REUNION NACIONAL SOBRE BIOENERGIA, BIODIESEL Y

BIODIVERSIDAD EN ZONAS ARIDAS.  

´´ESTUDIOS TERMOECONÓMICOS PARA PROMOVER EL USO DE  FUENTES  RENOVABLES DE ENERGÍA EN VIVIENDAS DE

INTERÉS SOCIAL´´

 Ing. René Delgado Rendón.

Director de Tesis: M.I. Héctor E. Campbell RamírezÁrea de Energía, Instituto de Ingeniería de la UABC

   

Noviembre de 2008.

Definición del problema. Justificación. Objetivos. Metodología. Experimentación. Herramientas. Resultados. Conclusiones.

La necesidad de energía eléctrica y térmica economicamente accesible.

La contaminación (aire). La viabilidad de usar energía solar. La creciente oferta de vivienda de tipo interés

social. Enfoque técnico-económico, ambiental, Energético.

• Desarrollar una metodología sistémica con el enfoque de termoeconomía, permitiendo el uso de sistemas solares en viviendas de interes social de Mexicali.

• Lograr resultados traducidos en una propuesta realizable y simple.

Antonio Valero, Termoeconomía: El punto de encuentro de la Termodinámica, la Economía y la Ecología, 1998.

www.Solarroofs.com

Las herramientas utilizadas para el análisis de los sistemas de módulos fotovoltaicos y recopilación de información:

HOMER Retscreen photovoltaic Retscreen solar water heater SSCA (CONAE) STELLA Monitoreo de viviendas. Diseño de encuestas.

www.retscreen.netwww.conae.gob.mxwww.iseesystems.comwww.nrel/gov/homer

Escenarios…Variables del sistema calentador solar de

agua:

Volumen de agua caliente demandada. Temperatura del agua fría. Radiación solar disponible. Temperatura ambiental. Velocidad de viento. Ángulo de inclinación del sistema. Área de apertura. Materiales del calentador. Costos.

Variables del sistema fotovoltaico:

Electricidad demandada. Radiación solar disponible. Temperatura ambiental. Velocidad de viento. Ángulo de inclinación del sistema. Capacidad de la celda. Costos.

Las variables evaluadas con los paquetes de cómputo seleccionados son:

Demanda aproximada. Capacidad del equipo. Costo del esquipo.

Escenarios…

Variables del sistema calentador solar de agua:

Volumen de agua caliente demandada. 4 personas promedio por vivienda.* Más de 4 personas.

Costos. $4,000.00 pesos/m2** $2,000.00 pesos/m2***

Variables del sistema fotovoltaico:

Electricidad demandada. Capacidad de la celda. 220 watts 100 watts Costos.Con baterías e inversores de carga.Sin baterías y sin inversores de carga.

*INEGI, II contéo de población y vivienda, Mexicali 2005.**www.saecsaenergiasolar.com***www.conae.gob.mx

Escenarios para celda FV…*HOMER:

Capacidad 220 watts.Costo $15,400.00Capacidad 100 watts.costo $7,000.00Tiempo de vida 25 años.Costo de baterías $500.00Costo inversor $1,600.00 de 220 wattsCosto inversor $800.00 de 100 wattsCosto de energía convencional $1.50/kWha) Costo de la inversión recomendada para la

celda de 220 watts$17,000.00, productividad 421 kWh/año, incluyendo un inversor.

b) Costo de total de la celda de 100 watts es de $7,000.00, producción de 191 kWh anuales.

**RETScreen PV:

Capacidad de 220 watts.Costo del sistema $16,170.00Tiempo de vida de 25 años.Costo de energía convencional $1.50a) En base al tiempo de recuperación de la

inversión se estiman 15.6 años, sin incluir baterías o inversores de corriente y tampoco gastos de mantenimiento.

b) En el caso de uso de inversor de corriente se estima una inversión adicional de $3,850.00, obteniendo un tiempo de recuperación de 18.9 años, sin incluir baterías o gastos de mantenimiento.

c) En el escenario anterior se adiciona el gasto de mantenimiento de $500.00 anual se tiene un tiempo de recuperación superior a los 25 años.

d) Si en el caso anterior se considera un costo de la energía convencional de $2.50/kWh, se obtiene un tiempo aproximado de recuperación de 18 años con 0.21 toneladas de CO2 evitadas.

*www.nrel/gov/homer**www.retscreen.net

Escenarios para calentador de agua…*SSCA15:

Número de usuarios 4 personas.Tiempo de vida de 20 años.Costo del sistema $2,783.00/m2Costo de mantenimiento de $800.00Costo de energía convencional gas LP $3.45/kgFinanciamiento a 48 meses.a) Considerando un tanque de almacenamiento de

60 L, se estimo un ahorro mensual de 17.15 kg de gas LP, con un tiempo de recuperación de la inversión de 6.25 años para un equipo de un metro cuadrado.

b) Considerando el mismo escenario modificando solo el número de usuarios a 2 personas, con un tiempo de recuperación de la inversión de 14.75 años.

c) Analizando el primer escenario pero para 6 usuarios, se obtiene que el área recomendada del equipo es de 2m2, con un contenedor de 120 L, un ahorro mensual de 30.49 kg de gas LP y un tiempo de recuperación de 6.5 años, teniendo una inversión de $5,566.00

**RETScreen SWH:

Área del equipo de 1.87 m2Capacidad del contenedor de 155 LUsuarios 4 personasDemanda por persona 60 LTemperatura de uso del agua 60 grados

centígrados.Temperatura de agua fría de 13 grados

centígradosCosto de energía convencional de $6.50/La) Para un costo de equipo de $4,000.00/m2, se

estima un tiempo de recuperación de 13.8 años con pagos anuales de $1,000.00 y reducción de 0.15 toneladdas de CO2 anuales.

b) En un escenario donde el precio de gas LP es de $5.00/L, un costo de equipo de $8,790.00, el tiempo de recuperación se incrementa a 17.3 años.

c) Reduciendo elc osto de equipo a $2,000.00/m2, un costo del gas LP a $5.00/L, una inversión inicial de $5,000.00, con 6 usuarios, se obtiene un tiempo de recuperación de 12.3 años y .18 toneladas de CO2 evitadas.

*www.conae.gob.mx**www.retscreen.net

*STELLA:a) Sistema fotovoltaico.Costo de $70.00/wattCapacidad de 220 wattsCosto de energía convencional $1.50/kWhTiempo de vida útil de 25 añosSistema calentador solar de agua.Costo de $2,000.00/m2Consumo por usuario de 35 LCosto de energía convencional $5.50/kgTiempo de vida 25 añosInversión total $21,340.00Tiempo de recuperación 16 años.

STELLA:b) Sistema fotovoltaico.Costo de $50.00/wattCapacidad de 100 wattsCosto de energía convencional $1.50/kWhTiempo de vida útil de 25 añosSistema calentador solar de agua.Costo de $2,000.00/m2Consumo por usuario de 35 LCosto de energía convencional $5.50/kgTiempo de vida 25 añosInversión total $9,900.00Tiempo de recuperación 11 años.

*www.iseesystems.com

STELLA:c) Sistema fotovoltaico.Costo de $70.00/wattCapacidad de 220 wattsCosto de energía convencional $1.50/kWhTiempo de vida útil de 25 añosSistema calentador solar de agua.Sin considerar la adquisición de un

calentador solar de agua.Inversión total $16,940.00Tiempo de recuperación 20 años.

STELLA:d) Sistema fotovoltaico.Sin considerar la adquisición de un

sistema fotovoltaico.Sistema calentador solar de agua.Costo de $2,000.00/m2Consumo por usuario de 35 LCosto de energía convencional $5.50/kgTiempo de vida 25 añosInversión total $4,400.00Tiempo de recuperación 9 años.

STELLA:e) Sistema calentador solar de agua.Costo de $4,000.00/m2Consumo por usuario de 35 LCosto de energía convencional $7.50/kgTiempo de vida 25 añosInversión total $8,800.00Tiempo de recuperación 15 años.

Sistema Fotovoltaico.

HOMERInv. Inicial $17,000.00

RETScreenInv. Inicial $16,170.00Tiempo de recuperación 16 años

STELLAInv. Inicial $16.940.00Tiempo de recuperación 20 años.

Sistema Calentador solar de agua.

SSCAInv. Inicial $5,566.00Tiempo de recuperación 6.25 añosRETScreenInv. Inicial $8,790.00Tiempo de recuperación 13.8 años

STELLAInv. Inicial $8,800.00Tiempo de recuperación 15 años.

Contemplar alternativas de solución complementarias, tales como el uso de bioenergéticos (biogas), que ayuden a contrarestar las desventajas de los calentadores solares de agua.

Involucrar fuentes de energía renovables en los procesos de obtención de bioenergéticos.

Considerar los usos finales de la energía generada, el uso eficiente y adecuado de esta.