Usos innovadors de l'energia solar tèrmica. Coenercat, Congrés d'Energia de Catalunya

1. 25-28 Novembre 2013
Usos innovadors de l'energia solar tèrmica
Alberto Coronas
CREVER, Dep. d’Enginyeria Mecànica
Universitat Rovira i Virgili, Tarragona (España)
www.crever.urv.cat

2. Contingut
•
•
•
•
•
•
•
•
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
2

3. Introducció
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
Font: Agencia de Innovación y Desarrollo de Andalucía IDEA

4. 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:
Introducció
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 tèrmica
a mitja temperatura han obert nous camps d’aplicació: producció de
calor per processos industrials, refrigeració solar, climatització solar amb
sistemes híbrids d’alta eficiència, poligeneració ...
4

5. Energía Solar Térmica ?
Captadors d’ alta
concentració
Temperatura
Tecnologia Solar Tèrmica
Tecnologia Solar Tèrmica converteix la Radiació Solar en Calor útil per
diferents aplicacions:
Captadors de
baixa i mitja
concentració
Captadors plans Avançats
Tubs de buit
Captadors
Plans
Plantes termo-electriques
Calor Industrial
Refrigeració solar
Escalfament d’aigua comercial
Generació d’electricitat
Calor de procés a baixa temp.
Calefacció
Climatització solar
Deshumidificació
Aigua Calenta Domèstica
escalfament de Piscinas
5

6. Captadors Solars sense concentració
Tecnologia Solar Tèrmica
Captadors plans amb coberta
Tubs de buit
Captadors Solars sense coberta per piscines
6

7. Captadors Solars de Concentració
Tecnologia Solar Tèrmica
Captadors cilindro-parabolics
Captadors de Fresnel lineal
7

8. Tecnologia Solar Tèrmica
Captadors Solars de Concentració Comercials
NEP Solar
Abengoa Solar
Chromasun
Industrial Solar GmbH
Soltigua
8

9. Sistemes de Climatització Solar
Captador Solar tèrmic
Equip de refrigeració tèrmica
Edifici
Tecnologies de Climatització
- Refredadores d’absorció o adsorció amb producció d’aigua freda
- Sistemes de tractament de l’aire ( deshumidificació i refredament)
9

10. Sistemes de Climatizatció Solar
Comparació de la eficiència (COP) de les refredadores d’ABSORCIO
de simple i doble efecte i d’ADSORCIO
10

11. Sistemes de Climatizatció Solar
Equips comercials per climatització solar
11

12. Noves Aplicacions
Processos Industrials
Font: Elimar Frank, RHC Workshop Solar Process Heat - Brussels, March 15 2003
12

13. Processos Industrials
Noves Aplicacions
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
13

14. Noves Aplicacions
Climatizació Solar en un Hospital
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
14

15. Aplicacions Industrials
Planta de Refrigeració Solar
Tunísia (2008)
Tecnologia Solar Termica
Projecte Medisco
Captadors de Fresnel Lineal
Refredadora d’absorció Robur
15

16. Integració de Tecnologies
Energia Solar Tèrmica + Bomba de Calor
Task 44 / Annex 38 – “Solar and Heat Pump Systems”
http://www.iea-shc.org/task44/
16

17. Energia Solar Tèrmica + Bomba de Calor + Xarxa de Districte + Acumulació
de aigua calenta interestacional
Integració de Tecnologies
Sistema de producció i distribució d’aigua de calefacció en Munich
Componentes del Sistema
3.600 m² - Captadors Plans
6.000 m3 deposit acumulació aigua
Bomba de Calor d‘absorció Thermax
de 100 kW
Source: Customized Absorption Heat Pumps for Utilization of Low-Grade Heat Sources,
ZAE Bayern Munich 2013
17

18. Energia Solar Tèrmica + Bomba de Calor + Xarxa de Districte + Acumulació
de aigua calenta interestacional
Combinacions de Tecnologies
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 18
Bayern Munich 2013

19. Energia Solar Tèrmica + Bomba de Calor + Cogeneracio + xarxa de districte
Integració de Tecnologies
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
19

20. Plantes solars tèrmiques a gran escala
Aplicacions d’Energía Solar Térmica a gran escala
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
Princess Noura Bint Abdulrahman University for Women in Riyadh
http://www.millenniumenergy.co.uk/pnuw_press_release
20

21. Plantes solars tèrmiques a gran escala
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
21

22. Poligeneració d’energia
Polígeneració:
• producció de diverses formes d’energia (elèctrica, fred, calor,
purificació aigua,….)
• combinant recursos renovables i no renovables
• amb integració de processos ( alta eficiència)
http://www.industrial-solar.de/CMS/en/solutions/polygeneration/
22

23. Poligeneració d’energia
Source: Christian Zahler, 5th Solar Air Conditioning Conference 2013
23

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.
Conclusions
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
24

25. Gracies per la seva atenció ¡
alberto.coronas@urv.cat
25