Usos innovadors de l'energia solar tèrmica

Alberto Coronas

CREVER, Dep. d’Enginyeria Mecànica

Universitat Rovira i Virgili, Tarragona (España)

www.crever.urv.cat

25-28 Novembre 2013

2

• Introducció

• Tecnologia Solar Tèrmica: Captadors Solars

• Sistemes de Climatització Solar

• Noves Aplicacions

• Integració Tecnològica

• Plantes solars tèrmiques a gran escala

• Poligeneració d’energia

• Conclusions i perspectives

Con

tingu

t

Font: Agencia de Innovación y Desarrollo de Andalucía IDEA

Intr

oduc

ció

� L’energia solar tèrmica de baixa temperatura ha jugat un paper poc rellevant en comparació amb la resta d’energies renovables

� La principal aplicació ha estat la producció d’aigua calenta en els sectors residencial i terciari, on les tecnologies actuals es consideren madures i en alguns països competitives

� Mes interès ha despertat la tecnologia solar tèrmica de mitja i alta temperatura per la producció d’energia elèctrica.

Font: ESTIF-2013

4

Intr

oduc

ció

Aquesta situació esta canviant per diverses raons:

� La política energètica europea ha fixat com objectiu que un 20% de les seves necessitats energètiques (2020) siguin cobertes amb fonts renovables , el que afavoreix les aplicacions tèrmiques de l’energia solar

� Noves aplicacions de l’energia solar tèrmica a baixa temperatura:

� Calefacció i ACS domèstica

� Calor per processos industrials

� Climatització solar

� Integració de tecnologies : Captadors solar tèrmics, cogeneració, bombes de calor, acumulació interestacional, xarxes de districte....

� Els nous desenvolupaments dels sistemes de captació solar t èrmicaa mitja temperatura han obert nous camps d’aplicació: producció decalor per processos industrials, refrigeració solar, climatització solar ambsistemes híbrids d’alta eficiència, poligeneració ...

5

Tecn

olog

ia S

olar

Tèr

mic

aEnergía Solar Térmica ?

Tecnologia Solar Tèrmica converteix la Radiació Solar en Calor útil per diferents aplicacions:Te

mpe

ratu

ra

Captadors Plans

Aigua Calenta Domèsticaescalfament de Piscinas

Captadors plans Avançats Tubs de buit

Calor de procés a baixa temp.CalefaccióClimatització solarDeshumidificació

Captadors de baixa i mitja concentració

Calor IndustrialRefrigeració solarEscalfament d’aigua comercialGeneració d’electricitat

Captadors d’ alta concentració Plantes termo-electriques

6

Tecn

olog

ia S

olar

Tèr

mic

a

Captadors plans amb coberta

Captadors Solars sense coberta per piscines

Captadors Solars sense concentració

Tubs de buit

7

Tecn

olog

ia S

olar

Tèr

mic

a

Captadors cilindro-parabolics

Captadors de Fresnel lineal

Captadors Solars de Concentració

8

Tecn

olog

ia S

olar

Tèr

mic

a

NEP SolarAbengoa Solar

Chromasun Industrial Solar GmbH

Soltigua

Captadors Solars de Concentració Comercials

9

Sis

tem

es d

e C

limat

itzac

ió S

olar

EdificiEquip de refrigeració tèrmicaCaptador Solar tèrmic

Tecnologies de Climatització

- Refredadores d’absorció o adsorció amb producció d’aigua freda

- Sistemes de tractament de l’aire ( deshumidificació i refredament)

10

Sis

tem

es d

e C

limat

izat

ció

Sol

ar

Comparació de la eficiència (COP) de les refredadores d’ABSORCIO de simple i doble efecte i d’ADSORCIO

11

Sis

tem

es d

e C

limat

izat

ció

Sol

ar

Equips comercials per climatització solar

12

Nov

es A

plic

acio

ns

Processos Industrials

Font: Elimar Frank, RHC Workshop Solar Process Heat - Brussels, March 15 2003

13

Nov

es A

plic

acio

ns

Presidente Sebastián Piñera de Chile inauguró planta termosolar en División Gabriela Mistral de Codelco

Lunes 14 de octubre de 2013

Planta solar tèrmica amb una superfície de de captació de 39.300 m², pel subministrament del 80% de la demanda de calor pel processament de coure de la mina més gran del mon ( Codelco)

Source: Sunmark

Processos Industrials

14

Nov

es A

plic

acio

ns

Hospital- Brisbane, Australia

• Baixa Fracció Solar

• 300 kW refredadora d’absorció de doble efecte Broad 300 kW

• 574 m2 captadors cilindro parabòlics (max 225 kWth a 180ºC)

• 6000 litres acumulador Font: S. White CSIRO

Climatizació Solar en un Hospital

15

Tecn

olog

ia S

olar

Ter

mic

a

Planta de Refrigeració Solar

Tunísia (2008)

Projecte Medisco

Captadors de Fresnel Lineal

Refredadora d’absorció Robur

Aplicacions Industrials

16

Inte

grac

ió d

e Te

cnol

ogie

s Energia Solar Tèrmica + Bomba de Calor

Task 44 / Annex 38 – “Solar and Heat Pump Systems”http://www.iea-shc.org/task44/

17

Inte

grac

ió d

e Te

cnol

ogie

s

Energia Solar Tèrmica + Bomba de Calor + Xarxa de Districte + Acumulació de aigua calenta interestacional

Source: Customized Absorption Heat Pumps for Utilization of Low-Grade Heat Sources, ZAE Bayern Munich 2013

Componentes del Sistema

3.600 m² - Captadors Plans

6.000 m3 deposit acumulació aigua

Bomba de Calor d‘absorció Thermax de 100 kW

Sistema de producció i distribució d’aigua de calef acció en Munich

18

Com

bina

cion

s de

Tec

nolo

gies

Energia Solar Tèrmica + Bomba de Calor + Xarxa de Districte + Acumulació de aigua calenta interestacional

Sistema de producció i distribució d’aigua calenta de calefacció en Munich

Source: Customized Absorption Heat Pumps for Utilization of Low-Grade Heat Sources, ZAE Bayern Munich 2013

19

Inte

grac

ió d

e Te

cnol

ogie

s

Energia Solar Tèrmica + Bomba de Calor + Cogeneracio + xarxa de districte

Concepte de sistema solar termic avançat amb xarxa d’aigua calenta de districte+ acumulació de calor + bombes de calor + cogeneració …

Source: Brædstrup District Heating Company

20

Pla

ntes

sol

ars

tèrm

ique

s a

gran

esc

ala

Durant els últims anys ha augmentat l'interès per implementar projectes ambiciosos d'instal·lacions tèrmiques solars de gran capacitat amb xarxes de districte de fred i calor per sectors comercials i industrials.

En Arabia Saudi (Juliol 2011) va entrar en funcionament una de les plantes amb captadors solars tèrmics integrats en edificis de més capacitat del món

amb xarxa de distribució d’aigua calenta i freda .

Planta Solar Térmica: 25 MWt

Sup.Capt: 36305 m2

Ref. Absorció

Xarxa de Calor i fred

http://www.millenniumenergy.co.uk/pnuw_press_release

Aplicacions d’Energía Solar Térmica a gran escala

Princess Noura Bint Abdulrahman University for Women in Riyadh

21

Pla

ntes

sol

ars

tèrm

ique

s a

gran

esc

ala

Aplicacions d’Energía Solar Térmica a gran escala

A finals del 2011, les plantes europees de més superfície estaven instal·lades a Dinamarca, per les condicions favorables per a l’energia solar tèrmica - impostos molt elevats pel gas natural i alta producció d’electricitat eòlica- per aplicacions de calefacció amb acumulació estacional.

Martal 18,365 m2 1996 Brædstrup 18,600 m2

2007/2012,Ringkobing 15,000 m2 2010

22

Pol

igen

erac

ió d

’ene

rgia

http://www.industrial-solar.de/CMS/en/solutions/polygeneration/

Polígeneració:• producció de diverses formes d’energia (elèctrica, fred, calor,

purificació aigua,….)• combinant recursos renovables i no renovables• amb integració de processos ( alta eficiència)

23

Pol

igen

erac

ió d

’ene

rgia

Source: Christian Zahler, 5th Solar Air Conditioning Conference 2013

24

� L’ús de l’energia solar tèrmica per la producció de calor i refrigeració

va progressant tot i que d’una forma molt desigual.

� El mercat de la tecnologia de captadors solars de baixa temperatura ha

crescut de forma substancial especialment en Europa i Xina.

� El desenvolupament tecnològic i comercial del captadors solars de

mitja temperatura ha experiment un progres important durant els últims

anys i ha facilitat la implantació de noves aplicacions de l’energia solar

tèrmica.

� Implantació de sistemes de producció de calor per calefacció d’edificis

combinant l’Energia Solar Tèrmica amb les tecnologies de

cogeneració, bombes de calor, xarxes de districte etc.

� Els sistemes de poligeneració d’energia estan poc desenvolupats amb

aplicacions marginals

Con

clus

ions

25

Gracies per la seva atenció ¡

alberto.coronas@urv.cat