energia solar termica en chile - pedro sarmiento

SEMINARIO

ENERGIA SOLAR TERMICA EN CHILEPASADO, PRESENTE Y FUTURO

NODO SOLAR 2009CDT- CChC

Prof. Ing. Pedro Sarmiento M.Universidad T. F. Santa María 19 de Marzo 2009

OBJETIVOS

� Dar a conocer las posibilidades de aplicación de la energía solar y la evolución de la energía solar térmica en evolución de la energía solar térmica en el país.

Prof. Ing. Pedro Sarmiento M. UTFSM

CONTENIDO

– Antecedentes históricos de la Energía Solar.

– Requisitos para el éxito de los proyectos solares.

– Perspectivas de desarrollo.

– Incentivos.

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RADIACION SOLAR EN CHILE

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CONSUMO DE ENERGIA EN CHILE

� CONSUMO DE ENERGIA POR SECTORES

� AÑO: 2007 � (COMISION NACIONAL DE ENERGÍA)

%� COMERCIAL Y RESIDENCIAL 25,7 � INDUSTRIAL Y MINERO 38,3� TRASPORTE 35,9

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APLICACIONES DE LA ENERGIA SOLAR

SISTEMA CARACTERISTICAS APLICACION

Colectores planos Bajas temperaturas.Tecnología simple.

Calentamiento de agua viviendas y piscinas.Industria.

Colectores concentradores

Altas temperaturas.Alto costo y tecnología.

Hornos solares, plantas de fuerza.

Celdas fotovoltaicas Alto costo y tecnología.

Satélites, rurales y comunicaciones.

Helioarquitectura

Arquitectura bioclimática

Diseño arquitectónico y trabajo interdisciplinario.

Calefacción, ventilación y enfriamiento.

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COLECTORES CONCENTRADORESPLANTA DE FUERZA SOLAR DE 10 (MWe) EN BARSTOW, USA

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PLANTA DE FUERZA SOLAR DE 10 (MWe) EN BARSTOW, USA

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1818 HELIOSTATOS72.500 (m2)

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PLANTA DE FUERZA DE 80 (MW)COLECTORES PARABOLICOSCALIFORNIA, USA.

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COLECTORES CONCENTRADORES HORNO SOLAR DE ODEILLO, FRANCIA (1967)

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CELDAS FOTOVOLTAICAS

� RENDIMIENTO : ALREDEDOR 15 %� ALTO COSTO.� ALTO COSTO.� APLICACIONES :

EspacialesRurales

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CELDAS FOTOVOLTAICAS INTEGRALES A EDIFICIO

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CELDAS FOTOVOLTAICASAplicación en carreteras

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CELDAS FOTOVOLTAICASAplicación espacial

CARACTERISTICAS DE PLANTAS GENERADORAS DE ELECTRICIDAD

COSTO DE

� INVERSION OPERACIÓN GENERACION� (US$/kW) (US$c/kW-h) (US$c/kW-h)� 1980 1995� TIPO DE PLANTATIPO DE PLANTA� FOTOVOLTAICA 20000 - 30000 - 100 – 300 10-20� SOLAR TERMICA 1500 - 2000 - 23 10�

� NUCLEAR 5,1� HIDRAULICA 1200 - 1400 1,0 2,4� TERMICA� C. FOSIL 500 - 800 0,4 2,4

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ARQUITECTURA SOLAR

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CENTRO DE DIFUSION AMBIENTALLICEO MUNICIPAL POLIVALENTE

Conama Metropolitana, Fondo Protección Ambiental, Fundacion CAS2008

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ALGUNOS ANTECEDENTES INTERNACIONALES SOBRE USO DE LA ENERGIA SOLAR

� Proyecto SOLINFO(Comunidad Europea), recursos Escuelas arquitectura.

� Proyecto REMMA(Residencial Energy Management), Cataluña, Francia y Portugal.

� Programa WSSP(World Solar Summit Process) , UNESCO.� Programa ALURE, Asociación Latinoamericana Uso Racional Energía.� Programa ALURE, Asociación Latinoamericana Uso Racional Energía.� Programa SOL sobre conservación energía en edificaciones en

Suecia.� Regulación sobre subvención para instalaciones solares, según Art.13,

Ley 82, en España desde 1980.� Ordenanza de Barcelona desde 2000 que obliga a utilización de

instalaciones solares para satisfacer como mínimo el 60 % del agua sanitaria, sea viviendas (sobre 14), piscinas, hospitales, escuelas hoteles o supermercados. Multa hasta 3 millones de euros.

� 35 Municipalidades españolas han seguido esta legislación.Prof. Ing. Pedro Sarmiento M.

UTFSM

ANTECEDENTES NACIONALES SOBRE USO RACIONAL DE LA ENERGIA Y DE LA ENERGIASOLAR

� Programa incentivo al Acondicionamiento Térmico, I. Municipalidad de la Florida, 1992-1993.

� Ministerio de la Vivienda y Urbanismo, Modificación Ordenanza General, 1ª Etapa Reglamentación Térmica, 1999. 2ª Etapa,2005

� MINVU, en estudio 3ª Etapa Reglamentación Térmica.� Colegio de Arquitectos, Santiago, Seminario sobre Aplicaciones de la

Energía Solar en Arquitectura, 1983, 1985 , 2008 y 2009.� Programa de electrificación rural , 1990 , CNE� Programa de electrificación rural , 1990 , CNE� Comisión Nacional de Energía e Instituto Catalán de Energía,

Seminario sobre Eficiencia Energética en Edificios, 1995.� Programa País Eficiencia Energética (MINECOM,2005)� Plan Nacional de Fomento al Uso de Colectores Solares (CNE,2006)� Proyecto Ley 2008 de Ejecutivo sobre Franquicia Tributaria para

instalación colectores solares en nuevas construcciones.100 % franquicia para viviendas has 2000 UF.

FUNCIONAMIENTO DELCOLECTOR SOLAR PLANO

FUNCIONAMIENTO DELCOLECTOR SOLAR EVACUADO

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TABLA DE U DE PÉRDIDAS APROXIMADASSEGÚN TIPO DE COLECTOR

Tipo de colector U de pérdidas(W/m2 ºC)

Sin cubierta 15 – 25Sin cubierta 15 – 25Una cubierta 7Doble cubierta 5Superficie selectiva 5Tubos de vacío 2

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CURVAS CARACTERISTICAS DE COLECTORES

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TIPOS DE COLECTORES

TIPOS DE ALETAS

TIPOS DE SERPENTINES

CANCHA DE COLECTORES

ESTANQUE ACUMULADOR

ESTANQUE ACUMULADOR HORIZONTAL (8500 litros)

SISTEMA DIRECTO

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SISTEMA INDIRECTO

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SISTEMAS DE CIRCULACION NATURAL (a presión de red)

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SISTEMAS DE CIRCULACION NATURAL (presión de atmosférica)

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Intercambiadores Calor

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INSTALACIÓN TIPICA DE TEMPERADO DE PISCINA

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COLECTORES SIN CUBIERTASAUSALITO

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COLECTORES PLANOSTEMPERADO DE PISCINA RESIDENCIAL EN VIÑA DEL MAR

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Colectores con cubierta de vidrio

Justificable para piscinas:

� Termales (sobre 30 ºC)� Termales (sobre 30 ºC)� Lugar con mucho viento� Escasa área disponible

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COLECTORES CON CUBIERTA SAUSALITO

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SISTEMAS ANTICONGELAMIENTO

� Válvulas anticongelante

� Sensor de circulación

� Drenado

� Intercambiador de calor

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ASOCIACIO�ES

ACHESA

Asociacion Chilena de Energía Solar AplicadaFundada el 31 Agosto 1963 – 1980 ? Miembros Fundadores:Universidades de Chile, de Concepción, Técnica Federico

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Universidades de Chile, de Concepción, Técnica Federico Santa María, Técnica del Estado y del Norte.Empresas ENDESA, SOMELA e IMPLATEC. Oficina Meteorológica, Fuerza Aérea

ACESOL

Asociacion Chilena de Energía Solar2007

CO�GRESOS Y SEMI�ARIOS

Primer Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica 1979 - Universidad Católica - Santiago

Segundo Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica 1981 – Universidad del Norte – Antofagasta

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1981 – Universidad del Norte – Antofagasta

Tercer Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica 1982 – Universidad T.F. Santa María - Valparaíso

Cuarto Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica 1984 – Universidad de Concepción

Quinto Congreso Latinoamericano de Energía Solar1986 - Valparaíso

Quinto Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica 1988 - Universidad de Chile – Santiago

Sexto Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica

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Sexto Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica 1990 - Universidad de la Serena

Séptimo Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica 1992 - Universidad de Playa Ancha - Valparaíso

Octavo Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica 1994 – Arica

Noveno Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica 1996 – Antofagasta

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Décimo Seminario Nacional de Energía Solar y Eólica 1998 - Punta Arenas

ALGUNOS PROYECTOS E INSTALACIONES SOLARES TERMICAS, DEL PASADO Y PRESENTE EN CHILE

PRESENTACIÓN INCOMPLETAARBITRARIA

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DESTILADOR SOLAR (5000 m2)Ingeniero Sueco Charles Wilson, Las Salinas, Antofagasta, 1872-1914, ChileProducción de 21500 litros/día

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Pozas solares, actual Soquimich 1880-actualidad

� Pozas solares de evaporación (más de 10) , de 44.000 m2 cada una.

� Evapora 236.000 litros diarios cada una.

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Dr. Charles AbbotSmithsonian Institute� 1900 – 1930 aproximadamente.

� Registro de radiación y análisis espectral.

� Determinación de la constante solar.

� Localidad : Moctezuma, cerca de Calama.

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IDIEM - U de Chile (1958)

� Cocinas solares.� Desalinización de agua por

congelamiento.congelamiento.

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Prof. JULIO HIRSCMANN Crea Laboratorio de Energía Solar en

UTFSM y Archivo Nacional de datos solarimétricos. (1960)

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Laboratorio de Energía Solar Departamento de Mecánica , UTFSM

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Laboratorio de Energía Solar Departamento de Mecánica , UTFSM

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Laboratorio de Energía Solar Departamento de Mecánica , UTFSM

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Cursos de cocinas solares en Escuela de Verano, 1964

Universidad T.F. SantaMaría

U de Chile, U del Norte, U de Concepción (~1964)

� Diseño de colectores solares.� Ensayos de colectores solares.

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Sistema termosifón en Valparaíso(1965)

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Planta destiladora de 100 [m2] funcionando en Quillagua,

desierto de Atacama, 1966

EmpresasLista incompleta:

SOMELA (1967 – 1970) , Antofagasta

INDUGAS (1980 - ) , Zona central

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INDUGAS (1980 - ) , Zona central

AISLAPOL (1980 - ) , Zona central

Calder, Intecsolar, Madeco, Mirosolar, Solarco, Solar3.

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Celdas fotovoltaicas en Baquedano, Provincia de

Antofagasta, 1969

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Algunos proyectos (1980-1990)(Fuente:Prof.Roberto Román)

� Agua sanitaria Hotel de Copiapó.� Calefacción Hospital de Combarbalá.� Agua sanitaria Cárcel de Colina.� Agua sanitaria Cárcel de Colina.� Colegios varios en Santiago.� Casa solar con muro Trombe, en La Ola

(El Salvador).� Cocinas solares en Villaseca.

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Colector solar de la planta deshidratadora en la

Escuela Agrícola de Curimón (1983)

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Cámara de secado de planta deshidratadora en la

Escuela Agrícola de Curimón

Calentamiento de agua para cocinaESCUELA AGRICOLA DE CURIMON 1985

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COLECTORES PLANOS (100 m2)INSTALACION PARA DUCHAS Y COCINA DE CLUB DE CAMPO DE SANTIAGO (1985).

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INSTALACION TIPICA EN VIVIENDAS VIÑA DEL MAR (1990)

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SISTEMA ACUMULADOR DE 400 (lt) Escuela de San Pedro de Atacama, 1993.

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Instalación Viña Gracia de CORPORA215 m2 colectores evacuados (2007)

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Instalación Edificio Al Ras21 conjuntos de colectores evacuados (2007)

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CENTRO DE DIFUSION AMBIENTALLICEO MUNICIPAL POLIVALENTE

Conama Metropolitana, Fondo Protección Ambiental, Fundacion CAS2008

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CONDICIONES DE PROYECTO EXITOSO

� Ingeniería : DimensionamientoSistema de controlPiping y acumulaciónPiping y acumulaciónProtección contra heladas

� Componentes de calidad� Instalador competente� Servicio postventa (mínimo si se

cumplen requisitos anteriores)Prof. Ing. Pedro Sarmiento M.

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SITUACION ACTUAL ENERGIA SOLAR � Chile país privilegiado por radiación solar y clima

benigno.� Necesidades a satisfacer de agua sanitaria y

calefacción es fracción importante de demanda de calefacción es fracción importante de demanda de energía.

� Tecnología solar simple y disponible.� Razonable concentrar esfuerzos en colectores

planos y arquitectura..� Conveniente difusión y política de estado

apropiada.

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TECNOLOGÍAS DISPONIBLE

� Colectores planos para calentamiento de agua (con y sin superficies selectivas)selectivas)

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TECNOLOGÍAS DISPONIBLE

� Colectores evacuados

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TECNOLOGÍAS DISPONIBLE

� Colectores acumuladores

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TECNOLOGÍAS DISPONIBLE

� Colectores para calentamiento de aire

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Software de dimensionamientopronto disponible por USM

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Datos de entrada del proyecto

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Resultados del dimensionamientodel proyecto

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Comportamiento mensual del proyecto

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Factor solar óptimo

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Demanda de energía y aporte solar mensual

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REFERENCIAS

Sarmiento Pedro (2008). Energía Solar, Aplicaciones e Ingeniería. 4ª Edición,

Ediciones Universitarias de Valparaíso.www.euvsa.cl

Duffie & Beckman (2000). Solar EnergyThermal Processes. John Wiley & Sons,USA

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Sarmiento Pedro (2007). Energía Solar en Arquitectura y Construcción. 1ª Edición,RIL Editores.www.rileditores.com

CNE,PNUD, UTFSM (2008) . Irradiancia solar en territorios de la República de Chile.

Prof. Ing. Pedro Sarmiento M. UTFSM

en territorios de la República de Chile.Disponible en :www.labsolar.utfsm.cl