Evaluación técnica y económica del uso de tecnologías activas y pasivas para la reducción del consumo energético de un centro deportivo escolar

Abstract

En el presente trabajo de tesis se realizó una simulación dinámica para evaluar el desempeño energético, económico y ambiental de una tecnología pasiva y dos tecnologías activas aplicadas en un centro deportivo escolar del Tec de Monterrey. En primera instancia, se seleccionó como estrategia pasiva un material de cambio de fase inorgánico (PCM, por sus siglas en inglés), y como estrategias activas paneles solares fotovoltaicos (FV) y colectores híbridos de canal parabólico de baja concentración (LCPVT). Estas tecnologías se modelaron en TRNSYS utilizando los types 1270, 103 y 50, respectivamente; además, para simular el comportamiento térmico del centro deportivo se usó el type 56. Se probaron tres escenarios diferentes para evaluar el desempeño de cada tecnología en el centro deportivo: en el Escenario 1 se integró el PCM en la envolvente de los techos externos del edifico, en el Escenario 2 se acopló un arreglo de paneles FV en la superficie de techo disponible del centro deportivo y en el Escenario 3 se simuló un sistema de colectores híbridos para bastecer la demanda térmica de la alberca y regaderas. Cabe mencionar que para el Escenario 2 y 3 también se modelaron los paneles FV y colectores híbridos junto con el PCM en los techos externos. Derivado del análisis realizado, se encontró que el Escenario 2 (paneles FV y PCM23) tuvo el mejor desempeño eléctrico, con el que se logra una reducción de 511 MWh al año (22% menos energía adicional consumida). Así mismo, es el que consigue una mayor cantidad de emisiones evitadas al ambiente de 234 ton CO2 eq al año. El Escenario 3 permite una reducción en el consumo de energía térmica de 546 MWh al año (32% menos de energía adicional consumida). Por otro lado, el escenario más rentable es el 2 (únicamente paneles FV), el periodo simple de recuperación es de 8.7 años y la TIR del proyecto es de 10.6%. El Escenario 1, que solo contempla el uso del PCM, no es económicamente factible, aunque se espera que el precio de éste disminuya en los próximos años; sin embargo, la ventaja de esta tecnología frente a las otras dos es que no requiere costos de operación y mantenimiento a lo largo de su vida útil. Es importante señalar que el PCM tiene diferente desempeño energético dependiendo de la época del año, y si bien se analizó el PCM que demostró mayores ahorros anuales, es necesario investigar el uso de combinaciones de este material con diferentes puntos de fusión para obtener mayores ahorros energéticos.