| TAZ-TFM-2022-1337 |
Diseño y evaluación técnico-económica de sistemas de poligeneración para distritos urbanos, neutros en carbono, basados en energía solar y con almacenamiento de energía térmica.
Gil Gil, Luis
Serra de Renobales, Luis María (dir.) ; Lozano Serrano, Miguel Ángel (dir.)
Universidad de Zaragoza,
EINA,
2022
Departamento de Ingeniería Mecánica, Área de Máquinas y Motores Térmicos
Máster Universitario en Energías Renovables y Eficiencia Energética
Resumen: El trabajo consiste en realizar un diseño y análisis de diferentes configuraciones optimizadas, con el fin de atender mediante sistemas de poligeneración, activados con energía solar, las demandas energéticas horarias de un conjunto de edificios en la ciudad de Zaragoza. Para conseguirlo, se ha llevado a cabo un estudio de las tecnologías existentes para cada uno de los equipos necesarios: colectores solares, enfriadoras mecánicas y de absorción, ciclo Rankine orgánico (ORC), almacenamiento de energía térmica y calderas de gas. También se ha recopilado la información relevante que es necesaria para la optimización de los sistemas propuestos: obtención de todos los parámetros (técnicos, económicos y relativos a las emisiones de gases de efecto invernadero) y ecuaciones que marcan el comportamiento de los dispositivos seleccionados, datos climatológicos que afectan en la operación de dichos equipos, búsqueda y análisis de las demandas energéticas (refrigeración, electricidad y calor para agua caliente sanitaria y/o calefacción) de los edificios que componen el distrito y por último, obtención de los costes de los recursos energéticos (energía eléctrica y gas natural) así como de las emisiones de gases de efecto invernadero que su generación provoca. Para realizar el modelo de los sistemas y la obtención de resultados se han propuesto los modelos matemáticos con el software “Lingo”, el cual, a partir de la minimización del coste anual permite dimensionar los equipos y optimizar su operación horaria a lo largo del año para
abastecer cualquier demanda. Además de la optimización de las configuraciones con el criterio económico de minimización del coste anual, también se han analizado los diferentes resultados desde un aspecto medioambiental, ya sea, imponiendo una determinada producción energética con energía solar (fracción solar) o simplemente intentando evaluar y minimizar las emisiones de CO2 equivalentes. Para un estudio más exhaustivo, se ha considerado realizar 3 sistemas diferentes, en el primero de ellos, solamente se atiende la demanda de refrigeración, en el segundo, se atiende también la demanda de electricidad del distrito y en el último, se añade la demanda de calor al anterior. Tras haber realizado diferentes análisis de cada sistema e incluso entre ellos, se puede concluir que es viable técnicamente diseñar sistemas de poligeneración basados en energía solar. Sin embargo, en un primer momento, aunque económicamente con el precio base (precio de la electricidad del primer semestre de 2021) no lo era, tras aumentar este precio base 1,75 veces, sí se han obtenido sistemas de poligeneración basados en energía solar rentables con unas fracciones solares muy considerables: 28,36% para el sistema primero que sólo atiende la demanda de refrigeración, 51,24% para el segundo, que produce electricidad y frío, y 56,88% para el tercero de trigeneración (electricidad, calor y refrigeración).Con todo ello, se demuestran las ventajas que conlleva la poligeneración con energía solar y la necesidad de contar con ella para una transición energética, solamente un panorama económico desfavorable (aumento precios tecnologías y/o gran disminución de precios de la electricidad) impedirían su progreso.
abastecer cualquier demanda. Además de la optimización de las configuraciones con el criterio económico de minimización del coste anual, también se han analizado los diferentes resultados desde un aspecto medioambiental, ya sea, imponiendo una determinada producción energética con energía solar (fracción solar) o simplemente intentando evaluar y minimizar las emisiones de CO2 equivalentes. Para un estudio más exhaustivo, se ha considerado realizar 3 sistemas diferentes, en el primero de ellos, solamente se atiende la demanda de refrigeración, en el segundo, se atiende también la demanda de electricidad del distrito y en el último, se añade la demanda de calor al anterior. Tras haber realizado diferentes análisis de cada sistema e incluso entre ellos, se puede concluir que es viable técnicamente diseñar sistemas de poligeneración basados en energía solar. Sin embargo, en un primer momento, aunque económicamente con el precio base (precio de la electricidad del primer semestre de 2021) no lo era, tras aumentar este precio base 1,75 veces, sí se han obtenido sistemas de poligeneración basados en energía solar rentables con unas fracciones solares muy considerables: 28,36% para el sistema primero que sólo atiende la demanda de refrigeración, 51,24% para el segundo, que produce electricidad y frío, y 56,88% para el tercero de trigeneración (electricidad, calor y refrigeración).Con todo ello, se demuestran las ventajas que conlleva la poligeneración con energía solar y la necesidad de contar con ella para una transición energética, solamente un panorama económico desfavorable (aumento precios tecnologías y/o gran disminución de precios de la electricidad) impedirían su progreso.
Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master
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