Climatización por energía solar térmica de una nave industrial.

Abstract

INTRODUCCIÓN El presente proyecto persigue demostrar que el uso complementario de energías renovables en la climatización industrial permitiría un importante ahorro energético, optimizando la rentabilidad de la empresa y mejorando, por tanto, su cuenta de resultados. El proyecto tomará como punto de partida una nave industrial climatizada de manera convencional, y consistirá en la creación de una solución complementaria para optimizar el funcionamiento de la instalación y, consecuentemente, minimizar el coste de climatización. El objetivo de este proyecto consiste en la creación de una solución alternativa de apoyo al sistema de climatización y producción de ACS de una instalación industrial actual, basándose en el empleo de energías renovables que permitan la consecución de los siguientes beneficios: • Beneficio Económico: optimizará la producción de agua caliente que tiene lugar en las calderas de a.c.s y calefacción, buscando minimizar su necesidad de uso, esta reducción en el uso supondrá un ahorro en el consumo de gas natural tan grande como el porcentaje de energía ahorrado sea. • Beneficios Ambientales: se persigue la reducción en el consumo de gas natural, lo que permitirá la reducción de los contaminantes producidos por el mismo, los cuales son directamente proporcionales a la cantidad de combustible consumido en la climatización de la instalación industrial objeto del proyecto. METODOLOGÍA: La instalación principal que se propone en este proyecto es la instalación solar, realizando además un estudio complementario secundario de la posible incorporación de un sistema de energía geotérmica para un mayor aporte energético. En primer lugar, se ha realizado el estudio y cálculo de la instalación solar, siguiendo el criterio del Pliego de Condiciones Técnicas de Instalaciones de Baja Temperatura de la IDAE. Mediante el cual se ha calculado el área de captación solar y volumen de acumulación necesaria para una aportación solar de entorno al 30% de la energía demandada por la calefacción y producción de a.c.s. Los resultados obtenidos determinan la necesidad de instalar 54 paneles solares con un volumen de acumulación de 8.000 litros, consiguiendo un ahorro solar del 36,7% de la energía demandada anualmente. A continuación, se ha realizado el cálculo de la instalación geotérmica para diferentes bombas de calor geotérmico de distintas potencias. Se ha realizado un cálculo del porcentaje ahorrado y una longitud de captación, es en este cálculo donde encontramos la limitación de nuestra nave industriales ya que dispone de cuatro perforaciones de 100 metros para introducir las sondas a las que tenemos que limitar el cálculo. Finalmente, la única bomba geotérmica capaz de cumplir con las limitaciones es una bomba de 5,9 kW con captación mediante sonda de doble U. Que permite un ahorro anual del 11,4% de la demanda. Por último, se ha realizado un estudio de la viabilidad económica y reducción de las emisiones de CO2 de las siguientes alternativas de aportación de energía: • Aportación mediante energía solar térmica • Aportación mediante energía geotérmica • Aportación mediante energía solar térmica complementada con energía geotérmica. CONCLUSIONES: Los resultados del trabajo realizado resultan muy satisfactorios especialmente para la instalación conjunta de captación solar térmica con suplemento de captación geotérmica, suponiendo un ahorro anual de 7.098,82 € tras la amortización, con un tiempo de amortización de tan solo siete años. Esta instalación permitirá al dueño de la nave industrial ahorrar un 48% del consumo anual de gas natural actual. Por tanto, el sistema elegido para el ahorro de energía buscado será una instalación solar térmica con precalentamiento de agua por medio de energía geotérmica.

INTRODUCTION: The present project seeks to demonstrate that the complementary use of renewable energies in industrial air conditioning would allow an important energy saving, optimizing the profitability of the company and improving, therefore, its profit and loss account. The project will take as a starting point a conventionally heated industrial warehouse, and will consist of the creation of a complementary solution to optimize the operation of the installation and, consequently, minimize the cost of air conditioning. The objective of this project is the creation of an alternative solution to support the HVAC system and the production of hot water of a current industrial facility, based on the use of renewable energies that allow achieving the following benefits: • Economic Benefit: this project will optimize the production of hot water that takes place in natural gas boilers destined to the production of sanitary hot water and heating, seeking to minimize their need in the use of the boilers. This reduced usage will produce savings in natural gas consumption as large as the percentage of energy saved by the complementary system. • Environmental Benefits: the present project pursues the reduction in the consumption of natural gas, which will allow a reduction in the pollutants produced by it. These are directly proportional to the amount of fuel consumed in the heating of water in the industrial warehouse being studied. METHODOLOGY: The main system proposed in this project is the thermal solar system. Additionally, a secondary study of the possible incorporation of a geothermal energy system for a greater energy contribution is considered. In the first place, the study and calculation of the solar system has been carried out, following the criteria of the Specifications of Technical Conditions of Low Temperature Installations written by IDAE. By means of which the calculations of the solar heat collecting area and hot water accumulation volume necessary for a solar contribution of around 30% of the energy demanded by the heating and production of hot water have been done. The results obtained demonstrate the need to install 54 solar panels with a water accumulation volume of 8,000 liters, achieving a solar energy saving of 36.7% of the annual energy demand. Following the study of the solar system, the calculation of the geothermal installation for different geothermal heat pumps of different powers has been carried out. Throughout the calculations we have been able to determine the percentage of energy saved monthly and annually as well as the length needed for the heat exchangers. It is in this calculation where we find the limitation of the system we want to install since our warehouse has four 100-meter perforations that had been previously done to introduce the heat exchangers. Finally, the only geothermal pump capable of complying with the limitations is a 5.9 kW pump with three double U shape heat exchangers. This allows an annual saving of 11.4% of the energy demanded. A study of the economic feasibility has been done for the following alternatives of energy: • Contribution by solar thermal energy • Contribution by geothermal energy • Contribution by solar thermal energy complemented by geothermal energy. To be able to conclude on a decision about the system that will be installed in the industrial warehouse it is necessary to do a cost/price study of each system as well as a CO2 emission reduction study. CONCLUSIONS: The results of the work carried out are very satisfactory especially for the installation of both the solar thermal energy system and the geothermal system. Annual savings of € 7,098.82 are achieved after amortization, with a repayment time of only seven years. This system will allow the owner of the industrial warehouse to save 48% of the current annual natural gas consumption. Therefore, the system chosen for saving the required energy will be a solar thermal installation with preheating of water by means of geothermal energy.