calefacción distrital para temuco y plc

Evaluación de alternativas de calefacción distrital para las comunas

de Temuco y Padre Las Casas

Noviembre 2012

Objetivos del estudio

1. Desarrollar un diagnóstico de los aspectos ambientales, sociales, económicos y normativos relacionados con la implementación de sistemas de Calefacción Distrital.

2. Determinar el sistema de calefacción distrital que mejor se aplica a las comunas de Temuco y Padre Las Casas.

3. Evaluar técnica y económicamente la factibilidad de implementar cuatro proyectos de calefacción distrital en las comunas de Temuco y Padre Las Casas.

4. Evaluar los impactos ambientales de esta tecnología en relación a la reducción de emisiones de MP10.

• La Calefacción Distrital o District Heating (DH) es un sistema centralizado de producción de calor.

• Esta compuesto por tres componentes básicos:1. La planta de producción de calor.2. La red de distribución. 3. La central en vivienda.

• Un sistema DH, entrega servicio de calefacción y/o agua caliente sanitaria (ACS) mediante una red de tuberías que distribuye vapor o agua caliente a las viviendas o instalaciones conectadas.

• Los sistemas DH, pueden utilizar diversas fuentes de energía en forma eficiente y controlada, reduciendo a su vez las emisiones de Material Particulado y de Gases de Efecto Invernadero (GEI).

¿Qué es la calefacción distrital?

¿Qué es la calefacción distrital?

Fuente: Technical Research Institute of Sweden (2008).

Planta de Producción de

Calor

Red de Distribución

Central en Vivienda

Pasos metodológicos efectuados en el estudio

1° Recopilación de antecedentes generales de las comunas Temuco y Padre las Casas.

1° Recopilación de antecedentes generales de las comunas Temuco y Padre las Casas.

2° Evaluación del escenario actual, para implementar un sistema DH.

2° Evaluación del escenario actual, para implementar un sistema DH.

3° Evaluación de factibilidad técnico-económica de sistema DH, en proyectos inmobiliarios de

Temuco y Padre las Casas.

3° Evaluación de factibilidad técnico-económica de sistema DH, en proyectos inmobiliarios de

Temuco y Padre las Casas.

4.- Evaluación costo-beneficio de los sistemas DH.

4.- Evaluación costo-beneficio de los sistemas DH.

Antecedentes generales de las comunas Temuco y Padre las CasasAntecedentes Climáticos• Clima Templado lluvioso con influencia mediterránea • Temperaturas medias anuales 6,3°C mínimas y 17,7°C máximas.• Velocidad de viento máxima promedio entre 2,5 y 3,2 [m/s].

Antecedentes Demográficos

• Densidad de viviendas es de 1.952 viviendas/km² en Temuco y 2.446 viviendas/km² en Padre las Casas.

Comuna

Superficie (km²)Población Censo 2002

(habitantes)

Densidad

(habitantes/km²)

Total Urbana Rural Total Urbana Rural Total Urbana Rural

Temuco 464 32,5 431,4 245.347 232.528 12.819 529 7.146 30

PLC 400,7 3,8 396,8 58.795 33.697 25.098 147 8.821 63

Antecedentes generales de las comunas Temuco y Padre las Casas

Reglamentación Térmica

• La reglamentación térmica vigente en Chile, determina que las comunas de Temuco y Padre las Casas corresponden a la zona 5, definida en base al criterio de los Grados Día de Calefacción anuales:

– T° de confort (21°C)– T° exterior– N° días a calefaccionar

Fuente: MINVU (2009).

Pasos metodológicos efectuados en el estudio

1° Recopilación de antecedentes generales de las comunas Temuco y Padre las Casas.

1° Recopilación de antecedentes generales de las comunas Temuco y Padre las Casas.

2° Evaluación del escenario actual, para implementar un sistema DH.

2° Evaluación del escenario actual, para implementar un sistema DH.

3° Evaluación de factibilidad técnico-económica de sistema DH, en proyectos inmobiliarios de

Temuco y Padre las Casas.

3° Evaluación de factibilidad técnico-económica de sistema DH, en proyectos inmobiliarios de

Temuco y Padre las Casas.

4.- Evaluación costo-beneficio de los sistemas DH.

4.- Evaluación costo-beneficio de los sistemas DH.

Evaluación del escenario actual, para implementar un sistema DH

Marco Regulatorio

Instrumentos de planificación territorial

Normativa ambiental y sectorial

Plan de descontaminación

Tipos de combustible

Disponibilidad y precios de combustibles

Proveedores de combustible

Oferta y Demanda de combustible

Características de la tecnología disponible

Costos de la tecnología

Aplicabilidad de la tecnología existente

Oferta de la tecnología disponible

Características de Barrios y Vivienda

Configuración espacial del barrio y espacio común para instalar el sistema

Características vivienda y aislación térmica

Demanda de energía (calefacción, agua caliente)

Aspectos Económicos y Sociales de la Población

Nivel socioeconómico

Organización del barrio y aceptabilidad social y cultural

Evaluación de factibilidad económica del sistema

Financiamiento de la inversión

Aspectos de gestión y administración del sistema

Administración del sistema (gestión y operación).

Sistema tarifario

Disposición a cambiar y a pagar por sistema DH

Implementación de Sistemas de

calefacción distrital

(Solución)

Análisis cualitativo de los factores que condicionan un sistema DH

Evaluación del escenario actual, para implementar un sistema DH

• Se destaca la influencia de normas como la Ley 20.417 que modifica la Ley 19.300 (institucionalidad ambiental), el PDA para las comunas bajo estudio y sus planos reguladores correspondientes, entre otros.

• Respecto a la oferta y demanda de combustible, se destacan:

Análisis cualitativo de los factores que condicionan un sistema DH

Fuente: DICTUC (2008).

Meses Meses

Evaluación del escenario actual, para implementar un sistema DH

• El consumo de promedio de leña por vivienda en Temuco y Padre las Casas es de 9 y 8 m3 estéreo/año respectivamente, con un precio aproximado de $20.000/m3 estéreo.

• El consumo promedio de hogares , en otros combustibles, se resume en:

Nivel

socioeconómico

Consumo promedio de hogares que usan:

Electricidad

(kwh/mes)

Gas de

Cañería

(m3/mes)

Gas Licuado (kg/mes) Parafina (Lt/mes)

Fríos Calurosos Fríos Calurosos

Bajo 99,98 21,67 18,32 16,54 20 0

Medio 119,97 20,96 27,49 23,68 24 0

Alto 149,09 31,24 25,97 17,34 20 0

Fuente: Elaboración propia en base a DICTUC (2008).

Análisis cualitativo de los factores que condicionan un sistema DH

Evaluación del escenario actual, para implementar un sistema DH

• Referente a la tecnología disponible para sistema DH, esta tiene que ser importada desde países fabricantes de calderas (Alemania, Suecia, otros.) = USD.

• Respecto de los barrios y viviendas, se destacan la necesidad de espacio físico para la central, accesos adecuados para el abastecimiento de combustible, la densidad y n° de viviendas del barrio, la aislación térmica de las viviendas, entre otros.

• Entre los aspectos socioeconómicos, se estima en $19.500/mes la disposición a pagar por vivienda, para cambiarse de sistema de calefacción y ACS (encuestas realizadas).

• Respecto a la gestión y administración de un sistema DH, según la experiencia internacional, los municipios y empresas privadas reguladas por ley administran y gestionan los sistemas DH.

Análisis cualitativo de los factores que condicionan un sistema DH

Evaluación del escenario actual, para implementar un sistema DH

• Los sistemas de DH están condicionados por disponibilidad y tipo de combustible.

• En análisis de ventajas y desventajas de cada combustible se descartan las fuentes de energía no renovable como el petróleo y el carbón por su generación de GEI, son estratégicamente vulnerables y ambientalmente insustentables.

• Se descartan fuentes de energía renovable como los residuos agroindustriales por su baja disponibilidad y logística y la geotermia de alta entalpía por la alta inversión inicial y plazo de desarrollo.

• Sistemas simulados de DH en base a leña, astillas, pellet y gas se evaluaron con el software RETScreen, comparándolo con una situación base o sin proyecto.

Definición del sistema de DH que mejor se aplica en Temuco y PLC.

Evaluación del escenario actual, para implementar un sistema DH

• El sistema tipo corresponde a la calefacción distrital de un barrio de 200 viviendas, de 50 m² c/u, con una tasa de calefacción de 118 Kcal/h/m2 ó 137 W/m2, y una demanda por ACS del 25%.

• Según la evaluación con RETScreen, que considera precio de la energía, reducción de emisiones, ahorros, entre otras variables, destacan los sistemas en base a astillas y leña, sin embargo, la leña presenta la complejidad técnica asociada al control del consumo.

Definición del sistema de DH que mejor se aplica en Temuco y PLC.

Gráfico de evaluación RETScreen, de sistema DH a astillas.

Pasos metodológicos efectuados en el estudio

1° Recopilación de antecedentes generales de las comunas Temuco y Padre las Casas.

1° Recopilación de antecedentes generales de las comunas Temuco y Padre las Casas.

2° Evaluación del escenario actual, para implementar un sistema DH.

2° Evaluación del escenario actual, para implementar un sistema DH.

3° Evaluación de factibilidad técnico-económica de sistema DH, en proyectos inmobiliarios de

Temuco y Padre las Casas.

3° Evaluación de factibilidad técnico-económica de sistema DH, en proyectos inmobiliarios de

Temuco y Padre las Casas.

4.- Evaluación costo-beneficio de los sistemas DH.

4.- Evaluación costo-beneficio de los sistemas DH.

Evaluación técnico-económica de sistema DH

En esta etapa se evaluaron técnica y económicamente implementación de sistemas DH en 4 barrios o proyectos Inmobiliarios, previamente seleccionados por la contraparte técnica:

• Lomas de Mirasur: Proyecto nuevo de 66 viviendas nivel socioeconómico alto, comuna de Temuco.

• Barrio Vista el Volcán: Proyecto nuevo de 527 viviendas nivel socioeconómico medio, comuna de Temuco.

• Villa Mankemalen: Barrio antiguo de 948 viviendas sociales, comuna de Padre Las Casas.

• Establecimientos educacionales en barrio Balmaceda: Barrio antiguo, donde se ubican 7 establecimientos educacionales, comuna de Temuco.

Evaluación técnico-económica de sistema DH

• Mediante un estudio de ingeniería básica de DH en los proyectos seleccionados, se evaluó la factibilidad técnica y económica, privada y social.

• Consideraciones técnicas destacables:

ProyectoN° de Viviendas

y/o colegios

Superficie

Total (m2)

Tasa de energía

para calefacción

(kcal/hm2)

Energía total requerida

para ACS y Calefacción

(Kcal/h)

Lomas de Mirasur 66 6.133 118,6 1.599.313

Vista el Volcán 527 36.462 118,6 7.080.881

Villa Mankemalen 948 47.891 79 6.878.871

Colegios en Balmaceda 7 23.652 85 3.616.798

• Según el diseño de POCH Ingeniería y las cotizaciones recibidas, la estimación de los costos de inversión para la implementación de un sistema de DH, en base a astillas, incluyendo central de calor, red de distribución y sistema de entrega de calor intradomiciliaria son:

Evaluación técnico-económica de sistema DH

Proyecto

Costo de Inversión

(USD/Vivienda)

(USD/Colegio)

Costo de Inversión

(USD/Total)

(USD/Total Colegios)

Lomas de Mirasur 8.575 565.990

Vista el Volcán 6.052 3.189.320

Villa Mankemalen 3.854 3.653.697

Colegios en Balmaceda 117.914 825.398

• De acuerdo a los costos de inversión, costos de operación y considerando el cobro de una tarifa equivalente al gasto actual en calefacción y ACS, los resultados de la evaluación privada de cada proyecto, en términos del Valor Actual Neto (VAN), son los indicados a continuación.

* Considera costos de leña no certificada. Precios no negociados.

Evaluación técnico-económica de sistema DH

ProyectoVAN PRIVADO (USD)

Caso Leña* Caso Astillas Caso Pellet

Lomas de Mirasur -1.198.123 -975.550 -1.698.864

Vista el Volcán -4.445.722 -3.524.836 -6.517.513

Villa Mankemalen -3.779.877 -2.874.955 -5.815.752

Colegios en Balmaceda -2.186.820 -1.779.746 -3.102.648

Evaluación privada de implementación de sistema de DH.

• Para que el VAN privado sea 0, la tarifa a cobrar por vivienda y/o por los colegios al año, se presenta en la siguiente tabla.

Evaluación técnico-económica de sistema DH

Proyecto

Tarifas anuales, VAN =0 (CLP)

Caso Leña Caso Astillas Caso Pellet

Lomas de Mirasur $ 1.459.082 $ 1.233.009 $ 1.967.695

Vista el Volcán $ 792.806 $ 675.664 $ 1.056.350

Villa Mankemalen $ 455.882 $ 391.891 $ 599.849

Colegios en Balmaceda $ 166.432.330 $ 139.143.044 $ 227.827.199

Evaluación privada de implementación de sistema de DH.

• En la evaluación social de la implementación de sistema DH, se comparó la situación con y sin proyecto internalizando los costos sociales de salud y ambiental (datos entregados por Gore en base a casos peak de MP) estimados para cada caso.

• La rentabilidad social de un sistema DH, está correlacionada con el número de viviendas conectadas al sistema, como es el caso de Villa Mankemalen

Evaluación técnico-económica de sistema DH

ProyectoVAN SOCIAL (USD)

Caso Leña Caso Astillas Caso Pellet

Lomas de Mirasur - 780.103 - 379.934 - 1.508.368

Vista el Volcán 1.834.826 3.598.838 - 1.375.483

Villa Mankemalen 7.442.388 9.164.341 4.308.622

Colegios en Balmaceda 1.249.608 2.158.934 - 405.267

Evaluación social de implementación de sistema de DH.

Pasos metodológicos efectuados en el estudio

1° Recopilación de antecedentes generales de las comunas Temuco y Padre las Casas.

1° Recopilación de antecedentes generales de las comunas Temuco y Padre las Casas.

2° Evaluación del escenario actual, para implementar un sistema DH.

2° Evaluación del escenario actual, para implementar un sistema DH.

3° Evaluación de factibilidad técnico-económica de sistema DH, en proyectos inmobiliarios de

Temuco y Padre las Casas.

3° Evaluación de factibilidad técnico-económica de sistema DH, en proyectos inmobiliarios de

Temuco y Padre las Casas.

4.- Evaluación costo-beneficio de los sistemas DH.

4.- Evaluación costo-beneficio de los sistemas DH.

Evaluación costo-beneficio de los sistemas DH

• En esta etapa, se evalúan principalmente los potenciales beneficios ambientales de los sistemas DH comparando las emisiones de MP10 y CO2 en la situación con y sin proyecto. El resumen de la reducción de emisiones se presenta en la siguiente tabla.

ProyectoS/Proyecto

(ton CO2/año)

S/Proyecto

(ton MP10/año)

Sistema DH

“Astillas”

(ton MP10/año)

Reducción

de

emisiones

MP10 (%)

Villa Mankemalen 238 34,0 1,8 95

Vista Volcán 194 21,3 1,8 91

Lomas de Mirasur 21 2,7 0,4 85

Colegios en

Balmaceda

19811,5 0,9 92

Evaluación costo-beneficio de los sistemas DH

• Cabe destacar, que los valores de estimación de emisiones de CO2 de la situación sin proyecto, corresponden a las emisiones generadas por el consumo de gas para ACS, las que equivalen a la reducción de emisiones de CO2.

• Lo anterior es debido a que las emisiones de CO2 generadas por un sistema en base a biomasa forestal (astillas), se consideran nulas, ya que el CO2 liberado en la combustión de biomasa es capturado en el proceso de fotosíntesis.

Evaluación costo-beneficio de los sistemas DH

• Se realizó una proyección a nivel comunal de la reducción de emisiones por nivel socioeconómico, en un escenario en el que se simula la conexión de todas las viviendas a un sistema DH. El resultado de esta estimación se presenta en la siguiente tabla.

Nivel

Socioeconómico

Número

de

viviendas

S/Proyecto

(ton MP10/año)

Sistema DH “Astillas”

(ton MP10/año)

ReducciónSistema DH “Astillas”

(ton MP10/año)

BAJO 49.038 1.759 91 1.667

MEDIO 32.063 1.294 110 1.183

ALTO 13.203 533 82 451

Conclusiones

• Los sistemas DH, son técnicamente aplicables a barrios nuevos o existentes de las comunas de Temuco y Padre las Casas.

• Los sistemas DH, con mayores ventajas son en base a fuentes de energía a partir de biomasa (astillas).

• Los sistemas DH en base de biomasa forestal, tienen beneficios ambientales, ya que reducen emisiones de MP10 y tienen un balance neutro de generación de GEI.

• La implementación de sistemas de DH para un inversionista privado no es un proyecto atractivo, sin embargo para la sociedad podría ser interesante considerando el costo en salud e impacto ambiental.

Conclusiones

• En términos generales un mayor número de viviendas conectadas a un sistema DH, hace cada vez más atractiva su implementación, debido a economías de escala.

• Para la implementación de los sistemas DH, es necesario el apoyo gubernamental mediante un sistema de incentivos (a la implementación/inversión).

• Se requiere construir un caso de éxito. Barrio Balmaceda sería la opción (además permite contrato directo entre proveedor y Gobierno regional).

Proyecto Eje Balmaceda:M$ 151.000

Sebastián Barrios J.

sebastian.barrios@poch.cl