XARXA DE CALOR AMB 100 % ENERGIA RENOVABLE AL BARRI DE L ESTRELLA DE BADALONA

(1)

Smart and flexible 100% renewable district heating

and cooling systems for European cities

XARXA DE CALOR AMB

100 % ENERGIA RENOVABLE

AL BARRI DE L’ESTRELLA DE BADALONA

Energy Efficiency: Systems, Buildings and Communities Research Group

IREC

Laura Sisó

(2)

XARXA CALOR 100 % RENOVABLE

(3)

Opcions Inicials: xarxa calor i xarxa fred

Option 1

1 BIOMASS BOILER (300 kW, η=0.9)

Base-load Shut down during

summer 1 NATURAL GAS BOILER (200 kW, η=0.95) Peak-load ELECTRIC CHILLER (1100 kW, COP 3.5) Thermal storage: 20 m3

Option 2

1 BIOMASS BOILER (300 kW, η=0.9) Base-load Shut down during

summer 1 BIOMASS BOILER (200 kW, η=0.9) Peak-load ELECTRIC CHILLER (1100 kW, COP 3.5) Thermal storage: 25 m3

Option 3

1 BIOMASS BOILER (300 kW, η=0.9) Base-load Shut down during

summer 1 BIOMASS BOILER (200 kW, η=0.9) Peak-load ELECTRIC CHILLER (1100 kW, COP 3.5) Thermal storage: 40 m3

Option 4

FLAT PLATE SOLAR COLLECTOR FIELD (500 m2, 350 kW)

1 BIOMASS BOILER (350 kW, η=0.9) Back-up for solar

energy

Thermal storage: 40 m3 ELECTRIC CHILLER (1100 kW, COP 3.5)

(4)

Índex

1. Demanda energètica

2. Solucions tècniques

3. Anàlisi energètica

4. Anàlisi econòmica

5. Anàlisi ambiental

6. Exemples d’instal·lacions

7. Conclusions

(5)

1. Demanda Energètica.

Estimació demanda calefacció i ACS

* Calculat en base estadística assumint 28 l/dia·persona & 2.7 persones/habitatge (Código Técnico de Edificación 2013; IDAE 2011)

Ratis Demanda Anual

(kWh/m2)

Calefacció

ACS

Categoria edifici

Font

Residencial

11.89 13.52*

Categoria B.

C

₁

=0,2

“Documento reconocido

escala de certificación

energética” IDAE 2011

Oficines, comercial

25.00

0.85 Categoria B.

C=0,5

Rati per oficines > 500 m

2 (PEMB 2002)

Edifici terciari

25.00

0.85 Hipòtesi: mateix perfil de demanda que el

d’oficines/comercial

Demanda anual d’energia

1 112 MWh/any

(6)

1. Demanda Energètica.

Estimació demanda calefacció i ACS

Demanda anual d’energia

1 112 MWh/any

(7)

Capacitat sistemes

Opció 1

BIOMASSA

OPCIÓ 2

BIOMASSA i SOLAR TÈRMICA

Demanda màxima

800 kW

Biomassa

2 calderes de biomassa estella:

• 300 kW

• 200 kW

1 caldera de biomassa estella:

• 350 kW

Solar tèrmica

-

Camp captadors plans:

• 350 kW - 500 m

2 Acumulació tèrmica

Tanc d’aigua calenta

• 25 m

3 Tanc d’aigua calenta

• 40 m

3 2. Solucions tècniques.

Biomassa i Solar Tèrmica

(8)

2. Solucions tècniques.

Disseny xarxa canonades i sala màquines

Canonades d’acer

Diàmetre màxim

DN65

Diàmetre mínim

DN32

Longitud total de la xarxa (anada i tornada)

945 m

Temperatura de

subministrament

Temperatura de

retorn

85 ºC

60ºC

Pèrdues de calor a les canonades

6 % de la càrrega total del sistema

Espai necessari sala màquines

(9)

2. Solucions tècniques.

Inversió de Capital

Opció 1 - Biomassa

Opció 2 – Solar tèrmica

& Biomassa

Inversió central

264 600 €

396 500 €

Inversió xarxa DH

45 570 €

Subtotal central + DH

310 170 €

442 070 €

Costos d’estructura

77 540 €

110 510 €

Inversió total

387 700 €

552 600 €

Subtotal for central plant investment 72% Subtotal for DH network investment 8% Structure investment 20%

Biomassa + Solar tèrmica

Subtotal for central plant investment 68% Subtotal for DH network investment 12% Structure investment 20%

Biomassa

(10)

3. Anàlisi energètica

Hipòtesis

Poder calorífic / Paràmetres de rendiment dels

captadors

Cost energia

Biomassa –

Estella (30% humitat)

3.25 kWh/kg

0.031 €/kWh

Solar tèrmica –

Captadors solars plans

η

0 = 0.806; a1 = 2.58 W/m²K; a2 = 0.009 W/m²K²

0 €/kWh

Opció 1 - Biomassa

Opció 2 - Solar tèrmica

& Biomassa

Producció de calor

Biomassa (MWh/any)

1 176

820 Solar tèrmica (MWh/any)

-

356 Consum de combustible

Biomassa (t/any)

401

281 Hores d’operació

Biomassa (hores/any)

5 031

2 950

Solar tèrmica (hores/any)

-

_{2 320}

Fracció solar en base anual per Opció 2

30%

(11)

4. Anàlisi econòmica

Comparació preu calor

9.15 10.32 10.43 11.59 14.19 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00

Excloent cost subestacions

Incloent cost subestacions

Pr

eu

de l'energ

ia

(

cèn

tims

€

/k

Wh)

Opció 1 - Biomassa

Opció 2 - Solar tèrmica & Biomassa

Sistema convencional

(12)

5. Anàlisi ambiental.

Estalvi d’emissions

Estalvi combustibles fòssils

_{1 170 MWh/any}

Estalvi de tones de CO2

_{230 tones CO}

2 /any

Barri convencional

ECO Barri

(13)

7. Conclusions



Una xarxa de calor amb 100% energies renovables al barri de

l’Estrella és una solució econòmicament competitiva enfront

altres tecnologies convencionals basades en combustibles

fòssils.



La solució proposada és tècnicament viable i ofereix un estalvi de

1170 MWh/any de combustible fòssil i 230 tones de CO

₂

/any



El sistema DH 100% Renovable completa el disseny d’un barri

sostenible, on els edificis hauran de ser dissenyats amb una

demanda mínima, contribuint a aconseguir una Certificació A.



Al consumir biomassa en un entorn urbà, el projecte d’enginyeria

haurà de contemplar les normatives al respecte en el disseny de

filtres necessaris. [

Pla d’actuació per a la millora de la qualitat de