Rendimiento en colegio de gran envergadura

Para el cálculo de la demanda anual de un colegio se recurrió a la sugerencia entre- gada por Retscreen, donde para un colegio que cuenta con duchas se necesitaran siete litros de agua caliente sanitaria por alumno calculados a sesenta grados Celsius de tempe- ratura. De esta forma, un colegio con 509 alumnos requiere 3.461 litros de ACS anualmente.

Para determinar la energía requerida que es necesaria suministrar al agua de consumo en el colegio es necesario conocer la temperatura a la que se encuentra la red de agua de Villa Alemana. Según (Ministerio de Energía,2009) la temperatura mínima de la red corres- ponde a 11,6 grados Celsius , mientras que la temperatura máxima es de 18,1 grados Celsius.

Además, es necesario además considerar la tasa de ocupación de un colegio, ya que debido al calendario regular de los estudiantes la demanda de un colegio es estacional en función de las vacaciones. Para el proyecto se consideraron los meses de enero y febrero

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como meses sin demanda de ACS, además de considerar los meses de julio y diciembre con una ocupación de la mitad del tiempo. A partir de todo lo anterior, la demanda anual de energía para consumo de ACS entregada por Retscreen es de 36,3 Megawatt hora. A continuación se muestra los resultados entregados por Retscreen en función de los parámetros descritos:

Figura 5.6:Demanda energética anual para colegio Manuel Montt según Retscreen

(Fuente: Elaboración propia)

Sistema actual

Para evaluar el aporte del sistema solar térmico, se instalara como apoyo respecto a un sistema eficiente en colegios a base de GLP, donde Retscreen propone una eficiencia de entre un 75 % a 85 % de rendimiento en equipos de alta eficiencia. A partir de esto se seleccionara un equipo con la cota media de rendimiento, es decir 80 %, todo esto para evitar un escenario muy optimista respecto a los beneficios de la instalación del sistema solar térmico.

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Generación

Para el cálculo de generación de energía por parte del sistema, se ingresan al software los datos propios asociados al sistema descrito previamente, que incluye las características del tipo de colector, tipo de interacumulador, bomba empleada y pérdidas asociadas al sistema.

En primer lugar es necesario recordar las características del emplazamiento geográfico del techo seleccionado para la instalación. Para el caso del colegio Manuel Montt, se optó por un colegio con una orientación del techo de 50 grados al Este, de forma que para ingresarlo al programa Retscreen equivale a un azimut de 130 grados. Debe además mencionarse que este proyecto incluye estructuras de soporte que regulen la inclinación, por lo que se optara por la inclinación óptima proveniente del Explorador Solar equivalente a 29 grados.

A la hora incorporar las perdidas varias que presenta el captador solar, se recurrirá a un valor dado por la experiencia, donde según (MasterD,2014) estas son cercanas a un 6 % debido la suciedad, el envejecimiento y al ángulo variable que los rayos solares forman con el colector a lo largo del día.

Las pérdidas consideradas para el sistema total se determinan a partir de rangos otorga- dos por Retscreen, donde para cañerías bien aisladas pero con una distancia relativamente larga, en relación a la superficie de captación del sistema, son de un 4 % de pérdidas térmicas. Este valor de pérdidas no solo es propuesto por Retscreen, sino que además es empleado como sugerencia para el diseño de sistemas solares por (IDAE,2009) , sin embar- go, se considerara una pérdida del 6 % en el sistema de tuberías para dar un mayor margen a ineficiencias en el sistema real implementado en el colegio. Además de las perdidas térmicas en cañerías, existen perdidas asociadas al interacumulador, al ceder calor desde el agua caliente almacenada hacia el ambiente. El rango de perdidas asociado a un estanque de acumulación solar fluctúa entre un 5 % y un 10 %, a partir del cual se seleccionara un 6 %

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de perdidas producto del importante espesor de material aislante que presenta el modelo escogido. De esta forma, las perdidas referenciales asociadas al sistema constituyen un total de un 12 % de pérdidas termicas.

A partir de lo anterior y de las características del sistema solar descrito, es posible obtener el aporte de calor entregado anualmente por el sistema al fluido, siendo este de 19,4 Megawatt hora al año, representando un 53 % de la demanda anual de energía necesaria para calentar el agua.

A continuación se presentan todos los parámetros ya mencionados del sistema ingresado al Software Retscreen, junto con los resultados generados, incluyendo el gasto anual de funcionamiento de la bomba:

Figura 5.7:Parámetros de rendimiento del sistema en colegio Manuel Montt según Retscreen

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Ahorro de combustible

Si bien Retscreen permite estimar el ahorro producto de la implementación del sistema solar térmico, se optó por realizar un cálculo manual, ya que dentro de las opciones que entrega Retscreen no figura como combustible empleado el GLP o gas licuado de petróleo.

Para el cálculo del ahorro de GLP, es necesario conocer el poder calorífico que presenta. Según (Agencia Chilena de Eficiencia Energética,2015) el GLP posee un poder calorífico de 12.100 kilocalorías por kilogramo, donde al realizar la conversión en función de que una caloría equivale a 4,184 joules, resulta en 50,626 MJ por kilogramo.

Ya conociendo el aporte de calor proveniente del GLP, se trasladara el aporte de energía que genera el sistema solar térmico a kilogramos de GLP. Para esto, es necesario trasladar los 19,4 Megawatt hora generados por el sistema, a la unidad de MJ y así hacer las unidades comparables. Realizando la conversión respecto a que un Megawatt hora equivale a 3.600 MJ, resulta en que el sistema aporta 69.840 MJ.

Sin embargo, el sistema del inmueble evaluado no posee un rendimiento de 100 %, sino que de 80 %, por lo que esto incrementaría el ahorro de kilogramos de GLP necesarios para suministrar la energía.

De esta forma, el cálculo de Kilogramos de GLP se calcula según la siguiente expresión:

AhorroGLP,Kg =

Demanda[M J]

50,626[M J_Kg]∗0,8 (5.18) Resultando así en un ahorro de 1.724 kilogramos de GLP al año.

Dióxido de carbono equivalente evitado

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se dejan de consumir anualmente multiplicado por el factor de emisión de este. Según la (Oficina Catalana del Canvi Climátic,2011) el factor de emisión perteneciente al GLP es de 2,96 kilogramos deCO2equivalente por kilogramo de GLP empleado en combustión, el

cual si se multiplica por los 1.724 kilogramos ahorrados al año, permite un ahorro anual de 5,1 toneladas deCO2equivalente.

5.2.5.5. Rendimiento en colegio de mediana envergadura