Criterios de diseño y optimización de sistemas solares centralizados con acumulación estacional

• GUADALFAJARA, Mateo ; LOZANO, Miguel Ángel ^[1] ; SERRA, Luis María ^[1]
  1. [1] Universidad de Zaragoza

     Universidad de Zaragoza

     Zaragoza, España

     
• Localización: VIII Congreso Nacional de Ingeniería Termodinámica. [Recurso electrónico]: libro de actas / coord. por Eduardo Montero García, 2013, ISBN 978-84-92681-62-4, págs. 909-918
• Idioma: español
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• Resumen

  • El consumo de energía final en España para la producción de agua caliente sanitaria (ACS) y calefacción en el sector residencial es de 9700 ktep [1]. Esta demanda de energía térmica de baja temperatura (< 100 ºC) se produce mayoritariamente con electricidad 35%, gas natural 25% y derivados del petróleo 22%. Por tanto existe un amplio potencial de aplicación de las tecnologías renovables para producir energía térmica de baja temperatura. La utilización de grandes plantas solares térmicas centralizadas para suministro de calor a redes de calefacción de distrito (sistemas CSHPSS) en el norte y centro de Europa es una solución técnicamente viable que se está expandiendo. Esta tecnología puede resultar de gran interés en zonas de España donde la radiación solar sea un recurso abundante y existan importantes necesidades térmicas en las viviendas.

    El diseño de los sistemas CSHPSS es un proceso complejo en el que se pueden utilizar simulaciones dinámicas para calcular el funcionamiento de una instalación que depende de la radiación y la demanda, ambas variables en el tiempo. Otra forma de calcular estos sistemas es mediante modelos simplificados que estiman la demanda y expresan el funcionamiento de los captadores, el acumulador y el calentador auxiliar. Estos modelos sirven para un dimensionado aproximado de la instalación de acuerdo a unos criterios específicos y facilitan el proceso de optimización. En otra ponencia de este Congreso se ha presentado un método simple de cálculo para sistemas CSHPSS [2].

    Las dimensiones principales que se utilizan en estos modelos son el área de captadores y el volumen del acumulador que definen la capacidad de producción y acumulación del sistema. Los criterios de diseño empleados son de dos tipos: energéticos (máximo rendimiento de los equipos, máximo aprovechamiento del calor captado, etc.) y económicos (mínimo coste del calor solar/total, mínima inversión inicial, etc.). El estudio de la variación de los resultados (fracción solar, inversión inicial necesaria, rendimiento del sistema, coste unitario del calor solar, etc.) frente a los parámetros de diseño permite analizar el dimensionado correcto del sistema para distintos criterios de diseño. Por ejemplo se estudia el efecto de la fracción solar deseada sobre las dimensiones óptimas (campo de captadores y acumulador) de la planta y sobre el coste unitario del calor solar producido.