UTN7837 Evaluación de sistemas CHP, que integran electricidad y calor para uso residencial y comercial en la Provincia de Buenos Aires

Grupo UTN: GRUPO DE ESTUDIO SOBRE ENERGÍA

Director: GONNET, ADRIÁN EDUARDO

Co-Director: GUILLERMO, EDUARDO DANIEL

Los sistemas integrados de electricidad y calor (denominados CHP, por sus siglas en inglés de Combined Heat and Power) constituyen, dentro del escenario de la energía distribuida, una tecnología que promete solucionar varios de los inconvenientes energéticos actuales. Cuando los sistemas se utilizan para proveer de electricidad y calor a una vivienda o comercio, debido a su rango de potencia generada, reciben la denominación de micro CHP o mCHP. Con su empleo se posibilita la diversificación en la utilización de fuentes de combustible, se estimula el autoconsumo, se mejora la calidad en la provisión del servicio eléctrico y se reduce la emisión de CO2 al ambiente. Tanto los gobiernos, como los usuarios, pueden verse beneficiados por su implementación. Los mCHP, se instalan reemplazando o complementando al termotanque o la caldera en un inmueble, para producir electricidad y calor desde una única fuente de combustible, utilizando un equipo solamente. Las celdas de combustible se presentan como una tecnología adecuada para constituir un mCHP, ya que logran mayores eficiencias y menores emisiones de CO2 que cualquier otro tipo de generador eléctrico.

Las celdas de combustible que componen los mCHP utilizan hidrógeno como combustible y si bien el mismo se puede obtener desde varias fuentes energéticas, en la actualidad la forma más utilizada es a partir del gas natural; por lo tanto, los países con mejores posibilidades de utilización son aquellos que lo contienen mayoritariamente en su matriz energética y cuentan con una infraestructura importante de red de distribución de este combustible.

Aunque un mCHP puede funcionar de forma autónoma o aislada, otra posibilidad, es instalarlo junto con un sistema tradicional de caldera de respaldo y en paralelo con la red eléctrica, de esta forma, dependiendo del diseño que se adopte, el mCHP puede abastecer la demanda base de calor o electricidad, mientras que la caldera auxiliar y la red eléctrica pueden soportan el pico de consumo de la energía demandada por los usuarios del inmueble.

Varias de las características que posee el gas natural utilizado como combustible en un sistema de generación distribuida, lo posicionan como un complemento atractivo dentro de una matriz de generación eléctrica, compuesta cada vez más con fuentes de energía renovables. El gas natural es en la actualidad, el combustible fósil más “limpio”. Las emisiones directas de CO2 del gas natural son de 202 g/kWh, considerablemente menor a los casi 270 g/kWh del gasoil, o los 350 g/kWh del carbón. Debido a las altas eficiencias en su conversión en un sistema mCHP, la emisión de CO2, puede considerarse aún menor.

El gas natural puede ser una interesante opción para lograr una solución al problema de la intermitencia de las energías renovables, al representar un respaldo viable de largo plazo. Las baterías y otras tecnologías convencionales de almacenaje poseen límites naturales en cuanto a su capacidad y duración, principalmente para grandes instalaciones. Por el contrario la tecnología denominada “Power to gas”, donde el exceso de electricidad proveniente de la generación intermitente de fuentes renovables, se convierte en gas por medio de electrólisis y “metanización”, podría establecerse sobre la infraestructura de gas existente.

En la Argentina, el gas natural posee un buen desarrollo de infraestructura de redes de transmisión, distribución y almacenaje. El gas natural constituye el principal componente de la matriz energética nacional con el aporte de más del 50% de la energía primaria del país. Alrededor del 27% del gas se distribuye a través de redes a los usuarios residenciales. Por otra parte el desarrollo de combustibles no convencionales, como el shale-oil o el shale-gas, abre una perspectiva importante para el abastecimiento del país.

En este proyecto, se determinarán modelos de sistemas mCHP basados en una batería de celdas de combustible, previendo su utilización en un inmueble de la Provincia de Buenos Aires. El perfil del consumo y el diseño adoptado, permitirá establecer la capacidad óptima de los sistemas mCHP y eventualmente, de la porción de capacidad abastecida por la red eléctrica o calentamiento suplementario. Con los modelos desarrollados, se evaluarán los parámetros de eficiencia energética, costo total de empleo y cantidad de emisión de CO2 emitida al ambiente.


Fecha de Inicio: 01/01/2020 Fecha de Finalización: 31/12/2021

Integrantes del Proyecto

Director

  • GONNET, ADRIÁN EDUARDO

Co director

  • GUILLERMO, EDUARDO DANIEL

Investigador FORMADO

  • MAINETTI CARLOS ADRIAN

Investigador DE APOYO

  • BOURNOD LUCIANO RAUL

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