Evaluación de la prefactibilidad técnico-económica de la introducción de sistemas solares térmicos en condiciones climáticas colombianas mediante simulación en software TRNSYS. Casos de estudio: sector residencial, agroindustrial e industrial

Abstract

La diversificación de la matriz energética colombiana es fundamental frente al crecimiento de la demanda energética y la necesidad de avanzar hacia fuentes más sostenibles. En este contexto, la energía solar térmica representa una alternativa viable para el suministro de calor en los sectores residencial, agroindustrial e industrial. En el presente estudio se evaluó la prefactibilidad técnica y económica de sistemas solares térmicos mediante simulaciones en TRNSYS, considerando colectores de tubos evacuados (ETC) y cilindro-parabólicos (PTC) en configuraciones económicas y eficientes. El análisis incluyó la caracterización del recurso solar, la demanda energética de cada caso de estudio, el porcentaje de reemplazo anual de energía convencional y una evaluación económica basada en indicadores como el Payback y el ROI. Los resultados evidenciaron comportamientos diferenciados según la aplicación analizada, alcanzando reemplazos de hasta un 94% en el caso residencial mediante colectores PTC eficientes y almacenamiento térmico con PCM. Para el caso agroindustrial se obtuvieron los mayores desempeños del estudio, alcanzando reemplazos cercanos al 99%, mientras que, en el escenario industrial, debido a los altos requerimientos térmicos del proceso, los reemplazos máximos fueron del 56%. Asimismo, el análisis económico preliminar mostró que los escenarios de reemplazo intermedio presentaron, en varios casos, un mejor equilibrio entre desempeño técnico e inversión inicial. En este sentido, los resultados indican que no existe una tecnología universalmente superior, ya que la conveniencia de cada alternativa depende de variables como la demanda térmica, las condiciones climáticas, la ubicación geográfica y la capacidad de inversión de cada aplicación.