Modelación de un sistema híbrido eólico solar térmico biomasa para calefacción domiciliaria en la región del BioBío.

Abstract

En este estudio, se simuló un sistema híbrido de calefacción basado en energía solar, eólica y combustión de biomasa, para mantener a 18 °C, una construcción de 32 m2 de superficie, con un volumen de aire de 76.8 m3, ubicada en la ciudad de Chillán, Chile (latitud 36.6° sur). El periodo de calefacción considerado, fue durante los meses de abril a octubre. El sistema se dimensionó para cubrir en un 60 % la carga térmica mediante combustión de leña, para el mes de mayor carga térmica, que resultó ser julio, con 1.46∙106 kJ/mes. Se comparó la disminución de material particulado (MP) emitido a la atmósfera y el ahorro en salud pública, en relación a un sistema que sólo consideraría biomasa para calefacción. El sistema está conformado por un aerogenerador (AG) de 1 kW de potencia, una estufa a leña y un campo de 10 colectores solares térmicos de tubos de vacío de 2.47 m2 cada uno. El AG se encuentra conectado a un banco de resistencias insertado en un estanque de 0.5 m3 de capacidad, que también es alimentado por el campo de colectores solares. Desde el estanque se distribuye agua caliente a un circuito con radiadores para calefaccionar la vivienda, regulado por un termostato. El sistema fue modelado con el software TRNSYS. El volumen de leña ahorrado en el año fue de 0.73 m3, lo que significa dejar de emitir un 52% de MP a la atmósfera (16.7 kg de MP), implicando un ahorro en salud pública de 1,018 US$/año. Los costos de implementación del sistema alcanzan a 12,793 US$ aproximadamente. Para el mes de julio, el aporte de energía solar y eólica fue de 5.05∙105 kJ/mes y 2.21∙105 kJ/mes respectivamente, mientras que el calor aportado por los radiadores fue de 5.80∙105 kJ/mes y 8.82∙105 kJ/mes por combustión de biomasa. Lo que significó tener un porcentaje de energía aportado por las fuentes solar, eólica, radiadores y biomasa de 0.35; 0.15; 0.40 y 0.60% respectivamente, para el mes de julio.