Análisis técnico, económico y ambiental para la sustitución de combustible fósil en la planta de producción de asfalto del GAD Municipal de Cuenca mediante la implementación de un sistema de colectores cilindro parabólico
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Date
2022-10-13
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Publisher
Universidad de Cuenca
Abstract
The present work evaluates the technical, economic and environmental feasibility of
implementing a parabolic trough collectors (PTCs) system to generate heat in an asphalt
plant in Cuenca, Ecuador. The proposal includes the use of an available land of 1.200 m2
in
which the PTCs will be installed. To decide on the type of PTC, different systems were
simulated in SAM (System Advisor Model) using the commercial models PTC 1800, Power
Trough 250, Solar Wing EVO and Vicot. The performance of the four systems were
compared with each other and the levelized cost of heat (LCOH) was used as an indicator
to select the system with the lowest power generation cost. With the selected system, the
economic benefits and emission reductions were analyzed considering that the conventional
asphalt cement heating system (with amortized boiler) operates with a diesel boiler in a base
scenario and with a fuel oil boiler in an alternative scenario. The results show that, of the
systems analyzed, the one that generates energy at a lower cost is the Vicot PTC system
(0,082 USD/kWht). This system with an aperture area of 390 m2
is capable of achieving an
annual solar fraction of 31%. In the base scenario, the installation of the Vicot PTC system
is economically viable, since under these conditions it was possible to obtain a net present
value (NPV) of USD 21.274 and a discounted payback period of 8,89 years. In addition, in
this scenario, the system would avoid the consumption of 5.698 gallons of diesel per year
and the emission of 49,4 tCO2/year. On the contrary, in the alternative scenario, the
possibility of installing the PTC system is not feasible, since the low price of fuel oil prevents
recovering the invested capital and obtaining profits in the future.
Resumen
En el presente trabajo se evalúa técnica, económica y ambientalmente la prefactibilidad de
implementar un sistema de colectores cilindro parabólico (PTCs) para generar calor en una
planta de asfalto en el cantón Cuenca, Ecuador. Dentro de la propuesta se considera
emplear un terreno disponible de 1.200 m2 en el cual se instalarán los PTCs. Para decidir
sobre el tipo de PTC, se simularon en SAM (System Advisor Model) diferentes sistemas
empleando los modelos comerciales PTC 1800, Power Trough 250, Solar Wing EVO y
Vicot. Los rendimientos de los cuatro sistemas se compararon entre sí y el costo nivelado
de calor (LCOH) se utilizó como indicador para seleccionar el sistema con menor costo de
generación de energía. Con el sistema seleccionado se analizaron los beneficios
económicos y la reducción de emisiones considerando que el sistema convencional de
calentamiento de cemento asfáltico (con caldero amortizado) funciona con un caldero a
diésel en un escenario base y con un caldero a fueloil en un escenario alternativo. Los
resultados demuestran que, de los sistemas analizados, el que genera energía a un menor
costo, es el sistema de PTCs Vicot (0,082 USD/kWht). Este sistema con un área de
captación de 390 m2 es capaz de alcanzar una fracción solar anual del 31%. En el escenario
base, la instalación del sistema de PTCs Vicot resulta ser económicamente viable, ya que
en estas condiciones fue posible obtener un valor actual neto (VAN) de USD 21.274 y un
periodo de recuperación descontado de 8,89 años. Además, en este escenario el sistema
permitiría evitar el consumo de 5.698 galones de diésel por año y la emisión de 49,4
tCO2/año. Por el contrario, en el escenario alternativo la posibilidad de instalar el sistema
de PTCs no es factible, debido a que el bajo precio del fueloil impide recuperar el capital
invertido y obtener beneficios a futuro.
Keywords
Ingeniería Ambiental, Combustible fósil, Asfalto
Citation
Código de tesis
Código de tesis
TIA;217