microcogeneración: perspectivas de negocio ecopower
TRANSCRIPT
Microcogeneración: Perspectivas de negocio
ecoPOWER
1
Exigencias de aporte solar térmico
Código Técnico de la Edificación (CTE)
– 15.4 Exigencia básica HE 4: Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria
– En los edificios con previsión de demanda de agua caliente sanitaria o de climatización
de piscina cubierta, en los que así se establezca en este CTE, una parte de las
necesidades energéticas térmicas derivadas de esa demanda se cubrirá mediante la
incorporación en los mismos de sistemas de captación, almacenamiento y utilización
de energía solar de baja temperatura adecuada a la radiación solar global de su
emplazamiento y a la demanda de agua caliente del edificio. Los valores derivados de
esta exigencia básica tendrán la consideración de mínimos,
Se define para cada uso una demanda tipo
y de acuerdo con la zona geográfica y el
volumen de demanda, se exige una
cobertura solar mínima
2
Exigencias de aporte solar térmico
Soluciones alternativas
– El CTE contempla en su DB-HE4 soluciones alternativas:
– 1 Generalidades
– 1.1 Ámbito de aplicación
1.Esta Sección es aplicable a los edificios de nueva construcción y rehabilitación de edificios existentes de cualquier uso en los que exista una demanda de agua caliente sanitaria y/o climatización de piscina cubierta.
2.La contribución solar mínima determinada en aplicación de la exigencia básica que se desarrolla en esta Sección, podrá disminuirse justificadamente en los siguientes casos:
a)cuando se cubra ese aporte energético de agua caliente sanitaria mediante el aprovechamiento de energías renovables, procesos de cogeneración o fuentes de energía residuales procedentes de la instalación de recuperadores de calor ajenos a la propia generación de calor del edificio;
b)cuando el cumplimiento de este nivel de producción suponga sobrepasar los criterios de cálculo que marca la legislación de carácter básico aplicable;
c)cuando el emplazamiento del edificio no cuente con suficiente acceso al sol por barreras externas al mismo;
3
Soluciones de alta eficiencia
Alternativa a los paneles solares térmicos
– Como alternativas se puede plantear el uso de:
Bombas de calor (eléctricas, a gas, o geotérmicas)
Microcogeneración
4
Sistemas de cogeneración
Características básicas
– Minicogeneración: P < 500 kWe
– μcogeneración: P < 100 kWe
– La Administración promueve la implantación de sistemas de cogeneración:
– Para fomentar el ahorro energético el RD 616/2007, de 11 de mayo, que incorpora al derecho español el contenido de la Directiva europea 2004/8/CE sobre fomento de la cogeneración de alta eficiencia
– El RD 661/2007 de 25 de Mayo establece el plan de primas a la exportación de energía eléctrica a la red.
– Establece un régimen económico específico para potencias menores de 500 kWe
– Se puede exportar el 100% de la electricidad generada
Cogeneración es la generación y aprovechamiento conjunto
de energía eléctrica y energía calorífica (vapor, ACS, agua
fría, aire frío ….)
5
Rglobal = 52 %
Electricidad: 86 ud.
Calor: 70 ud.
Pérdidas de calor: 12 ud.
Relec = 40%
Rterm. = 85%
215 ud.
82 ud.
Condensación: 118 ud.
Fuente primaria
de energía:
297 ud.
Definición de cogeneración
Características de una generación clásica
Pérdidas transf.
y transporte: 11
6
Definición de cogeneración
Características de una cogeneración
La Cogeneración es una tecnología con un elevado rendimiento globalen la transformación energética
Rglobal = Relec + Rterm = 43% + 35% = 78 %
Pérdidas transf.
y transporte: 6
Pérdidas de
calor: 38 ud.
Perdidas 38 + 6 = 44 ud. ( 22 %)
Fuente primaria
de energía:
200 ud.
Electricidad: 86 ud.
Calor: 70 ud.
7
18.9 kW
12,5 kW
4,7 kW
Combustible
Energia térmica
Energía eléctrica100%
66%
25%
Sistemas de cogeneraciónPrincipio de funcionamiento
8
Sistemas de microcogeneración
Funcionamiento anual (III)
9
Sistemas de microcogeneración
Funcionamiento anual (III)
10
Sistemas de microcogeneración
Funcionamiento anual (III)
11
Procedimiento de legalización
Flujograma de actividades Administrativas
11
Comunicación aval
Entrega de aval
Constituir avalInicio actividades
Solicitud de acceso
Inscripción
Registro
Pre-asignación
Licencia de
actividad
Licencia de Obras
(en edificios NC, la
licencia global)
Proyecto Técnico
Autorización
Administrativa
(P > 100 kW)
Solicitud de conexiónSolvencia
económica
(>50% de la obra)
Acuerdo de
compra
(>50% de equipos)
Punto de suministro
de gas natural
EJECUCION DE LA OBRA
Conexión a redes
Actividad Cogenerador Tramites con Hacienda
Tramites con Ayuntamiento
Tramites con OTC Industria
Trámites con Distribuidoras de gas y electricidad
… CONTINUA
(20 €/kW)
12
Procedimiento de legalización
Flujograma de actividades Administrativas
12
EJECUCION DE LA OBRA
FACTURACION Energía Eléctrica
Inscripción definitiva Registro de
Productores en Régimen Especial (REPE)
Contrato de venta
de energía
Certificado de lectura
Conexión a redes
Acta de Puesta en
Servicio
Revisión
Distribuidora Elec.
Actividad Cogenerador Tramites con Hacienda
Tramites con Ayuntamiento
Tramites con OTC Industria
Trámites con Distribuidoras de gas y electricidad
… SIGUE DE
ATENCION
Es un proceso laborioso
y que se alarga durante
varios meses
13
Comparación emisiones CO2 y energía
Energía demandada: 1000 kWh/a
Instalación Rendimiento Consumo real (kWh/a) Emisiones CO2 (gr) Energía primaria (kWh/a)
Caldera mural 85% 1.176 240.000 1.188
Bomba de calor AW 400% 250 162.250 650
Bomba de calor BW 450% 222 144.222 578
Microcogeneración 65% 1.538 64.231 554
CO2 energía primaria
Factores de conversión
Gas natural 204 1,01
Gas propano 244 1,081
Electricidad 649 2,6
14
La Fábrica
PowerPlus Technologies es propiedad de VAILLANT GROUP. Con la fabricación de ecoPOWER ha consegido establecerse como uno de los lideres en el campo de los generadores de energía distribuida de hasta 5 kW eléctricos.
15
Principio general de funcionamiento de una unidad ecoPOWER
25%25%25%25%66%
Rendimiento total: 90%
16
Componentes de una unidad ecoPOWER)
La máquina está completamenteaislada tanto térmica como acústicamente mediante unacarcasa silenciadora.
Interfaz de usuario con display de4 líneas y un botón “girar+pulsar”situado en la parte anterior de lamáquina.
En la parte posterior seencuentran las conexiones para laentrada de gas, entrada de aire decombustión, calefacciónelectricidad.
En el interior de la máquina seencuentran el motor, el generadorcon el variador así como elintercambiador y el catalizador de3 vías.
17
El motor de la ecoPOWER
Motor de combustión a gas refrigerado por agua de diseño
especial.
Motor de 4 tiempos con un cilindro de 272 cm3.
Versiones para gas natural y propano.
Tecnología de funcionamiento segura, sin averías
Requiere poco mantenimiento
La regulación de las revoluciones del motor se realiza
mediante la carga del generador no mediante la válvula de
mariposa.
El motor genera siempre el par de giro óptimo, por que la
válvula de mariposa está completamente abierta. Esto
garantiza el máximo rendimiento incluso en funcionamiento a
carga parcial.
Una regulación de las revoluciones convencional, a través de
una válvula de mariposa cerrada o parcialmente cerrada
disminuiría la eficiencia del motor.
Catalizador de 3 vías de serie en combinación con una sonda
lambda asegura unos niveles de emisiones muy bajos
18
Hasta un 60 % más de energía eléctrica generada gracias a la modulación
La potencia de la unidad se ajusta a la demanda
Hasta un 60 % más de energía eléctrica gracias a la modulación de potencia
Sistema de modulación patentado
hasta
Energía adicional
19
Modulación, control y sistema de regulación
La potencia se ajusta a la demanda instantánea mediante la modulación de la velocidad del motor
sin escalones. De esta forma se evita que el motor pare cuando la demanda disminuye
El sistema permite funcionar en modo monovalente (sin caldera adicional) o en modo bivalente (con
caldera adicional).
La ecoPOWER puede funcionar con o sin depósito de inercia, aunque es siempre recomendable.
Depósito
Calefacción
Gas Motor de combustion
y generador
20
Solución ecoisland: suministro de energía autónomo
La ecoPOWER puede funcionar en modo isla
para aquellas zonas en las que no haya
suministro eléctrico.
Puede ser utilizado como grúpo electrógeno de
emergencia, ecoisland funciona durante todo el
año como generador de calor y eléctrico y en
caso de que sea necesario cambia al modo de
servicio de alimentación de emergencia.
El sistema se compone de uno o varios
variadores para realizar una red de 1 ó 3 fases,
un grupo de baterías, un depósito multifunción
especial y un refrigerador para evacuar el calor
sobrante en el depósito.
En el caso puntual de que la ecoPOWER no sea
capaz de cubrir la demanda térmica, el módulo
Smartload se encarga de ir suministrando
energía eléctrica desde las baterías (modulando
sin escalones) a la resistencia del depósito
multifunción.
21
Manejo sencillo mediante un botón con el
principio de “girar+pulsar”.
Los datos se visualizan en un display de 4
líneas.
Funcionamiento “maestro/esclavo” para operar
más máquinas ecoPOWER en la misma
instalación. CASCADAS de unidades
ecoPOWER
Puerto RS-232 que posibilita la conexión de la
máquina con un PC utilizando los programas
ecoServ y ecoHome. EcoServ sirve para
configurar, eliminar errores y supervisar la
máquina. Es una herramienta del servicio
técnico, permite también la telegestión de la
máquina. Con ecoHome el usuario puede
manejar la ecoPOWER de forma comoda y
sencilla.
Características ampliables
22
Dimensionado de instalaciones: selección de la ecoPOWER
Con la curva de demanda anual se puede realizar
el dimensionamiento de la instalción de micro-
cogeneración.
La curva de demanda anual se puede realizar a
partir de mediciones (largo poco práctico) o
mediante modelos matemáticos y valores médios
empíricos.
23
Dimensionado de instalaciones: selección de la ecoPOWER
• Cuanto mayor sea la superficie de la curva de
demanda anual cubierta por la ecoPOWER, mayor
será el grado de cobertura y más calefacción y
electricidad generará la máquina.
• La micro CHP no se dimensiona para cubrir la
demanda total de energía. A pesar de la
modulación de la ecoPOWER, los tiempos de
funcionamiento serían demasiado bajos
BAJA RENTABILIDAD Y POCA PRODUCCIÓN
ELÉCTRICA.
• La micro CHP se dimensiona para cubrir la
“demanda base” mientras que una caldera de
apoyo cubre los “picos de demanda”
• La modulación de potencia aumenta el número de
horas de funcionamiento de la máquina. Incluso
cuando la demanda es muy baja la micro CHP no
llega a parar
24
Dimensionado de instalaciones: integración en la hidráulica del edificio
• La ecoPOWER se puede conectar en
paralelo o en serie con la caldera de
apoyo.
• La ecoPOWER suministra el calor necesario para
cubrir la demanda base y controla modulando la
caldera de apoyo cuando la demanda es superior.
• Si la temperatura máxima producida por la micro
CHP (75 ºC) no fuera suficiente la caldera y la
micro CHP pueden instalarse en serie. De esta
forma la caldera suministrará el calor adicional
necesaria para llegar a la temperatura necesaria
(p.ej. 80 ºC).
• Se debe tener en cuenta que la temperatura
máxima de entrada a la ecoPOWER (retorno) es
de 60 ºC y la mínima de 35 ºC.
Configuración en paralelo
Configuración en serie
25
La ecoPOWER es la única máquina en su clase que tiene un sistema de modulación patentado que le permite producir hasta un 60% más de
electricidad
Cuanto mayor sea la demanda anual de
electricidad y de calor, más rentable es la
ecoPOWER. Cuantas más horas trabaje al año
antes se rentabiliza la inversión.
La ecopower es la única máquina del mercado que
tiene una modulación de potencia patentada. Esto
le permite producir hasta un 60% más de
electricidad que otras máquinas comparables.
La velocidad del motor es adaptable sin escalones
por lo que la máquina trabaja eficiéntemente y sin
parar incluso en verano.
La ecoPOWER puede inyectar corriente eléctrica a
la red.
Resumen:
26
27
7 VIVIENDAS + garaje
Superficie total 780 m2
Viviendas bajo consumo
Demanda de energía primaria:
31.57 kWh/year
Primer edificio de viviendas con una unidad ecoPOWER
alimentada con BIO-NATURAL GAS First home heated with
bio-natural gas with an ecopower system in Krumbach, Germany
28
Caldera mural con motor stirling 1 kWe