Ejemplo Cómo calcular la potencia, las necesidades de combustible y el ahorro que obtienes con una instalación instalaci ón de biomasa (Caso práctico y comparativo) Ejemplo práctico cómo se calcula:
La potencia necesaria de una caldera La cantidad de combustible que necesitaremos y Una comparación de costes para distintos tipos de combustibles (astilla, pellet, leña, gas natural, propano y gasóleo).
Para ilustrar la comparación, proponemos como ejemplo: Una casa aislada en una zona rural Donde se busca la mejor opción para calentar sus instalaciones instalaciones durante el invierno. Las características características básicas de la casa son:
Superficie útil a calentar: 395 m² Máxima capacidad de la casa: 14 personas
Mostramos paso a paso los detalles de los cálculos necesarios. Esperamos mostrarte mostrarte al detalle de cómo llegamos a la conclusión final de que usar biomasa puede suponer un ahorro importante en tu factura de calefacción.
Primer paso: cálculo de la potencia necesaria Para calcular la potencia necesaria de la caldera tienes que tener en cuenta las necesidades de calefacción y de Agua Caliente Sanitaria (ACS). (ACS). En el ejemplo que te mostramos: Primero calcularemos las potencias necesarias de forma independiente y luego escogeremos una potencia de caldera que pueda satisfacer la demanda más exigente.
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Para calefacción, utilizamos un ratio aproximado de 100 W/m que multiplicado por la 2 superficie de la casa (395 m ), nos daría una potencia de unos 39,5 kW. kW. (Este ratio es aproximado, consulta contenidos consulta contenidos de biomasa para elegir el ratio con más exactitud). w 100 2 .395 m2 39500 w 39, 5 kw kw m Para el cálculo de la potencia necesaria para ACS, tendremos en cuenta el número de personas simultáneas máximas en la vivienda. Teniendo en cuenta que en la casa se pueden alojar hasta 14 personas y considerando unas necesidades de 30 litros/persona de litros/persona de ACS tal y
como especifica el Código Técnico de la Edificación (CTE), necesitaremos calentar420 litros de agua. litros 14 personas.30 420 litros persona En función del confort necesario para el usuario y fijando un tiempo de calentamiento del agua de 30 minutos con un salto térmico de 50° podemos calcular la potencia necesaria para ACS con la siguiente expresión, P mC p ( T ) Donde: P: Potencia necesaria de la caldera (kcal/h) m: caudal másico del agua a calentar (kg/h) con densidad del agua 1 l/kg Cp: Calor especifico del agua. (1 kcal/kg·°C) ∆T: Salto térmico del fluido (°C) y el cálculo es el siguiente, kg kcal kcal kcal 1kwh P 420 *1 *(60 C 10 C) 42000 42000 * 0,5 h kg C h h 860 kcal
48,84 kw
P 50 kw Así pues cuando tengamos que elegir la potencia de nuestra caldera elegiremos la potencia máxima necesaria, que en este caso viene dada por el ACS y para redondear escogeremos una caldera de 50 kW. Segundo paso: cálculo de la demanda energética Para el cálculo de la demanda energética de la calefacción (Dcalefacción), tendremos en cuenta que la caldera funcionará de forma estacional:
Estimaremos un uso de 200 días al año
Con una media de 10 horas al día y
Un coeficiente de intermitencia del 85%. Si no conoces las horas anuales de calefacción, puedes usar las estimaciones de horas de calefacción del mapa interactivo de biomasa.
Así, la demanda estimada para calefacción sería: Potencia.
Dcalefaccion Dcalefaccion
50 kw.10
num.horas num.dias . .coef .intermitencia dia año horas dia
.200
dias año
.0,85 85000 kwh / año
Para el cálculo de la demanda de ACS, Dacs
numde personas max * demandadia * num. dias * C p * T Dacs Dacs
14 p *30
lt dia
*365 dias *1
7665000 kcal / año
kcal *50 C kg C
8913 kwh / año
La demanda total sería:
Dtotal
Dacs
Dcalef
(8913 85000)kwh / año
93913kwh / año
Si el rendimiento de la caldera es del 9 2% el consumo energético (CE) de la caldera será: CE
Demanda
93913 kwh / año
RentCaldera
0,92
102079 kwh / año
Tercer paso: cálculo del combustible necesario Para calcular la cantidad de combustible necesario, utilizamos la siguiente fórmula: CE
Qcombustible
PCI
Donde: Qcomb: Cantidad de combustible necesario anual CE: C onsumo energético anual PCI: Poder calorífico inferior del combustible El poder calorífico inferior (PCI) depende del tipo de combustible utilizado. Vamos a realizar una comparación entre distintos combustibles con los siguientes poderes caloríficos (PCI): Astilla (30% humedad)
: 3,500 kWh/kg
Pellet (DIN plus)
: 4,900 kWh/kg
Leña (30% humedad)
: 4,250 kWh/kg
Gas natural
: 12,772 kWh/kg
Propano
: 12,784 kWh/kg
Gasóleo
: 9,994 kWh/kg
La cantidad de combustible necesaria en kg sería: Qcombustible
Combustible:
Astilla:
Qcombustible
Pellet:
Qcombustible
Consumoenergetico previsto PCI 102079 kwh / año 3, 500 kwh / kg 102079 kwh / año 4,900 kwh / kg
kg combustible necesarios
29165 kg combustible necesarios
20832 kg combustible necesarios
………..
Para nuestro caso práctico necesitaremos las siguientes cantidades dependiendo del combustible por el que finalmente optemos:
Astilla: 29165 kg
Gas natural: 7992 kg
Pellet: 20832 kg
Propano: 7985 kg
Leña: 24019 kg
Gasóleo: 10214 kg
Para calcular el volumen de combustible, utilizamos las siguientes densidades para cada combustible:
Astilla: 280 kg/m³ (G30)
Gas natural: 0,451 kg/l
Pellet: 650 kg/m³
Propano: 0,508 kg/l
Leña: 1000 kg/m³
Gasóleo: 0,845 kg/l
El volumen necesario de combustible para cada caso es: Astilla:
Volumen
Qcombustible Densidad
29165 kg 280 kg / m
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104 m3 combustible necesarios
Astilla
: 104 m³ (aparentes conífera G30)
Pellet
: 32 m³
Leña
: 24 m³ (0,5 coeficiente apilamiento leña encina= 48 m³)
Gas natural
: 17721 lit
Propano
: 15719 lit
Gasóleo
: 12088 lit
Comparación de coste según el combustible Los precios actuales para cada combustible son:
Astilla: 0,027 €/kWh (95 €/tn)
Fuente: Elaboración de productores y distribuidores. (Particulares).
Pellet: 0,045 €/kWh (226 €/tn)
Fuente: IDAE informe de precios energéticos: combustibles y carburantes 2013 (En sacos).
Leña: 0,035 €/kWh (150 €/tn)
Fuente: Elaboración de distribuidores locales. (Particulares).
Gas natural: 0,051 €/kWh
Fuente: IDAE informe de precios energéticos regulados 2013
Propano: 0,110 €/kWh
Fuente: IDAE informe de precios energéticos: combustibles y carburantes 2013
Gasóleo: 0,085 €/kWh
Fuente: IDAE informe de precios energéticos: combustibles y carburantes 2013 Ahora bien, los precios anteriores no tienen en cuenta algunos aspectos como el transporte, la variación de los precios liberalizados según compañías, y algunos peajes o impuestos en las tarifas. Así pues según consultas de precios reales en diferentes lugares podemos observar que los precios anteriores se incrementan ligeramente obteniendo los siguientes precios medios efectivos: Precios medios efectivos:
Astilla: 0,028 €/kWh (98 €/tn)
Pellet: 0,055 €/kWh (271 €/tn) Palet de sacos
Leña: 0,038 €/kWh (160 €/tn)
Gas natural: 0,066 €/kWh
Propano: 0,119 €/kWh
Gasóleo: 0,096 €/kWh
Finalmente para el ejemplo estudiado, la comparación del coste anual en función del combustible en base los precios medios efectivos son:
Coste anual Astilla:
CE * precios efectivos
Coste anual 102079kwh / año *0,028
Astilla: 2858 €/año
Pellet: 5614 €/año
Leña: 3879 €/año
Gas natural: 6737 €/año
Propano: 12147 €/año
Gasóleo: 9800 €/año
/ kwh
2858 / año
Como puedes ver en esta comparación final, para nuestro caso práctico de una casa de 395 m² y un número máximo de 14 personas, la diferencia en el coste para calefacción y ACS es muy importante según el combustible utilizado. El cálculo demuestra que el uso de combustibles de biomasa puede suponer un ahorro importante con respecto al gas o gasóleo. A pesar de los beneficios económicos y ambientales que supone el cambio a biomasa, para acabar de decidirte es importante que te informes sobre tu caso concreto, así como de las características y costes de cada tipo de instalación para ver si la inversión se puede amortizar en un plazo razonable. (Puedes realizar una primera aproximación de tu caso concreto con nuestra calculadora de biomasa).
