Diseño básico y análisis de pre factibilidad de sistemas solares térmicos híbridos de gran envergadura para aplicación industrial, de potencias mayores a 2 MWt

Abstract

En Chile y el mundo alrededor de un 50% de la energía consumida en la industria se obtiene de derivados del petróleo. Los sistemas solares térmicos híbridos (SSTH) constituyen una posibilidad viable de ahorro de combusti-bles y disminución de las emisiones de gases de efecto invernadero (GI). El objetivo de este proyecto es desarrollar soluciones de SSTH que integren bombas de calor geotérmicas (BCG) y/o sistemas de almacenamiento tér-mico (SAT) para instalaciones de gran envergadura. Específicamente: i) Generar estudios a nivel de perfil para desarrollar soluciones de SSTH para potenicias de 2 a 60 MWt; ii) Desarrollar el diseño conceptual y básico de las soluciones; iii) Evaluar a nivel preliminar los SSTH pre ingeniados. Innovatec Ltda. ha proporcionado el diseño básico de una instalación SSTH para una planta de SX-EW en el Norte chileno. Éste es el diseño base para esta memoria y consiste en un campo solar que aporta calor, en serie con una caldera, al electrolito rico previo a la electroobtención. Las tecnologías consideradas para la evaluación son: colectores planos (FPC), cilíndro parabólicos (PTC), Lineal Fresnel (LFC), campo de helióstatos (HFC), SAT en agua y BCG con intercambiador geotérmico vertical y loop cerrado. Para el desarrollo del proyecto se emplea la siguiente metodología: i) Crea-ción de una base de datos de tecnologías; ii) Desarrollar las metodologías de calculo para el dimensionamiento, eficiencias y pérdidas de los equipos; iii) Desarrollo de una metodología de integración de los sistemas térmicos; iv) Balance térmico de los SSTH, y v) Evaluación técnica y económica de las soluciones. Un SSTH factible debe cumplir las condiciones: a) VAN posi-tivo; b) Ahorro en emisiones de CO2 positivo, y c) TIR > 12%. La evaluación técnica económica de los SSTH revela que: i) en general la mejor solución es integrar SSTH con SAT; ii) Hasta 5 MWt todas las tecnolo-gías solares son competitivas entre ellas a nivel de perfil; iii) Sobre 5 MWt las soluciones más rentables son con LFC o PTC y SAT; iv) la solución que máximiza el ahorro de emisiones de CO2 es SSTH con HFC y SAT, con 80% de ahorro, y vi) no se recomienda la aplicación de BCG, debido al alto con-sumo eléctrico.