semades calentadores solares

Secretaria de Medio Ambiente

para el Desarrollo Sustentable

Marzo del 2012

Análisis del sistema de calentadores solares en México – Propuestas de mejora

Alejandro Viramontes Rodríguez viramontes.alejandro@gmail.com

03

01 Objetivo y dimensiones del análisis

Entorno macro04

05

02

Situación en México

Metodología de estudio

06 Entrevistas y grupo de enfoque

07

Resultados y propuestas08

Conclusiones

2

Datos generales

09

Mecanismos de Inducción y de Bloqueo

Objetivo01

Análisis del entorno de calentadores solares en México mediante lametodología TIS (Technology Innovation System) para identificación demecanismos de bloqueo y plantear recomendaciones para la inducción delsistema.

Objetivo y dimensiones del análisis

Dimensión estratégica

1. Análisis del entorno macro- Tendencias e implicaciones

2. Entender el papel de MéxicoDimensión Táctica

1. Investigación y entendimiento del sistema

- Entrevistas y grupo de enfoque2. Definición de propuestas de impulso

3

4

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01 Objetivo y dimensiones del análisis

Entorno macro04

05

02

Situación en México

Metodología de estudio

06 Entrevistas y grupo de enfoque

07

Resultados y propuestas08

Conclusiones

Datos generales

09

Mecanismos de Inducción y de Bloqueo

Metodología

Metodología TIS (Technology Innovation System)

1. Definir el sistema de estudio

Mapeo de la situación actual de los Calentadores Solares.1.1. Datos Generales1.2. Entorno Macro1.3. Situación en México

2. Identificacion de los componentes estructurales

2.1. Entrevistas contactos SEMADES2.2. Grupo de enfoque en el Tecnológico de Monterrey campus GDL

3. Selección de las funciones a estudiar

Para simplificar el estudio, se seleccionaron dos funciones para el análisis:3.1. Formación del mercado3.2. Legitimización

4. Mecanismos de inducción y bloqueo del sistema

Identificar cuales son los mecanismos que promueven y/o obstruyen al sistema.

1. Desarrollo del conocimiento

2. Movilización de los recursos

3. Formación del mercado

4. Influencia sobre la investigación

5. Legitimización

6. Experimentación emprendedora

7. Desarrollo de economías externas

5

6

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01 Objetivo y dimensiones del análisis

Entorno macro04

05

02

Situación en México

Metodología de estudio

06 Entrevistas y grupo de enfoque

07

Resultados y propuestas08

Conclusiones

Datos generales

09

Mecanismos de Inducción y de Bloqueo

Bóiler de gas vs calentador solar

• Un sistema de placas y tuberías metálicas, protegidas por una capa devidrio, ahorran más de dos terceras partes del consumo de gas de unbóiler tradicional.

• 80% del consumo de gas en una casa se debe al calentador de agua.

• Los calentadores solares son una inversión que se compensan con ahorros en lafactura de gas en un par de años.

Odón de Buen, director de Energía, Tecnología y Educación (ENTE).

7

CSA tipos y usos

¿Cuántos tipos de Calentadores Solares existen?

• Colectores solares planos. Cuentan con un placa captadora decobre, también conocidos como baja temperatura ya tiene lacapacidad de calentar agua 30°C y 60°C.

– Sin cubierta de vidrio. También llamados desnudos, utilizadosprincipalmente para el calentamiento de agua en albercas.

– Con cubierta de vidrio. Empleados para el calentamiento de aguade uso sanitario y para la calefacción.

• Colectores de tubos evacuados. Utilizan como elementocaptor 2 tubos concéntricos de cristal, con un espacio vacíoentre ambos; donde el tubo interior está provisto de una capaque absorbe el calor. También llamados de alta temperatura yaque pueden proporcionar agua hasta 80°C.

Dimensionamiento, selección y beneficios del uso de calentadores solares de agua en el sector doméstico. La revista Solar, ANES (2006).

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Beneficios

• Económicos. Ahorro en combustible. Aunque el costo inicial de un CSA es mayorque el de un boiler, los ahorros que se obtienen por dejar de consumirgas, podemos recuperar nuestra inversión en un plazo razonable (2 años aprox.).

– Estudios indican que el consumo de Gas LP en México es de 135 LT GLP/mes, del cual 46% se utilizapara cocinar y el 54% restante para el aseo personal. La reducción promedio en el consumo de gasal utilizar un CSA es de 21 LT GLP/mes, considerando tres personas con un consumo de 50 litros deagua diarios por persona.

• Ambientales. La disminución de niveles de contaminación en las zonas urbanas, locual contribuye al mejoramiento de la calidad del aire y reducción de gases deefecto invernadero.

¿Cuáles son los beneficios?

Dimensionamiento, selección y beneficios del uso de calentadores solares de agua en el sector doméstico. La revista Solar, ANES (2006).

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10

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01 Objetivo y dimensiones del análisis

Entorno macro04

05

02

Situación en México

Metodología de estudio

06 Entrevistas y grupo de enfoque

07

Resultados y propuestas08

Conclusiones

Datos generales

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Mecanismos de Inducción y de Bloqueo

World Energy Council

• Porque fomentar el uso de CSA (Calentadores Solares de Agua)?

– Asegurar el suministro y promover el ahorro por los altos costos energéticos

– Atender zonas con insuficientes recursos de suministro de energía

– Reducir la dependencia energética de combustibles fósiles

– Preocupaciones ambientales

• Que se ha hecho?

– Incentivos económicos para aligerar la barrera de la inversión y mejorar la relacióncoste-eficacia (subvenciones directas, préstamos a bajo interés, exencionesfiscales, financiación por terceros, etc.)

– Normas que regulan que nuevas construcciones o renovaciones deben de estarequipados con sistemas de energía solar.

– Estrategias para mejorar la calidad de los equipos e instalaciones a través del uso de lasnormas técnicas y estándares de calidad.

Fuente: World Energy Council (2007) - Policy measures to support solar water heating: information, incentives and regulations

Tendencias Globales

11

China es el país con mayor capacidad instalada, mostrando un claro enfoque en tubos evacuados, seguido por Estados Unidos que

mantiene su liderasgo en colectores planos sin cubierta. Mexico se encuentra en la posicion 17.

12,456

504

3,304

890 401

7,105

1,788

7,509 8,425 1,711

3,936 2,800

434

61

845

52

68

49

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

China United States Germany Turkey Australia Japan Brazil Mexico

PLANO - SIN CUBIERTA DE VIDRIO

PLANO - CON CUBIERTA DE VIDRIO

TUBOS EVACUADOS

94,395

Capacidad instalada en los países lideres al 2009 (MW)

Elaboración propia. Datos: International Energy Agency (IEA), Solar Heat Worldwide (2011)12

En cuanto a colectores solares para calentamiento de agua de uso sanitario China es líder representando un 67% de la capacidad

mundial, seguido por Turquía y Alemania. México destaca en el puesto 19.

Capacidad instalada para colectores planos con cubierta y tubos evacuados 2009 (MW)

Fuente: International Energy Agency (IEA), Solar Heat Worldwide (2011)13

Analizando la capacidad por cada 1000 habitantes, Chipre toma la primera posición con una capacidad instalada de 554 Kw por cada

1000 habitantes, seguido por Israel con 391 KW.

Capacidad de colectores planos con cubierta y tubos evacuados por cada 1000 habitantes 2009 (KW)

Fuente: International Energy Agency (IEA), Solar Heat Worldwide (2011)14

Otros22%

China59%

Europa19%

Norte America,

9%

Centro y Sur Amer.

6%

Asia, 4%

M.Oriente2%

Africa, 1%

La mayor parte de calentadores de agua se ubican regiones de China (101.5 GW), Europa (32.5 GW) y Norte América (15.6 GW), juntos

representan 87% de la capacidad mundial.

Distribución global por región en base a la capacidad instalada al final del 2009 (% Porcentaje)

Elaboración propia. Datos: International Energy Agency (IEA), Solar Heat Worldwide (2011)15

Plano sin cubierta, 11%

Plano con cubierta, 32%

Tubos evacuados, 56%

Colector solar para aire, 1%

Distribución global de la capacidad total instalada por tipo de colector (2009)

Al 2009 la capacidad total instalada de colectores para el calentamiento de agua y aire es de 1.2 GW equivalente a 1.7 millones

de meteros cuadrados.

Elaboración propia. Datos: International Energy Agency (IEA), Solar Heat Worldwide (2011)

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17

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01 Objetivo y dimensiones del análisis

Entorno macro04

05

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Situación en México

Metodología de estudio

06 Entrevistas y grupo de enfoque

07

Resultados y propuestas08

Conclusiones

Datos generales

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Mecanismos de Inducción y de Bloqueo

La capacidad instalada en CSA en México crece a una tasa anual de 25%, siendo de los crecimientos más altos en América junto con

Brasil. Sin embargo la tecnología de tubos evacuados aun se encuentra en una etapa inicial de adopción.

280 270 300 308 327 348401

110180

210248

311376

434

49

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

PLANO - SIN CUBIERTA DE VIDRIO PLANO - CON CUBIERTA DE VIDRIO TUBOS EVACUADOS

Evolución de la capacidad instalada en colectores solares para el calentamiento de agua por tipo de tecnología (2003-2009, MW)

Elaboración propia. Datos: International Energy Agency (IEA), Solar Heat Worldwide (2011)

18

A partir del 2008 la tecnología los colectores planos con cubierta de vidrio se han convertido en la tecnología dominante, con un 49% de

participación al 2009 y con una TACC (2003-20009) de 25%.

Unidades CAPACIDAD (MW) AREA [m2]

AñoPlano sin cubierta

Plano con cubierta

Tubos evacuados

Plano sin cubierta

Plano con cubierta

Tubos evacuados

2003 280 110 399,493 157,210

2004 270 180 385,585 257,057

2005 300 210 428,586 300,058

2006 308 248 440,015 353,647

2007 327 311 467,592 443,880

2008 348 376 496,591 537,430

2009 401 434 49 572,092 619,432 70,430

Plano sin cubierta, 72%

Plano sin cubierta, 45%

Plano con cubierta, 28%

Plano con cubierta, 49%

Tubos evacuados, 6%

2003 2009

Elaboración propia. Datos: International Energy Agency (IEA), Solar Heat Worldwide (2011)

Distribución de la capacidad/área en México por tipo de colector (2009)

Total 2009Capacidad [MW] 883 ~ Área [m2] 1,261,954

390 [MW]556,703 [m2]

883 [MW]1,261,954 [m2]

112,812 [tCO2]

197,657 [tCO2]

19

Partiendo del crecimiento registrado históricamente, todo indica que la meta de Procasol 2012 se puede cumplir, con un equipamiento tecnológico más balanceado el cual contribuirá con una reducción

aprox. de 280,000 toneladas de CO2.

Plano sin cubierta, 72%

Plano sin cubierta, 45% Plano sin

cubierta, 34%

Plano con cubierta, 28%

Plano con cubierta, 49%

Plano con cubierta, 47%

Tubos evacuados, 6% Tubos

evacuados, 19%

2003 2009 2012*

Elaboración propia. Datos: International Energy Agency (IEA), Solar Heat Worldwide (2011)

Distribución de la capacidad/área en México por tipo de colector (2009)

META PROCASOL 2012: 1,800,000 m2

390 [MW]556,703 [m2]

883 [MW]1,261,954 [m2]

1,265 [MW]1,807,133 [m2]

112,812 [tCO2]

197,657 [tCO2]

283,038[tCO2]

Unidades CAPACIDAD [MW] AREA [m2]

AñoPlano sin cubierta

Plano con cubierta

Tubos evacuados

Plano sin cubierta

Plano con cubierta

Tubos evacuados

2003 280 110 399,493 157,210

2004 270 180 385,585 257,057

2005 300 210 428,586 300,058

2006 308 248 440,015 353,647

2007 327 311 467,592 443,880

2008 348 376 496,591 537,430

2009 401 434 49 572,092 619,432 70,430

2010* 410 470 85 585,711 671,425 121,428

2011* 420 540 140 599,997 771,424 199,999

2012* 430 600 235 614,282 857,138 335,712

*Proyección al crecimiento anual de valores históricos

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Secretarias y agencias

Agencias gubernamentales

• Secretaría de Energía (SENER)

• Comisión Nacional para el Ahorro de Energía (CONAE)

• Comisión Reguladora de Energía (CRE)

• Comisión Federal de Electricidad (CFE)

• Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (SAGARPA)

• Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT)

• Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología

21

Programas

Programas para el fomento de calentadores solares

• Programa para la Promoción de Calentadores Solares de Agua en México (PROCASOL).– Plan para impulsar significativamente el mercado de calentamiento solar de agua en el país a través

del fortalecimiento de las acciones y mecanismos, garantizando el nivel de calidad, y favoreciendo el desarrollo de la industria e investigación nacional.

– meta para el año 2012: 1,800,000 m2 de calentadores solares de agua.

– Como? Regulación, incentivos económicos a usuarios, fortalecimiento de la oferta, información y gestión.

• Hipoteca Verde de INFONAVIT.– Financiamiento otorgado al derechohabiente en la inclusión al hogar de algún sistema de ahorro

energético como los calentadores solares y sistemas para el ahorro de agua y electricidad validados.

• †Vivienda sustentable de CONAVI – Subsidio federal para vivienda de interés solar para familias de escasos recursos ($10,500 MX de

subsidio aprox. para sustentabilidad)

• Programa FIRCO y FIDE– Es un fideicomiso de participación mixta (aportaciones privadas +de CFE, LyFC y SUTERM), que

reconoce los ahorros de energía adicionales a lo dispuesto en NOM´s aplicables a productos que pueden ser sujetos de sus programas de financiamiento.

Fuente: CONUEE (2009), Normatividad y certificación en sistemas solares para calentamiento de agua en México. Odón de Buen (2009) Panorama general del calentamiento de agua con energía solar en México (2009)

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Normatividad

Normatividad vigente en México en lo referente a la tecnología de calentadores solares

• NMX-ES-001-NORMEX 2005 - Rendimiento Térmico y Funcionalidad de Colectores Solares para Calentamiento de Agua. Métodos de Prueba y Etiquetado.

• †NMX-ES-002-NORMEX 2007 - Definiciones y Terminología.

• †NMX-ES-003-NORMEX 2007 - Requerimientos Mínimos para la Instalación de Sistemas Solares Térmicos para Calentamiento de Agua

• †NMX-ES-004-NORMEX 2007 - Evaluación Térmica de Sistemas Solares para Calentamiento de Agua.

Odón de Buen (2009) Panorama general del calentamiento de agua con energía solar en México (2009)

23

variables

Factores que afectan el costo de calentar agua

• Costo de los energéticos

• Costo de los equipos

• Eficiencias de los equipos de

• Calentamiento de agua

• Vida útil de los equipos

• Tasas de interés

• Disponibilidad de energía solar

• Temperatura ambiente

Pasos para el cálculo del costo del Retorno de Inversión CSA

1. Cantidad de energía requerida

2. Área del colector solar

3. Ahorros anuales de energía

4. Costo del sistema de calentamiento

5. Tiempo de retorno de la inversión

Odón de Buen (2009) Panorama general del calentamiento de agua con energía solar en México (2009)

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Para ver formulas y detalles del calculo ver:• Revista ANES (2006), Dimensionamiento, selección y beneficiosdel uso de calentadores solares de agua en el sector doméstico.• CONAE (2005), calentadores solares de agua en el sector doméstico.

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01 Objetivo y dimensiones del análisis

Entorno macro04

05

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Situación en México

Metodología de estudio

06 Entrevistas y grupo de enfoque

07

Resultados y propuestas08

Conclusiones

Datos generales

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Mecanismos de Inducción y de Bloqueo

Entrevistas

Resultados de las entrevistas

Situación actual

•No hay una regulación o estándares de calidad

•Dominio de fabricantes Chinos

•Existen programas enfocados al uso de CS.

•Pocos usuarios

•Costo elevado

Adopción de la Tecnología

• Lento desarrollo del mercado

•Potencial en el segmento de las constructoras

• Falta de personal certificado para instalaciones

•Desconocimiento de las necesidades para instalar el sistema

Incentivos y participación Gob.

• Falta de vinculación entre coordinadores

• Insuficientes para incrementar la adopción

•Opciones:

• Financiamientos

• Subsidios

• Seminarios/ certificaciones

•Tasas preferenciales

•Campañas informativas

Usuarios

•No conocen los beneficios económicos (ahorros)

•Desinformación de la tecnología y requerimientos de instalación.

•Consideran que es una inversión grande

•No hay interés en probar, no hay credibilidad

26

Grupo de enfoque

Resultados del grupo de enfoque

• Grupo de 15 personas

• Se planteo la pregunta? Cuáles son las ventajas (Beneficios) y desventajas de los CS?

• Hay una idea muy general de los beneficios y desventajas.

• Nadie pudo dar algún dato especifico.

• Después de la dinámica, se explicaron datos duros relacionados con ahorros, impacto ambientales, capacidades, y recuperación de la inversión.

• Notablemente la audiencia mostro mas interés en los calentadores solares y continuaron haciendo preguntas.

BENEFICIOS

Consumo de gas

Ambientales

Seguridad

Ahorros

DESVENTAJAS

Costo del equipo

Se ve mas feo

Capacidad

Dependiente al sol

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01 Objetivo y dimensiones del análisis

Entorno macro04

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Situación en México

Metodología de estudio

06 Entrevistas y grupo de enfoque

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Resultados y propuestas08

Conclusiones

Datos generales

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Mecanismos de Inducción y de Bloqueo

Sistema TIS

TIS - Mecanismos de Inducción y de Bloqueo

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Mecanismos de Inducción

Funciones Mecanismos de Bloqueo

Recomendaciones

30

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01 Objetivo y dimensiones del análisis

Entorno macro04

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02

Situación en México

Metodología de estudio

06 Entrevistas y grupo de enfoque

07

Resultados y propuestas08

Conclusiones

Datos generales

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Mecanismos de Inducción y de Bloqueo

Internacional

Experiencia internacional:

• Deducción de impuestos en la compra de equipos de calentamiento (Túnez).

• Mecanismos financieros que permitan el pago en el largo plazo y con tasas que hagan claramente rentables las inversiones en equipos solares (Túnez, Barbados, China).

• Ejemplo: créditos a compradores de CSA con 0% tasa de interés (Marruecos)

• Subsidios para la adquisición de CSAs (Alemania, Austria).

• Normas de construcción que requieran el uso de CSAs (España, Israel, China).

31

Resultados y Propuestas

CONAE (2005), calentadores solares de agua en el sector doméstico.

TIS

Resultados y Propuestas

Enfocar los esfuerzos en los mecanismos de bloqueo identificados puede impulsarconsiderablemente la formación del mercado y la legitimación de los CSA.

• No hay una regulación o estándares de calidad. El establecimiento de normasque regulen la calidad de los calentadores solares permitirá que la competenciaentre fabricantes sea más justa. Por otro lado un estándar de calidad puedenivelar los de costo entre los calentadores haciendo un mercado más regulado.Un estándar de calidad también puede crear un status de credibilidad para elusuario final.

• Desinformación de la tecnología y requerimientos de instalación. Las campañasinformativas puede ser uno de los mecanismos principales para infamar sobre latecnología, sus beneficios y los requerimientos básicos para su instalación. Losahorros económicos deben ser bien promovidos para incentivar al públicogeneral a obtener mayor información.

• Falta de vinculación entre coordinadores. La creación de un organismo queconcentre las diferentes iniciativas y/o coordine los esfuerzos que los diferentesactores hacen para promover los CSA, puede generar que los proyectos tenganmayor impacto y un mejor aprovechamiento de los recursos que se invierten.

32

Acciones

Acciones:

• Aseguramiento de la Calidad. Contar con un marco normativo-técnico que asegure la calidad de los sistemas, así como los servicios de instalación.

• Fortalecer la normalización y la capacitación de técnicos.

• Implementacion de estándares de calidad mandatorios para los que equipos que se distribuyen nacionalmente.

• Mercado de competencia justa.

• Financiamiento. Identificar posibles fuentes de financiamiento y estrategias o programas en las que el gobierno podría promover el uso de CSA.

• Diseñar una estrategia de promoción y venta

• Información. Hacer saber a la sociedad que la energía solar es una alternativa ambiental y económicamente justificada.

• Promover la cultura del uso eficiente y ahorro de gas.

• Enfocar las estrategias para crear un mercado local eficiente, confiable y economico que permita realmente competir a los CSA con calentadores de gas.

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Resultados y Propuestas

CONAE (2005), calentadores solares de agua en el sector doméstico.

Marzo del 2012Alejandro Viramontes Rodríguez viramontes.alejandro@gmail.com