Domestic energy and water demand coverage through thermal- and electric-based polygeneration systems | Cobertura de la demanda doméstica de energía y agua mediante sistemas de poligeneración térmico-eléctrico

Inglés. Final energy is used to develop any activity in different areas such as education, health, agriculture, food production, water supply, industry and residential. Therefore, the conversion of primary energy and the technology used for this purpose are key to future sustainability. That energy supply reaches all regions of the world, specifically in isolated areas, is an indicator of human development. This paper analyzes the coverage of domestic demands (drinking water, heating, cooling, and electricity) with polygeneration systems in a house in an isolated area as a case study. Two schemes using renewable energies are proposed, one based on solar energy and biomass (thermal) and the other on solar energy (electrical). The case study is located in the Mediterranean area, Tarragona. The work methodology begins with the review of the state of the art and study of polygeneration systems (configurations, technologies used and comparison of results). Then, two models were made in the Engineer equation solver (EES) program. This program made it possible to calculate the results necessary for the comparison of the two systems. The average values for a winter, spring, summer and autumn day were used for the relative comparison in the analysis of the results. Finally, for the demands supplied, a numerical analysis was performed to obtain the energy yield. This work can be interesting as a reference for future projects focused on supplying, on a small scale and with renewable energies in isolated areas, all the demands of an isolated single-family house.

Español; castellano. La energía final se utiliza para desarrollar cualquier actividad en diferentes áreas como la educación, salud, agricultura, producción de alimentos, suministro de agua, industria y residencial. Por lo tanto, la conversión de energía primaria y la tecnología utilizada para este fin son claves en la sostenibilidad futura. Que el suministro energético llegue a todas las regiones del mundo, específicamente en las zonas aisladas, es un indicador del desarrollo humano. Este trabajo analiza la cobertura de las demandas domésticas (agua potable, calefacción, refrigeración, y electricidad) con sistemas de poligeneración en una vivienda en zona aislada como caso de estudio. Se proponen dos esquemas usando energías renovables, uno basado en energía solar y biomasa (térmico) y otro en energía solar (eléctrico). El caso de estudio está localizado en la zona del mediterráneo, Tarragona. La metodología de trabajo comienza con la revisión del estado del arte y estudio de los sistemas de poligeneración (configuraciones, tecnologías utilizadas y comparación de resultados). Después se realizaron dos modelos en el programa Engineer equation solver (EES). Este programa ha permitido calcular los resultados necesarios para la comparación de los dos sistemas. Los valores promedio para un día de invierno, primavera, verano y otoño han sido utilizados para la comparación relativa en el análisis de los resultados. Finalmente, para las demandas suplidas se realizó un análisis numérico para obtener el rendimiento energético. Este trabajo puede ser interesante como referencia a futuros proyectos enfocados a suplir en pequeña escala y con energías renovables en zonas aisladas, todas las demandas de una vivienda unifamiliar aislada.