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Energías Renovables
Antecedentes generales y Aplicaciones de Energía Solar
Simone Bezamat WaltersCentro de Energías Renovables
Diciembre 2013
• Antecedentes generales del CER
• Conceptos generales Energía y ERNC
• Aspectos prácticos y aplicaciones (FV y SST)
Apoyo para el desarrollo de proyectos con Energía Solar
Agenda de Hoy
El CER es un comité CORFO, constituido en Agosto del 2009, que trabaja bajo los lineamientos del Ministerio de Energía
Centro de Energías Renovables, CER
SEREMI de Energía
El Ministerio de Energía está representado en regiones por SEREMIS, a cargo de 6 Macrozonas:
Carlos Arenas CoronilMacrozona: Arica-Parinacota, Tarapacá y AntofagastaGestor CER: Christian Malebrán
José Ignacio AlliendeMacrozona: Atacama y CoquimboGestor CER: Simone Bezamat
Rodrigo Sepúlveda PesoaMacrozona: Valparaíso, Metropolitana y Libertador Bernardo O’HigginsGestor CER: Katherine Navarrete
Rodrigo Torres HermosillaMacrozona: Maule, Biobío y La AraucaníaGestorCER: Pablo Tello
Mónica Saldías De La GuardaMacrozona: Los Ríos, Los Lagos y AysénGestor CER: Viviana Huerta
Octavio Casas CárdenasMacrozona: Magallanes y Antártida ChilenaGestor CER: Pablo Tello
Centro de Energías renovables (CER)
Comisión Chilena de Energía Nuclear (CCHEN)
Comisión Nacional de Energía (CNE)
Superintendencia de Electricidad y Combustibles (SEC)
INSTITUCIONES RELACIONADAS CON ENERGIA
Organismo técnico encargado de analizar precios, tarifas y normas técnicas a las que deben ceñirse las empresas de producción, generación, transporte y distribución de energía
Responsable de supervigilar el mercado de la energía
Organismo técnico asesor del Gobierno en materias relacionadas con el desarrollo pacífico de la EN.
Agencia Chilena de Eficiencia Energética (ACHEE)
Fundación de derecho privado, sin fines de lucro, cuya misión es promover, fortalecer y consolidar el uso eficiente de la energía
El Centro de Energías Renovables (CER) es una institución que consolida los esfuerzos del Estado de Chile para desarrollar las energías renovables no convencionales (ERNC).
Misión del CER
Asegurar la participación óptima de las EnergíasRenovables No Convencionales en la matrizenergética de Chile para contribuir al desarrollosustentable del país.
Apoyar Formación de Capacidades y
Competencias para el desarrollo de las ERNC
Promover y fomentar el desarrollo de
proyectos del sector
Satisfacer las necesidades de información de valor para el desarrollo de las
ERNC
Objetivos Estratégicos del CER
Energía
La «energía» es la materia prima que se requiere para realizar «trabajo».
Electricidad- Equipos electrónicos, iluminación, motores eléctricos,
transporte, comunicaciones, otros.
Calor- Calefacción, procesos industriales, otros.
Movimiento- Transporte, procesos industriales, otros.
Corresponden a aquellas fuentes de energía que pueden renovar su suministro a escala de tiempo
humana.
Energías Renovables
ERNCSOLAR
EÓLICA
GEOTERMIA
BIOENERGIA
MARINA
MINI HIDRAULICA
Familias de tecnologíasAplicación energética
Eléctrica Térmica Mecánica
Sola
r
Solar fotovoltaica (PV) xConcentración solar de
potencia (CSP)x x
Colectores Solares Térmicos x
Eólic
a
Eólica on shore xEólica off shore x
Eólica baja potencia x x
Hid
ro Mini hidráulica x xMicro hidráulica x x
Biom
asa Combustión/Cogeneración x x
Biogás x xBiocombustibles x x x
Geo
term
ia Geotermia alta entalpía x xGeotermia mediana entalpía x x
Geotermia baja entalpía x
Tecnologías ERNC
• Eléctrico• Térmico• Cogeneración
Autoconsumo sin venta de
excedentes
• PMGD < 9 MW• PMG < 9 MW• Net-Metering < 100 kW
Autoconsumo con venta de
excedentes a la red
• PMGD < 9 MW• PMG < 9MW
Proyecto de generación
eléctrica
T ipos de proyectos ERNC
• Altos costos de la energía en Chile hacen necesaria la búsqueda de alternativas de suministro.
• Gran parte de la actividad se desarrolla en lugares con buenos recursos renovables
• Aumenta la competitividad al reducir su huella de carbono.
¿Por qué ERNC en Autoconsumo?
Recomendaciones generales paraproyectos ERNC de autoabastecimiento
1. Realizar una buena evaluación del requerimiento energético.• Partir por identificar e implementar oportunidades de reducción de
consumos (Eficiencia energética)
• Establecer el tipo de demanda energética (Térmica, eléctrica o mecánica)
• Contar con fuentes fiables de determinación de la demanda (historial de demandas eléctricas y térmicas)
• Establecer, las variaciones, diarias y ciclos estacionales de las demandas
Iluminación, Climatización,
Refrigeración, ACS, Calor.
Tipo de consumos energéticos sector Turismo
• Energía Electricidad: 30% - 45
• Energía Térmica: 55% - 70%
Tipo de consumos energéticos sector Turismo
• Bombeo de Agua
• Iluminación
• Procesos
• Refrigeración
Tipo de consumos energéticos sector Agrícola
Aplicaciones de las Energías Renovables
Energía Solar
La energía solar corresponde a la radiación que recibe lasuperficie de la tierra proveniente del sol. Esta radiaciónestá compuesta de luz y calor y corresponde a un conjuntode ondas electromagnéticas.La energía recibida una superficie determinada se conocecomo irradiancia (intensidad de radiación), la cual varíasegún la hora del día, la inclinación de los rayos solares yla cobertura de nubes.Ventajas:Disponible en toda la superficie terrestre, aunque demenor intensidad hacia los polos. Es una fuenteinagotable. Sirve para generar electricidad o calor.
Desventajas:No está disponible durante la noche. Presenta variacionesestacionales. Ocupa gran superficie de terreno.
Energía Solar: aspectos generales
Tipos de Radiación
Radiación Global= Radiación directa + difusa + reflejada
Explorador Solar
La página web del Explorador Solar es: http://ernc.dgf.uchile.cl/Explorador/Solar2/
Desde esta página pueden acceder a los datos de radiación de un lugar de interés.
Tiene la ventaja de que pueden descargar un reporte con la información sobre radiación del lugar escogido.
Energía Solar: Fuentes de información
Programa Solar
En la página web del Programa Solar (www.programasolar.cl) podrán encontrar la publicación “Sistemas Solares Térmicos II”.
En los anexos están los datos de radiación global para cada comuna de Chile y datos de T°del Agua.
Otra publicación que puede serles útil es el Manual Práctico del Técnico Solar, que pueden descargar desde el link:
http://www.programasolar.cl/images/pdfs/manual_tecnico_solar_2013.pdf
Energía Solar: Fuentes de información
Colectores solares: Permiten aprovechar la radiación solar en forma directa para calentar agua para uso sanitario o en aplicaciones industriales.
Paneles fotovoltaicos: Permiten convertir la radiación solar directamente en electricidad, ya sea para aplicaciones domésticas o en generación eléctrica en grandes escalas.
Concentrador solar de potencia: Se usan espejos para concentrar la energía y calentar un fluido calorportadorque posteriormente genera vapor que ingresa a una turbina (CIEMAT, 2009).
Energía Solar: tecnologías
CER
CER
CER
Aplicaciones de Energía SolarPaneles Fotovoltaicos para electricidad
Principio básico de Operación
Componentes de Sistemas Fotovoltaicos
Aplicaciones de Energía SolarBombeo SolarUna interesante aplicación de la energía solar es el bombeo deagua de pozos o simplemente la elevación de agua para llenarun embalse u otros usos. Esta aplicación es especialmenteinteresante en comunidades rurales sin disponibilidad deenergía eléctrica.
Cocina parabólica Solar ($100.000)Es un artefacto que sirve para la cocción de diversos alimentosy que utiliza como única fuente de energía la luz solar.Las cocinas parabólicas utilizan el principio óptico de lareflexión a través de espejos. Todos los espejos estánenfocados a un mismo punto (foco), que es donde se pone laolla o sartén. Llegan a generar hasta 1.200 watts de potenciaen su punto focal, lo que incluso permite hacer frituras.
Aplicaciones de Energía Solar
http://www.youtube.com/watch?v=eIaK2b54a-E
Horno Solar ($60.000)Los hornos solares utilizan la conversión térmica de laradiación solar para cocinar alimentos Se basan en la absorciónde energía a partir de un acumulador de metal de color negroopaco. La temperatura alcanzada en el interior del recipiente(acumulador) dependerá de la cantidad de radiación solar queentre en el horno, así como del nivel de aislamiento térmicoque tenga.
Aplicaciones de Energía Solar
Restaurant Solar Villaseca
Aplicaciones de Energía Solar
Secadores solares
Deshidratación de frutas y algas
Aplicaciones de EnergíaSolar
¿Cómo medimos la energía para un proyecto de generación de electricidad?
•Medida de potencia:
– Watt o Vatio (W) = Unidad de potencia del sistema internacional
– KiloWatt (kW) = 1.000 Watts
– MegaWatt (MW)= 1.000 Kilowatts = 1 millón de Watts
•Medida de energía: E = P * t
– KiloWatt hora (kWh) = cantidad de energía que se desarrolla durante una hora con una potencia de un kilowatt
– Energía anual promedio: Corresponde a la energía promedio que se generará durante la operación del proyecto en un año (Energía = Potencia * Tiempo (hr) * Factor de Planta, expresada en kWh o MWh).
Ejemplo: Una planta solar de 30 MW de potencia, en un año produce 36.792 MWh de energía. (E = 30 * 365 * 24 * 14%)
FACTOR DE PLANTA
AsistenciaCER
Simone [email protected]
Gestora de Proyectos
+ 56 2 24969600
¿Cómo medimos la energía para un proyecto de generación de energía eléctrica o térmica?
Potencia y energía:
Ejemplo de demanda eléctrica de una Vivienda
Aparato Cantidad (C) Horas de operación diaria (h)
Potencia (kW)
(P)
Ciclo operativo (c)
Electricidad anual (kWh)
Computador 1 2 0,2 50% 73
Microondas 1 1 1 25% 46
Refrigerador 1 5 0,5 100% 913
Hervidor 1 1 1,5 100% 274
Ampolletas fluorescentes
4 4 0,03 50% 88
Ampolletas eficientes
10 4 0,012 50% 88
TOTAL 3,242 1.480
Electricidad anual = C * h * P * c * 365
Formulario
Lugar de procedencia: En general, es un dato que despistabastante y da una fama inmerecida a algunos fabricantes en desmedrode otros. No siempre un panel fabricado en Europa es mejor que unohecho en China, eso sí, siempre será más caro. Los siguientesantecedentes son las más importantes
Certificados: Es indispensable tener los certificados necesarios (enespañol o inglés). En Chile se pide la certificación IEC 61646, ya queno existe sistema de certificación nacional.
Características del panel: Eficiencia versus espacio disponible
Puntos a tener en cuenta para la compra depaneles fotovoltaicos
Comparación de uso de superficie
Fuente: http://pveducation.org
Puntos a tener en cuenta para unSistema FV
Fuente: Curso Sistemas Solares Fotovoltaicos, CDT, Octubre 2011.
Puntos a tener en cuenta para unSistema FV
Protecciones
• Requerimientos de protección para fallas, sobrecargas eléctricas,
cortocircuitos, sobretensión, descargas eléctricas, entre otros.
• Contemplan componentes para lado AC y DC.
• Equipos típicos: Fusibles, termo magnéticos, diferenciales, puesta a tierra,
pararrayos.
• Sistema de protecciones debe cumplir con Norma Chilena Eléctrica
4/2003.
Puntos a tener en cuenta para unSistema FV
Inversores
• Parámetros de selección:
Potencia.
MPPT.
Frecuencia de salida.
On Grid/Off Grid
Sistema de medición.
• Características del entorno:
Fresco y seco.
Libre de polvo.
Protegido contra efectos de vapores.
• Uso en exterior:
Protegido contra radiación directa y lluvia.
Garantías, normativa y certificación
• A nivel nacional, no existe normativa especifica para componentes de
sistemas fotovoltaicos.
• La instalación debe cumplir La Norma Chilena Eléctrica 4/2003.
• Existe varios organismos y certificaciones de componentes a nivel
internacional que pueden utilizarse como referencia:
IEC 61215 : Paneles Si cristalino (cumplimiento parámetros de
diseño)
IEC 61646: Paneles de capa fina (cumplimiento parámetros de
diseño).
Organismos certificadores: IEC, ISO, TUV, IEEE, etc.
Garantías, normativa y certificación
• Rendimiento esperado paneles FV
Debido a degradación 90% de su capacidad al año 10.
80% de su capacidad a 20-25 años.
• Garantía típica paneles FV e inversores:
2-5 años inversores.
5 -10 años paneles FV.
Componente Sistema Aislado Sist. conectado red
Panel Fotovoltaico SI SI
Inversores SI SI
Cables, ductos y protecciones
SI SI
Batería SI NO
Regulador de carga SI NO
Inversor: Componente de electrónica de potencia que transforma energía eléctrica DC en energía eléctrica AC.Cables, ductos y protecciones: Componentes del sistema fotovoltaico responsables del transporte de energía y seguridad del sistema.Batería: Elemento acumulador de energía eléctrica. En sistemas fotovoltaicos, se utilizan baterías de acido plomo de ciclo profundo.Regulador de carga: Elemento electrónico responsable de conectar y desconectar la batería en función de su estado de carga (SOC, en ingles).
Resumen Sistemas PV
Bombeo FV (con estanque riego directo)
Fuente: Reindhold Smidt, cursos CER
Motobombas Solares
Fuente: Reindhold Smidt, cursos CER
Colector solar para Agua Caliente Sanitaria (ACS)
Tipo de intercambiador de calor que convierte la radiación solar en energía térmica utilizable (radiación flujo).
– Funcionan con flujos de calor bajos (radiación) Máximo de 1,1 kW/m2 y variables en el tiempo.
– Simplicidad mecánica (estructura fija).– Parámetros relevantes: niveles de temperatura en el fluido de
trabajo, fracción de energía utilizable en el colector.
Componentes de un SST para ACS
Aspectos prácticos al adquirir un SistemaSolar Térmico (SST)Capacidad
Presurizados (deben resistir la presión de la red)
¿Dónde puedo revisar si el SST estácertificado por SEC?
1. Ingresar a: www.sec.cl
2. Buscar en la página elmenú que dice: “RegistroColectores Solares”.
3. Hacer click en la opción“Verificación Nros. deSeries”.
Simulación caso Colectores Solares Térmicos para Agua Caliente Sanitaria
• Hotel en Providencia
• 50 usuarios diarios de ACS
• Reemplaza gas natural
• Inversión: $26.811.725
• 47 m2 de paneles aprox
• Pay back: 6 años$ -
$ 100.000
$ 200.000
$ 300.000
$ 400.000
$ 500.000
$ 600.000
Ener
o
Febr
ero
Mar
zo
Abri
l
May
o
Juni
o
Julio
Agos
to
Sept
iem
bre
Oct
ubre
Nov
iem
bre
Dic
iem
bre
Ahorro y consumo con Sistema Solar Térmico
Ahorro mensual
Gasto mensual en calentar agua CON Sistema Solar Térmico
Colector tubos al vacío Gasto anual en calentar agua sin SST
Gasto anual en calentar agua con SST
Gasto anual en calentar agua $ 6.367.610 $ 2.165.319 Ahorro $ 4.202.291
Apoyos para el desarrollo de proyectos- Concurso de cofinanciamiento para autoabastecimiento
-Primer concurso terminado-Segunda convocatoria, inicios de 2014
-NAMA para autoabastecimiento-15 millones de euros-Líneas de crédito, garantías y subsidios-Inicio 2015
-Calculadoras (SST para ACS y PV)- Entrega de información y orientación - Directorio de empresas de Energía Solar- Instrumentos de apoyo a nivel regional- Programa Regional-Otros concursos (CNR-FIA)
NAMA para autoabastecimiento
NAMA para autoabastecimiento
Energía Solar Térmica
Se aprovecha energía proveniente de radiación solar directamente para calentar un fluido. Agua caliente ducha, lavado, otros servicios.
Dos tipos de colectores para disponibles en mercado
Colector plano y
Colector de tubos al vacío
Energía Solar Térmica
1. Colector Plano• Vidriados• No vidriados (piscinas)
Energía Solar Térmica
2. Tubos al vacío• Flujo directo• Flujo indirecto o Heat pipe
Energía Solar Térmica
Energía Solar Fotovoltaica
1. Conectado a la red (On grid)
Se aprovechan fotones provenientes de radiación solar para generar electricidad (efecto fotoeléctrico). Existen dos tipos de sistemas:
Energía Solar Fotovoltaica
2. Aislado de la red (Off grid)
Energía Solar Fotovoltaica
Aplicaciones Calculadoras
Solar Térmica y Solar Fotovoltaica
Dos modalidades:
1. Modalidad Básica • 4 a 5 parámetros para dimensionar• Se sugieren valores avanzados
Calculadoras CER
2. Modalidad Avanzada • Ajustar valores sugeridos• Variar costos, demanda, radiación
Calculadoras CER
• Costo de inversión• Ahorros mensuales y anuales• Periodo de recuperación de la Inversión (PRI)• Gráficos• Reporte en pdf (resultados y datos ingresados)
Resultados
Ahorro anual
Ahorromensual
Periodo recuperación de inversión
Gráficos
Reporte
Simone BezamatCentro de Energías [email protected]
www.cer.gob.cl