura y sus tecnologías son el mejor socio de las energías renovables y de la descarbonización de nuestra sociedad
2 El desarrollo de los sistemas fotovoltaicos está ligado a las tecnologías de acumulación, térmica o eléctrica
La reducción del impacto de nuestra actividad pasa por una mejora de la eficiencia energética y en el empleo de tecnologías maduras y rentables
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Esta presentación es propiedad de Gas Natural. Tanto su contenido temático como diseño gráfico es para uso exclusivo de su personal.
©Copyright Gas Natural SDG, S.A.
Muchas gracias
José Manuel Domínguez [email protected]