Energia Solar Termica en Chile - Pedro Sarmiento

SEMINARIO

ENERGIA SOLAR TERMICA EN CHILEPASADO, PRESENTE Y FUTURO

NODO SOLAR 2009CDT- CChC

Prof. Ing. Pedro Sarmiento M.Universidad T. F. Santa María 19 de Marzo 2009

OBJETIVOS

� Dar a conocer las posibilidades de aplicación de la energía solar y la evolución de la energía solar térmica en evolución de la energía solar térmica en el país.

Prof. Ing. Pedro Sarmiento M. UTFSM

CONTENIDO

– Antecedentes históricos de la Energía Solar.

– Requisitos para el éxito de los proyectos solares.

– Perspectivas de desarrollo.

– Incentivos.


RADIACION SOLAR EN CHILE


CONSUMO DE ENERGIA EN CHILE

� CONSUMO DE ENERGIA POR SECTORES

� AÑO: 2007 � (COMISION NACIONAL DE ENERGÍA)

%� COMERCIAL Y RESIDENCIAL 25,7 � INDUSTRIAL Y MINERO 38,3� TRASPORTE 35,9


APLICACIONES DE LA ENERGIA SOLAR

SISTEMA CARACTERISTICAS APLICACION

Colectores planos Bajas temperaturas.Tecnología simple.

Calentamiento de agua viviendas y piscinas.Industria.

Colectores concentradores

Altas temperaturas.Alto costo y tecnología.

Hornos solares, plantas de fuerza.

Celdas fotovoltaicas Alto costo y tecnología.

Satélites, rurales y comunicaciones.

Helioarquitectura

Arquitectura bioclimática

Diseño arquitectónico y trabajo interdisciplinario.

Calefacción, ventilación y enfriamiento.


COLECTORES CONCENTRADORESPLANTA DE FUERZA SOLAR DE 10 (MWe) EN BARSTOW, USA


PLANTA DE FUERZA SOLAR DE 10 (MWe) EN BARSTOW, USA


1818 HELIOSTATOS72.500 (m2)


PLANTA DE FUERZA DE 80 (MW)COLECTORES PARABOLICOSCALIFORNIA, USA.


COLECTORES CONCENTRADORES HORNO SOLAR DE ODEILLO, FRANCIA (1967)


CELDAS FOTOVOLTAICAS

� RENDIMIENTO : ALREDEDOR 15 %� ALTO COSTO.� ALTO COSTO.� APLICACIONES :

EspacialesRurales


CELDAS FOTOVOLTAICAS INTEGRALES A EDIFICIO


CELDAS FOTOVOLTAICASAplicación en carreteras


CELDAS FOTOVOLTAICASAplicación espacial

CARACTERISTICAS DE PLANTAS GENERADORAS DE ELECTRICIDAD

COSTO DE

� INVERSION OPERACIÓN GENERACION� (US$/kW) (US$c/kW-h) (US$c/kW-h)� 1980 1995� TIPO DE PLANTATIPO DE PLANTA� FOTOVOLTAICA 20000 - 30000 - 100 – 300 10-20� SOLAR TERMICA 1500 - 2000 - 23 10�

� NUCLEAR 5,1� HIDRAULICA 1200 - 1400 1,0 2,4� TERMICA� C. FOSIL 500 - 800 0,4 2,4


ARQUITECTURA SOLAR


CENTRO DE DIFUSION AMBIENTALLICEO MUNICIPAL POLIVALENTE

Conama Metropolitana, Fondo Protección Ambiental, Fundacion CAS2008


ALGUNOS ANTECEDENTES INTERNACIONALES SOBRE USO DE LA ENERGIA SOLAR

� Proyecto SOLINFO(Comunidad Europea), recursos Escuelas arquitectura.

� Proyecto REMMA(Residencial Energy Management), Cataluña, Francia y Portugal.

� Programa WSSP(World Solar Summit Process) , UNESCO.� Programa ALURE, Asociación Latinoamericana Uso Racional Energía.� Programa ALURE, Asociación Latinoamericana Uso Racional Energía.� Programa SOL sobre conservación energía en edificaciones en

Suecia.� Regulación sobre subvención para instalaciones solares, según Art.13,

Ley 82, en España desde 1980.� Ordenanza de Barcelona desde 2000 que obliga a utilización de

instalaciones solares para satisfacer como mínimo el 60 % del agua sanitaria, sea viviendas (sobre 14), piscinas, hospitales, escuelas hoteles o supermercados. Multa hasta 3 millones de euros.

� 35 Municipalidades españolas han seguido esta legislación.Prof. Ing. Pedro Sarmiento M.

UTFSM

ANTECEDENTES NACIONALES SOBRE USO RACIONAL DE LA ENERGIA Y DE LA ENERGIASOLAR

� Programa incentivo al Acondicionamiento Térmico, I. Municipalidad de la Florida, 1992-1993.

� Ministerio de la Vivienda y Urbanismo, Modificación Ordenanza General, 1ª Etapa Reglamentación Térmica, 1999. 2ª Etapa,2005

� MINVU, en estudio 3ª Etapa Reglamentación Térmica.� Colegio de Arquitectos, Santiago, Seminario sobre Aplicaciones de la

Energía Solar en Arquitectura, 1983, 1985 , 2008 y 2009.� Programa de electrificación rural , 1990 , CNE� Programa de electrificación rural , 1990 , CNE� Comisión Nacional de Energía e Instituto Catalán de Energía,

Seminario sobre Eficiencia Energética en Edificios, 1995.� Programa País Eficiencia Energética (MINECOM,2005)� Plan Nacional de Fomento al Uso de Colectores Solares (CNE,2006)� Proyecto Ley 2008 de Ejecutivo sobre Franquicia Tributaria para

instalación colectores solares en nuevas construcciones.100 % franquicia para viviendas has 2000 UF.

FUNCIONAMIENTO DELCOLECTOR SOLAR PLANO

FUNCIONAMIENTO DELCOLECTOR SOLAR EVACUADO

Prof. Ing. Pedro Sarmiento M. UTFSM 2009

TABLA DE U DE PÉRDIDAS APROXIMADASSEGÚN TIPO DE COLECTOR

Tipo de colector U de pérdidas(W/m2 ºC)

Sin cubierta 15 – 25Sin cubierta 15 – 25Una cubierta 7Doble cubierta 5Superficie selectiva 5Tubos de vacío 2


CURVAS CARACTERISTICAS DE COLECTORES


TIPOS DE COLECTORES

TIPOS DE ALETAS

TIPOS DE SERPENTINES

CANCHA DE COLECTORES

ESTANQUE ACUMULADOR

ESTANQUE ACUMULADOR HORIZONTAL (8500 litros)

SISTEMA DIRECTO


SISTEMA INDIRECTO


SISTEMAS DE CIRCULACION NATURAL (a presión de red)


SISTEMAS DE CIRCULACION NATURAL (presión de atmosférica)


Intercambiadores Calor


INSTALACIÓN TIPICA DE TEMPERADO DE PISCINA


COLECTORES SIN CUBIERTASAUSALITO


COLECTORES PLANOSTEMPERADO DE PISCINA RESIDENCIAL EN VIÑA DEL MAR


Colectores con cubierta de vidrio

Justificable para piscinas:

� Termales (sobre 30 ºC)� Termales (sobre 30 ºC)� Lugar con mucho viento� Escasa área disponible


COLECTORES CON CUBIERTA SAUSALITO


SISTEMAS ANTICONGELAMIENTO

� Válvulas anticongelante

� Sensor de circulación

� Drenado

� Intercambiador de calor


ASOCIACIO�ES

ACHESA

Asociacion Chilena de Energía Solar AplicadaFundada el 31 Agosto 1963 – 1980 ? Miembros Fundadores:Universidades de Chile, de Concepción, Técnica Federico


Universidades de Chile, de Concepción, Técnica Federico Santa María, Técnica del Estado y del Norte.Empresas ENDESA, SOMELA e IMPLATEC. Oficina Meteorológica, Fuerza Aérea

ACESOL

Asociacion Chilena de Energía Solar2007

CO�GRESOS Y SEMI�ARIOS

Primer Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica 1979 - Universidad Católica - Santiago

Segundo Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica 1981 – Universidad del Norte – Antofagasta


1981 – Universidad del Norte – Antofagasta

Tercer Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica 1982 – Universidad T.F. Santa María - Valparaíso

Cuarto Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica 1984 – Universidad de Concepción

Quinto Congreso Latinoamericano de Energía Solar1986 - Valparaíso

Quinto Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica 1988 - Universidad de Chile – Santiago

Sexto Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica


Sexto Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica 1990 - Universidad de la Serena

Séptimo Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica 1992 - Universidad de Playa Ancha - Valparaíso

Octavo Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica 1994 – Arica

Noveno Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica 1996 – Antofagasta


Décimo Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica 1998 - Punta Arenas

ALGUNOS PROYECTOS E INSTALACIONES SOLARES TERMICAS, DEL PASADO Y PRESENTE EN CHILE

PRESENTACIÓN INCOMPLETAARBITRARIA


DESTILADOR SOLAR (5000 m2)Ingeniero Sueco Charles Wilson, Las Salinas, Antofagasta, 1872-1914, ChileProducción de 21500 litros/día


Pozas solares, actual Soquimich 1880-actualidad

� Pozas solares de evaporación (más de 10) , de 44.000 m2 cada una.

� Evapora 236.000 litros diarios cada una.


Dr. Charles AbbotSmithsonian Institute� 1900 – 1930 aproximadamente.

� Registro de radiación y análisis espectral.

� Determinación de la constante solar.

� Localidad : Moctezuma, cerca de Calama.


IDIEM - U de Chile (1958)

� Cocinas solares.� Desalinización de agua por

congelamiento.congelamiento.


Prof. JULIO HIRSCMANN Crea Laboratorio de Energía Solar en

UTFSM y Archivo Nacional de datos solarimétricos. (1960)


Laboratorio de Energía Solar Departamento de Mecánica , UTFSM



Cursos de cocinas solares en Escuela de Verano, 1964

Universidad T.F. SantaMaría

U de Chile, U del Norte, U de Concepción (~1964)

� Diseño de colectores solares.� Ensayos de colectores solares.


Sistema termosifón en Valparaíso(1965)



Planta destiladora de 100 [m2] funcionando en Quillagua,

desierto de Atacama, 1966

EmpresasLista incompleta:

SOMELA (1967 – 1970) , Antofagasta

INDUGAS (1980 - ) , Zona central


INDUGAS (1980 - ) , Zona central

AISLAPOL (1980 - ) , Zona central

Calder, Intecsolar, Madeco, Mirosolar, Solarco, Solar3.


Celdas fotovoltaicas en Baquedano, Provincia de

Antofagasta, 1969

Algunos proyectos (1980-1990)(Fuente:Prof.Roberto Román)

� Agua sanitaria Hotel de Copiapó.� Calefacción Hospital de Combarbalá.� Agua sanitaria Cárcel de Colina.� Agua sanitaria Cárcel de Colina.� Colegios varios en Santiago.� Casa solar con muro Trombe, en La Ola

(El Salvador).� Cocinas solares en Villaseca.



Colector solar de la planta deshidratadora en la

Escuela Agrícola de Curimón (1983)


Cámara de secado de planta deshidratadora en la

Escuela Agrícola de Curimón

Calentamiento de agua para cocinaESCUELA AGRICOLA DE CURIMON 1985


COLECTORES PLANOS (100 m2)INSTALACION PARA DUCHAS Y COCINA DE CLUB DE CAMPO DE SANTIAGO (1985).


INSTALACION TIPICA EN VIVIENDAS VIÑA DEL MAR (1990)


SISTEMA ACUMULADOR DE 400 (lt) Escuela de San Pedro de Atacama, 1993.


Instalación Viña Gracia de CORPORA215 m2 colectores evacuados (2007)


Instalación Edificio Al Ras21 conjuntos de colectores evacuados (2007)


CENTRO DE DIFUSION AMBIENTALLICEO MUNICIPAL POLIVALENTE

Conama Metropolitana, Fondo Protección Ambiental, Fundacion CAS2008


CONDICIONES DE PROYECTO EXITOSO

� Ingeniería : DimensionamientoSistema de controlPiping y acumulaciónPiping y acumulaciónProtección contra heladas

� Componentes de calidad� Instalador competente� Servicio postventa (mínimo si se

cumplen requisitos anteriores)Prof. Ing. Pedro Sarmiento M.

UTFSM

SITUACION ACTUAL ENERGIA SOLAR � Chile país privilegiado por radiación solar y clima

benigno.� Necesidades a satisfacer de agua sanitaria y

calefacción es fracción importante de demanda de calefacción es fracción importante de demanda de energía.

� Tecnología solar simple y disponible.� Razonable concentrar esfuerzos en colectores

planos y arquitectura..� Conveniente difusión y política de estado

apropiada.


TECNOLOGÍAS DISPONIBLE

� Colectores planos para calentamiento de agua (con y sin superficies selectivas)selectivas)



� Colectores evacuados



� Colectores acumuladores



� Colectores para calentamiento de aire


Software de dimensionamientopronto disponible por USM


Datos de entrada del proyecto


Resultados del dimensionamientodel proyecto


Comportamiento mensual del proyecto


Factor solar óptimo


Demanda de energía y aporte solar mensual


REFERENCIAS

Sarmiento Pedro (2008). Energía Solar, Aplicaciones e Ingeniería. 4ª Edición,

Ediciones Universitarias de Valparaíso.www.euvsa.cl

Duffie & Beckman (2000). Solar EnergyThermal Processes. John Wiley & Sons,USA


Sarmiento Pedro (2007). Energía Solar en Arquitectura y Construcción. 1ª Edición,RIL Editores.www.rileditores.com

CNE,PNUD, UTFSM (2008) . Irradiancia solar en territorios de la República de Chile.


en territorios de la República de Chile.Disponible en :www.labsolar.utfsm.cl

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