La comunidad solar Drake Landing (DLSC) es una comunidad planificada en Okotoks , Alberta , Canadá , equipada con un sistema de calefacción solar central y otras tecnologías de eficiencia energética. Este sistema de calefacción es el primero de su tipo en América del Norte, aunque se han construido sistemas mucho más grandes en el norte de Europa. Las 52 casas (pocas variaciones de tamaño y estilo, con una superficie media de suelo sobre el nivel del suelo de 145 m 2 ) de la comunidad se calientan con un sistema de calefacción solar urbana que se carga con el calor que se origina en los colectores solares de los tejados de los garajes y está habilitado para calentarse durante todo el año mediante el almacenamiento de energía térmica estacional subterránea (STES). [1]
El sistema fue diseñado para modelar una forma de abordar el calentamiento global y la quema de combustibles fósiles . La energía solar es capturada por 800 colectores solares térmicos [2] ubicados en los techos de los garajes de las 52 casas. [3] Se anuncia como la primera subdivisión alimentada con energía solar en América del Norte , [4] aunque sus necesidades de electricidad y transporte son cubiertas por fuentes convencionales.
En 2012, la instalación alcanzó un récord mundial de fracción solar del 97%, es decir, cubriendo esa cantidad de las necesidades de calefacción de la comunidad con energía solar durante un período de un año. [5] [6]
En la temporada 2015-2016, la instalación alcanzó una fracción solar del 100 %. [7] Esto se logró gracias a que el sistema de almacenamiento térmico de pozo (BTES) alcanzó finalmente una temperatura alta después de años de carga, así como a la mejora de los métodos de control, haciendo funcionar las bombas a menor velocidad la mayor parte del tiempo, reduciendo la necesidad de energía adicional y utilizando pronósticos meteorológicos para optimizar la transferencia de calor entre diferentes tanques de almacenamiento y circuitos. Durante algunos otros años, se utilizan calentadores de gas auxiliares durante una pequeña fracción del año para proporcionar calor a un circuito de distrito. Los sistemas funcionan con un coeficiente de rendimiento de 30.
Hay 52 casas en esta subdivisión que contienen un conjunto de 800 colectores solares térmicos (2293m2 de área bruta total). Estos colectores solares están dispuestos en los techos de los garajes ubicados detrás de las casas. Durante un día típico de verano, estos colectores pueden generar 1,5 megavatios de energía térmica . Una solución de glicol (una solución anticongelante; una mezcla de agua y glicol no tóxico) se calienta con la energía del sol y viaja a través de tuberías aisladas subterráneas a través de un sistema de zanjas hasta el intercambiador de calor dentro del Centro de Energía de la comunidad. Esto se conoce como el Circuito de Colectores Solares. Luego, la solución de glicol transfiere su calor al agua ubicada en los tanques de almacenamiento a corto plazo. El Circuito de Calefacción Distrital comienza con el calentamiento del agua en el intercambiador de calor a una temperatura de 40-50 °C dentro del Centro de Energía. Esta temperatura más baja es más eficiente energéticamente, ya que la recolección solar es más compatible con temperaturas más bajas. Esto aumenta la cantidad total de calor disponible para cada hogar.
En los meses más cálidos, el agua previamente calentada se lleva desde el tanque de almacenamiento a corto plazo al Almacenamiento de Energía Térmica de Pozo (BTES). La unidad de Almacenamiento de Energía Térmica de Pozo consta de 144 pozos ubicados a 37 m (121 pies) debajo del suelo y se extiende sobre un área aproximada de 35 m (115 pies) de diámetro. El agua regresa a los tanques de almacenamiento a corto plazo en el Centro de Energía para ser calentada nuevamente para completar el circuito. Durante los meses más fríos, el agua del BTES pasa de nuevo al tanque de almacenamiento a corto plazo y luego se dirige a cada hogar. De manera similar a un tanque de agua caliente , el agua calentada pasa por un intercambiador de calor que sopla aire a través del serpentín del ventilador caliente. El calor viaja desde el agua al aire y se dirige a través de la casa a través de conductos. Cuando la temperatura alcanza la indicada en el termostato, una válvula automática apaga la unidad de transferencia de calor. [8]
El edificio del Centro de Energía es un edificio de 232 metros cuadrados (2500 pies cuadrados) que comenzó a funcionar en 2007. [9] Está ubicado muy cerca de las 52 casas que lo utilizan. Alberga los tanques de almacenamiento a corto plazo y la mayoría de los equipos mecánicos, como bombas, intercambiadores de calor y controles. El circuito de colectores solares, el circuito de calefacción urbana y el circuito de almacenamiento de energía térmica de pozo pasan por el Centro de Energía. Dos tanques de agua horizontales ocupan la mayor parte del espacio dentro del Centro de Energía. Estos tanques tienen 12 pies (3,7 m) de diámetro y 36 pies (11 m) de longitud. El espacio restante dentro del Centro de Energía alberga bombas, válvulas, intercambiadores de calor y otros equipos necesarios para operar y controlar el sistema de energía. Estos tanques se conocen como almacenamiento térmico a corto plazo (STTS). [8]
El Centro de Energía también cuenta con una instalación fotovoltaica de 22 kW para ayudar con el equipo de bombeo y la alimentación de sensores y otros sistemas de automatización del Centro de Energía. No hay personal en el lugar durante el funcionamiento normal y se supervisa y controla de forma remota y, en su mayoría, de forma automatizada.
El sistema de energía térmica de pozos (BTES, por sus siglas en inglés) está ubicado bajo tierra para almacenar grandes cantidades de calor recolectado en el verano para ser utilizado en el invierno. Consta de 144 pozos , que se extienden a una profundidad de 37 m (121 pies). En la superficie, las tuberías se unen en grupos de seis para conectarse al Centro de Energía. Todo el BTES está cubierto por una capa de aislamiento, sobre la cual se construye un parque. Cuando se debe almacenar el agua calentada, se bombea a través de la serie de tuberías. El calor se transfiere al suelo circundante a medida que el agua se enfría y regresa al Centro de Energía. Cuando las casas necesitan calor, el agua fluye al centro del campo BTES y recoge el calor del suelo circundante. El agua calentada luego va al tanque de energía a corto plazo en el Centro de Energía y se bombea a través del circuito de calefacción urbana hasta las casas. [8]
El BTES se encuentra muy cerca del Centro de Energía y, además de las tuberías, también contiene varios sensores de temperatura. La construcción comenzó en 2005 y estuvo en pleno funcionamiento en 2007. Se necesitaron unos 4 años para cargarlo por completo con calor durante los veranos, y alcanzó su máximo rendimiento el quinto año.
Este proyecto fue concebido por CanmetENERGY de Recursos Naturales de Canadá en asociación con organizaciones gubernamentales e industrias canadienses. De los 7 millones de dólares necesarios para este proyecto, el desglose de los fondos fue el siguiente:
Los propietarios estaban dispuestos a pagar por estas casas energéticamente eficientes porque garantizaban una construcción de alta calidad. Hasta que el sistema de calefacción solar comenzó a funcionar, ATCO Gas (una empresa de distribución de gas natural con sede en Alberta) fijó los costos de calefacción en $60 por mes para los propietarios de las viviendas de la comunidad solar de Drake Landing. Con el aumento de los costos del combustible, esto fue un poderoso incentivo para que los propietarios apoyaran el proyecto DLSC. Incluso si el proyecto hubiera fracasado, ATCO Gas habría reemplazado los hornos especiales de agua caliente por los tradicionales de gas natural. El riesgo para los propietarios era limitado y esto los alentó a apoyar el proyecto. [11]
Las 52 viviendas de la comunidad solar de Drake Landing están certificadas según la norma R-2000 de Recursos Naturales de Canadá , así como según la norma de oro Built Green™ de Alberta. [12]
Un grupo de investigadores de Corea del Sur visitó la comunidad solar de Drake Landing en abril de 2012 para estudiar la tecnología de calefacción geotérmica y cómo se puede aplicar a las comunidades de Corea del Sur, en particular antes de los Juegos Olímpicos de Invierno de 2018 en Pyeongchang . El objetivo principal de este viaje de investigación era aprender sobre la economía y la fiabilidad de la tecnología. [14]
El 5 de octubre de 2012, el DLSC estableció un nuevo récord mundial al cubrir el 97% de las necesidades de calefacción de espacios con energía solar térmica. [15] En la temporada de calefacción 2015-2016, el 100% de las necesidades de calefacción de espacios se cubrieron con energía solar. [16]
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