Estudio de calefacción distrital utilizando distintos sistemas de captación geotérmica en Cochrane, Aysén

Abstract

Actualmente, la contaminación debido al uso de leña es uno de los principales problemas energéticos de la región de Aysén, volviendo indispensable el estudio de alternativas de calefacción con energías limpias. En este marco se propone como solución la energía geotérmica de muy baja entalpía, una energía renovable que debido a su alta estabilidad estacional es ideal dada la ubicación extrema de la localidad de estudio, Cochrane. Además, se propone un sistema distrital debido a su alta eficiencia, en donde la generación de energía se realiza de forma centralizada y luego se reparte a las viviendas a través de un sistema de cañerías. Entonces, el objetivo de la presente memoria es estudiar un sistema de calefacción distrital a baja escala utilizando distintos tipos de captación geotérmica y tecnologías de calefacción en un conjunto habitacional de entre 5 a 50 viviendas en la localidad de Cochrane. Para esto, se estudian las cargas térmicas de una vivienda nueva energéticamente eficiente y a partir de datos climatológicos se identifica la demanda en calefacción para cada vivienda. Con la carga por vivienda se evalúa un sistema de calefacción con suelo radiante o con radiadores de baja temperatura, identificando los equipos y materiales principales a utilizar. Para la generación y distribución de energía se estudian 5 sistemas de captación geotérmica: vertical abierto, vertical cerrado (simple U y doble 2U) y horizontal cerrado (simple y slinky), dimensionando para producir agua caliente a 35 y a 55 [°C]. Tanto para la generación como la distribución se escogen equipos principales utilizando parámetros del suelo de localidades aledañas para el dimensionamiento. Finalmente, se calcula el costo nivelado de energía (LCOE) para comparar entre los casos de estudio y otros sistemas de generación de energía. Con los resultados obtenidos se concluye que el sistema geotérmico de captación vertical abierto presenta las mejores ventajas a nivel técnico-económico para la implementación distrital, sin embargo, dado que no existen estudios hidrológicos de la zona es el que presenta mayor incertidumbre. Es por este motivo que el sistema de captación cerrada vertical doble (2U) sería el más factible para esta localidad. Se demostró además que al aumentar el número de viviendas existe una tendencia a la baja del LCOE, por lo que un sistema distrital tiene ventajas económicas con respecto a la generación por cada vivienda. Además, a pesar de que en todos los casos estudiados se reducen los costos operacionales con respecto al gasto actual en calefacción por leña, se determina que el sistema no es económicamente factible desde el punto de vista de una inversión privada y solo podría considerarse aceptable si se evalúa desde el punto de vista público.