Proyecto de agua caliente solar de la Universidad Tecnológica de Xi'an

Impulsadas por los objetivos de "carbono dual" de China (alcanzar el pico de carbono para 2030, neutralidad de carbono para 2060) y el desarrollo de campus verdes, las universidades, clave para el consumo energético y la educación ambiental, están explorando aplicaciones de energías renovables. La Universidad Tecnológica de Xi'an, aprovechando los abundantes recursos solares de Shaanxi y satisfaciendo las necesidades de agua caliente sanitaria (de profesores y estudiantes), lanzó un proyecto de agua caliente sanitaria solar de 10 toneladas diarias. Esta iniciativa proporciona energía limpia y estable para la vida universitaria, incorpora conceptos de bajas emisiones de carbono y ofrece un modelo replicable para la transformación energética universitaria.

I. Antecedentes del proyecto: Demanda y responsabilidad

Como universidad integral con decenas de miles de estudiantes(profesores y estudiantes)La Universidad Tecnológica de Xi'an tenía una enorme demanda diaria de agua caliente. Anteriormente, dependía de calderas de gas tradicionales y calentadores eléctricos, lo que implicaba un alto consumo de energía, costos, emisiones de carbono y mantenimiento. Ante el aumento de las exigencias de calidad de vida y los estándares nacionales más estrictos para universidades ecológicas, el antiguo sistema no cumplía con los objetivos de ahorro energético, respeto al medio ambiente y eficiencia energética.

Xi'an, Shaanxi, cuenta con abundantes recursos solares: 2000-2600 horas de sol al año y 4500-5000 MJ/m² de radiación solar anual. Esto permitió a la universidad utilizar el proyecto solar para transformar su estructura energética, solucionando los problemas de acceso y coste del agua caliente, a la vez que cumplía con sus responsabilidades ambientales e impulsaba el desarrollo de un campus verde.

II. Solución técnica: Diseño de 10 toneladas/día

Para equilibrar la demanda y la eficiencia, la universidad se asoció con empresas solares para crear un sistema personalizado de 10 toneladas por día, centrándose en la "recolección de calor, almacenamiento y calefacción auxiliar".

Captación de calor: Se instalaron colectores de placa plana de alta eficiencia de 120 m² en las azoteas de los dormitorios y los edificios docentes. Gracias a sus recubrimientos de alta absorción, mantienen una eficiencia superior al 60 % incluso en el invierno de Xi'an, garantizando un suministro de calor básico en días nublados. Conectados en serie, convierten la energía solar en calor, que se transfiere a tanques de almacenamiento mediante anticongelante.

Almacenamiento de calor: Dos tanques aislados de 5 toneladas con espuma de poliuretano reducen la pérdida de calor (≤3 °C de caída en 24 h a 5 °C de temperatura ambiente). Su gran capacidad almacena agua caliente durante el día para uso nocturno o matutino, evitando fluctuaciones de temperatura.

Calefacción auxiliar: Se instalaron bombas de calor aerotérmicas para los periodos de baja insolación en Xi'an durante el invierno. Cuando el calor solar no alcanza los 55 °C (temperatura preestablecida), las bombas se activan para garantizar el suministro durante todo el año, evitando así los altos costos de calefacción eléctrica y la dependencia de la energía solar.

Control inteligente: los sensores monitorean la temperatura, el nivel del agua y el uso, ajustando las bombas y los calentadores automáticamente.(profesores y estudiantes)Verificar el suministro a través de la aplicación del campus; los administradores solucionan problemas de forma remota, lo que mejora la eficiencia del mantenimiento.

III. Resultados operativos: triple beneficio

El sistema ha funcionado de manera estable durante casi dos años, generando beneficios económicos, ambientales y sociales.

Beneficios económicos: Elimina el costoso suministro tradicional, generando aproximadamente 48.000 kWh de electricidad equivalente al año, lo que supone un ahorro de aproximadamente 18.000 m³ de gas natural y más de 60.000 yuanes en costes energéticos anuales. Con una vida útil de 15 años, ahorra casi 900.000 yuanes en total, con una amortización de 5 años. Su diseño modular reduce los costes anuales de mantenimiento en aproximadamente 12.000 yuanes en comparación con las calderas.

Beneficios ambientales: Reduce las emisiones anuales de CO₂ en aproximadamente 48 toneladas (equivalente a 16 toneladas de carbón estándar), SO₂ en aproximadamente 1,4 toneladas y NOₓ en aproximadamente 0,7 toneladas, lo que equivale a plantar 2600 árboles. Elimina el ruido de la caldera y los gases de escape, creando un campus más limpio.

Beneficios sociales: El agua caliente ahora está disponible "a demanda" (55-60 ℃, presión estable) con >95 %(profesores y estudiantes)Satisfacción. Un "Rincón de Divulgación Solar" educa mediante exhibiciones y códigos QR; los clubes estudiantiles organizan actividades ecológicas, difundiendo ideas bajas en carbono y combinando la "transformación energética" con la "educación".

IV. Perspectivas de futuro: de la práctica a la promoción

El éxito del proyecto ofrece una valiosa experiencia. La universidad planea expandir el sistema a comedores y gimnasios, aumentando el suministro a 25 toneladas diarias y reduciendo el consumo de energía fósil; explorar la energía solar y el almacenamiento de energía con proyectos fotovoltaicos en el campus para construir un sistema ecológico de energía solar térmica y fotovoltaica para un suministro limpio y diversificado.

También busca cooperar con universidades y empresas locales para compartir experiencias y promover el uso de la energía solar en la educación. Como pionero en el uso de energía en campus de Shaanxi, el proyecto demuestra que la energía renovable, al alinearse con los recursos y necesidades regionales, mejora la vida en el campus e impulsa el desarrollo sostenible, contribuyendo a campus y ciudades con cero emisiones de carbono.