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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


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?


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


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


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


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


Demandas térmicas en calefacción Temperaturas en Murcia capital


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


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


Sistemas híbridos BC eléctrica - gas Aprovechamiento de la aerotérmia Funcionamiento por Criterio energético


Sistemas híbridos BC eléctrica - gas Aprovechamiento de la aerotérmia Funcionamiento por Criterio económico


Sistemas híbridos BC eléctrica - gas Aprovechamiento de la aerotérmia Layout general


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

http://www.elih-med.eu/html/index.php



Aislamiento térmico de la envolvente

Cubierta

Forjado sanitario

Fachada SATE



Sistema innovador de producción de ACS con paneles solares térmicos y motor de microcogeneración



Balance de Energía

Instalación Solar Térmica Microcogeneración

Pérdidas Apoyo Auxiliar

57 % 26 %

11 % 6 %


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


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


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


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


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

1

Esta presentación es propiedad de Gas Natural. Tanto su contenido temático como diseño gráfico es para uso exclusivo de su personal.

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Muchas gracias

José Manuel Domínguez [email protected]

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