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Energía solar térmica y biomasa

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Componentes de la instalación:

Una instalación Solar Térmica está formada por captadores solares, un circuito primario y secundario, intercambiador de calor, acumulador, bombas, vaso de expansión, tuberías, sensores de temperatura, suelo radiante y un panel de control principal.

 

Captadores solares: Los captadores solares son los elementos que capturan la radiación solar y la convierten en energía térmica, en calor. Como captadores solares se conocen los de placa plana, los de tubos de vacío y los captadores absorbedores sin protección ni aislamiento. Los sistemas de captación planes (o de placa plana) con cubierta de vidrio son los comunes mayoritariamente en la producción de agua caliente sanitaria ACS. El vidrio deja pasar los rayos del Sol, estos calientan unos tubos metálicos que transmiten el calor al líquido de dentro. Los tubos son de color oscuro, ya que las superficies oscuras calientan más.

El vidrio que cubre el captador no sólo protege la instalación sino que también permite conservar el calor produciendo un efecto invernadero que mejora el rendimiento del captador.

Están formados de una carcasa de aluminio cerrada y resistente a ambientes marinos, un marco de aluminio eloxat, una junta perimetral libre de siliconas, aislante térmico respetuoso con el medio ambiente de lana de roca, cubierta de vidrio solar de alta transparencia , y finalmente por tubos soldados ultrasónicos.

Los colectores solares se componen de los siguientes elementos:

  • Cubierta: Es transparente, puede estar presente o no. Generalmente es de vidrio aunque también se utilizan de plástico ya que es menos caro y manejable, pero debe ser un plástico especial. Su función es minimizar las pérdidas por convección y radiación y por eso debe tener una transmitancia solar lo más alta posible.
  • Canal de aire: Es un espacio (vacío o no) que separa la cubierta de la placa absorbente. Su espesor se calculará teniendo en cuenta para equilibrar las pérdidas por convección y las altas temperaturas que se pueden producir si es demasiado estrecho.
  • Placa absorbente: La placa absorbente es el elemento que absorbe la energía solar y la transmite al líquido que circula por las tuberías. La principal característica de la placa es que tiene que tener una gran absorción solar y una emisión térmica reducida. Como los materiales comunes no cumplen con este requisito, se utilizan materiales combinados para obtener la mejor relación absorción / emisión.
  • Tubos o conductos: Los tubos están tocando (a veces soldadas) la placa absorbente para que el intercambio de energía sea lo más grande posible. Por los tubos circula el líquido que se calentará e irá hacia el tanque de acumulación.
  • Capa aislante: La finalidad de la capa aislante es recubrir el sistema para evitar y minimizar pérdidas. Para que el aislamiento sea el mejor posible, el material aislante deberá tener una baja conductividad térmica.

 

Captadores solares de placa plana: El alma del sistema es una verja vertical de tubos metálicos, para simplificar, que conducen el agua fría en paralelo, conectados por abajo por un tubo horizontal en la toma de agua fría y por arriba por otro similar al retorno.

La parrilla viene encajada en una cubierta, como la descrita más arriba, normalmente con doble vidrio para arriba y aislante por detrás.

En algunos modelos, los tubos verticales están soldados a una placa metálica para aprovechar la insolación entre tubo y tubo.

 

Captadores solares de tubos de vacío “todo vidrio”: En este sistema los tubos metálicos del sistema precedente se sustituyen por tubos de vidrio, encapsulados, de uno en uno, en otro tubo de vidrio entre los que se hace el vacío como aislamiento. Las grandes ventajas que presentan estos tipos de captadores son su alto rendimiento y que, en caso de que uno de los tubos se estropeara, no hay que cambiar todo el panel por uno nuevo, sino que sólo hay que cambiar el tubo afectado. Por el contrario, como inconveniente tenemos que, en relación con los de placa plana, estos resultan más caros.

 

Captadores solares de tubos de vacío con “tubos de calor” por cambio de fase: Este sistema aprovecha el cambio de fase de vapor a líquido dentro de cada tubo, para entregar energía a un segundo circuito de líquido de transporte. Los elementos son tubos cerrados, normalmente de cobre, que contienen el líquido que, al calentarse por el sol, hierve y se convierte en vapor que sube a la parte superior donde hay un cabezal más ancho – zona de condensación –, que en la parte exterior está en contacto con líquido transportador, que siendo más frío que el vapor del tubo en capta el calor y provoca que el vapor se condense y caiga en la parte baja del tubo para volver a empezar el ciclo.

El líquido del tubo puede ser agua que, habiendo reducido la presión haciendo un vacío parcial, tendrá un punto de ebullición bajo para trabajar incluso con la insolación de los rayos infrarrojos en caso de nube.

El tubo de calor se puede envolver con una chaqueta de materiales especiales para minimizar las pérdidas por irradiación.

El tubo de calor se cierra dentro de otro tubo de vidrio entre los que se hace el vacío para aislar. Se suelen emplear tubos de vidrio resistente, para reducir los daños en caso de pequeñas granizadas.

Hasta un 163% más de eficiencia que las placas planas con serpentin.

 

Circuito primario: El circuito primario, es circuito cerrado, transporta el calor desde el captador hasta el acumulador (sistema que almacena calor). El líquido calentado (agua o una mezcla de sustancias que puedan transportar el calor) lleva el calor hasta el acumulador. Una vez enfriado, vuelve al colector para volver a calentar, y así sucesivamente.

 

Intercambiador de calor: El intercambiador de calor calienta el agua de consumo a través del calor captado de la radiación solar. Se sitúa en el circuito primario, en su extremo. Tiene forma de serpentín, ya que así se consigue aumentar la superficie de contacto y por lo tanto, la eficiencia.

El agua que entra en el acumulador, siempre que esté más fría que el serpentín, se calentará. Esta agua, calentada en horas de sol, nos quedará disponible para el consumo posterior.

 

Acumulador: El acumulador es un depósito donde se acumula el agua calentada útil para el consumo. Tiene una entrada para el agua fría y una salida para la caliente. La fría entra por debajo del acumulador donde se encuentra con el intercambiador, a medida que se calienta se desplaza hacia arriba, que es desde donde saldrá el agua caliente para el consumo.

Internamente dispone de un sistema para evitar el efecto corrosivo del agua caliente almacenada sobre los materiales. Por fuera tiene una capa de material aislante que evita pérdidas de calor y está cubierto por un material que protege el aislamiento de posibles humedades y golpes.

 

Circuito secundario: El circuito secundario o de consumo, (circuito abierto), entra agua fría de suministro y por el otro extremo del agua calentada se consume (ducha, lavabo, …). El agua fría pasa por el acumulador primeramente, donde calienta el agua caliente hasta llegar a una cierta temperatura. Las tuberías de agua caliente del exterior, deben estar cubiertas por aislantes.

 

Bombas de calor: Las bombas, en caso de que la instalación sea de circulación forzada, son de tipo recirculación (suele haber dos por circuito), trabajando una la mitad del día, y la pareja, la mitad del tiempo restante. La instalación consta de los relojes que llevan el funcionamiento del sistema, hacen el intercambio de las bombas, para que una trabaje las 12 horas primeras y la otra las 12 horas restantes. Si hay dos bombas en funcionamiento, hay la ventaja que en caso de que una deje de funcionar, está la sustituta, de modo que así no se puede parar el proceso ante el fallo de una de estas. El otro motivo a considerar, es que gracias a este intercambio la bomba no sufre tanto, sino que se la deja descansar, enfriar, y cuando vuelve a estar en buen estado (después de las 12 horas) se vuelve a poner en marcha. Esto ocasiona que las bombas puedan alargar durante más el tiempo de funcionamiento sin tener que hacer ningún tipo de mantenimiento previo.

En total y tal como se define anteriormente, suele haber 4 bombas, dos en cada circuito. Dos en el circuito primario que bombean el agua de los colectores y las otras dos en el circuito secundario que bombean el agua de los acumuladores, en el caso de una instalación de tipo circulación forzada.

 

Vaso de expansión: El vaso de expansión absorbe variaciones de volumen del fluido caloportador, el cual circula por los conductos del captador, manteniendo la presión adecuada y evitando pérdidas de la masa del fluido. Es un recipiente con una cámara de gas separada de la de líquidos y con una presión inicial en función de la altura de la instalación.

Lo que más se utiliza es con vaso de expansión cerrado con membrana, sin transferencia de masa en el exterior del circuito.

 

Tuberías: Las tuberías de la instalación se encuentran recubiertas de un aislante térmico para evitar pérdidas de calor con el entorno.

 

Panel de control o regulador

Se dispone también de un panel principal de control en la instalación, donde se muestran las temperaturas en cada instante (un regulador térmico), de manera que pueda controlarse el funcionamiento del sistema en cualquier momento. Aparecen también los relojes encargados del intercambio de bombas.

El sistema emisor de calor (radiadoressuelo radiantezócalo radiantemuro radiantefan-coil…) que es más conveniente utilizar es el de baja temperatura, menos de 50 grados, de esta manera el sistema solar de calefacción tiene mayor rendimiento.

Durante el verano, se pueden cubrir las placas, a fin de evitar que se estropeen por las altas temperaturas o bien se pueden utilizar para producir frío solar (aire acondicionado frío).

No obstante, se pueden instalar sistemas que no son de baja temperatura, para así emplear radiadores convencionales.

 

Como funciona

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Ver catalogo Energia Solar

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Autoconsumo por balance neto

Balance Neto

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La producción de energía de pequeña potencia acerca los puntos de producción a los lugares de consumo. Esto contribuye además a una mayor democratización de la actividad de generación eléctrica. Esto es fundamental para el desarrollo del nuevo modelo energético a nivel mundial llamado Generación Distribuida, pero para incentivar su desarrollo se requiere un importante esfuerzo regulatorio, y el más extendido es el modelo de la Medición Neta (Net Metering), que en España se le conoce coloquialmente como Autoconsumo.

La regulación mediante la Medición Neta permitirá a diferentes tipologías de clientes producirse su propia electricidad, pero estando interconectados con la red para vertir los excesos puntuales de energía generada y consumir del sistema cuando su demanda supera su capacidad de producción.

A modo de ejemplo, para el caso de una instalación solar fotovoltaica sobre el tejado de un chalé unifamiliar que opera solo en horas diurnas cuando la familia se encuentra trabajando, la electricidad producida en exceso se vierte a la red generando un Saldo Energético Neto deudor de la Distribuidora hacia la familia. Estos usuarios podrán consumir esos kWh durante la noche, o incluso en invierno si el periodo de facturación es anual como mínimo.

UNEF, la unión eléctrica fotovoltaica, presentó su propuesta autoconsumo por balance neto que, en la práctica, supone que los consumidores generan electricidad fotovoltaica, autoconsumen una parte y vuelcan el sobrante generado por ellos a la red, y una parte equivalente a esa energía volcada a lo largo del año pueden descontársela de su factura de electricidad en ese mismo periodo.

La asociación subrayó que la tecnología permite dos grandes tipos de instalaciones para autoconsumo por balance neto:

  1. Las familiares: Balance Neto Individual

  2. Las vecinales y municipales: Balance Neto Compartido

Hasta ahora en los borradores de la futura regulación, actualmente en trámite, sólo se había previsto la primera, aunque su grado de desarrollo no lo hará plenamente rentable hasta dentro de dos a cuatro años, “salvo que se regule adecuadamente”.

De esta manera, la propuesta regulatoria que plantea la asociación pasa por eximir de peajes, liberar los tamaños e incentivar fiscalmente las instalaciones de balance neto individual, y recomienda además autorizar las instalaciones compartidas.

Además, consideró que, de no llevarse a cabo una regulación adecuada, “la popularización del autoconsumo no se producirá hasta dentro de cuatro años, dependiendo de la irradiación”, por lo que sugirió acelerar los plazos, “ya que se dinamizaría el sector, se ayudaría a crear empleo y se incrementaría sustancialmente la eficiencia energética española”.

Mientras el Balance Neto no se apruebe, la pregunta es si es posible la rentabilidad sin Balance Neto?

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Solar fotovoltaica para venta a la red electrica

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Energía solar fotovoltaica:

La energía solar fotovoltaica es obtenida directamente de los rayos del sol gracias a su foto-detección mediante de un determinado dispositivo; normalmente una lámina metálica semiconductora llamada célula fotovoltaica. También a través de nanotecnologías se consiguen también fabricar paneles solares de capa fina.

La solar fotovoltaica se puede aplicar para alimentar innumerables aparatos, gadgets, mobiles mediante su almacenamiento en baterias y para abastecer refugios o casas aisladas, es decir para el autoconsumo y también para producir electricidad para vender a la red eléctrica y distribución.

Las celulas fotovoltaicas se encapsulan entre unas láminas finas y transparentes de que se funden para crear un sellado antihumedad, aislante, transparente y robusto.

Aplicaciones para autoconsumo y venta electricidad a la red:

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Casa autonóma en electricidad, agua caliente y aire frío

Animacion de energia solar pasiva

Podemos optar por 2 soluciones para producir nuestra propia energía y combinarlas según nuestras preferencias de ahorro

1- Electricidad:

Una casa con energía solar fotvoltaica y mini-eólica

Las placas fotovoltaicas transforman la luz del sol en electricidad durante más de 30 de años, sin ruido, sin humo, ni consumo de ningún combustible. La energía se acumula en baterías que proporcionan corriente alterna a 230V, con la misma calidad o más que la distribuida por las compañías eléctricas. Las casas solares autónomas pueden acoger los mismos electrodomésticos que las conectadas: televisiones, ordenadores, frigoríficos, congeladores, lavavajillas, lavadoras y secadoras.

Si la casa no está aislada, se pueden conectar los paneles fotovoltaicos a la red eléctrica –en lugar de utilizar baterías de acumalación– para vender el excedente y salir ganando dinero. En España este procedemiento se llama Medición Neta y viene regulado en el Proyecto de Real Decreto para instalaciones de pequeña potencia y autoconsumo.

Además de módulos fotovoltaicos, la casa autónoma puede recurrir a pequeños aerogenaradores o mini-eólica –algo que cada vez es más frecuente para complementar en la noche o en las estaciones de menores horas solares–  Ver catálogo para casas y pequeñas instalaciones

2- Agua caliente, calefacción y aire acondicionado:

Una casa bioclimática con colectores solares y suelo radiante para dar carlo o frío.

La regulación de la temperatura de salida del acumulador y de entrada en cada habitación es esencial para aprovechar la energía al máximo. La bomba de calor pueden ser un elemento importante de apoyo para el arranque, suministrar agua fría para refrescar a través del suelo radiante y disipar los excesos de temperatura. Otros complementos pueden ser una caldera de biomasa o una instalación geotérmica en función de los recursos disponibles en la localidad o mayor superficie de paneles.

Lo ideal para garantizar el suministro energético durante todo el año, bajo condiciones climáticas y ambientales cambiantes, es combinar las diferentes fuentes. Por ejemplo, la biomasa mediante calderas de leña o pellets y la energía geotérmica, aprovechando el calor y frío del subsuelo según convenga.

Aire acondicionado solar con energía solar térmica

Ahorro pasivo en calefacción y aire acondicionado: Aislamiento térmico

Animacion de energia solar pasivaMuchos errores se comenten en el aislamiento y el diseño previo de la construcción. El casco de la casa debe estar aislado lo mejor posible. El calor se consigue directamente por un sístema solar y indirectamente por el terreno. También el calor que dan los electrodomésticos y la radiación de las personas sirve para calentar la casa. En una casa pasiva se hace circular el aire mediante ventilación con recuperación de calor. La constante circulación de aire produce un clima muy agradable, calienta o refresca las habitaciones y evita humedad sin que haya corrientes de aire.

Los edificios pueden conseguir un ahorro pasivo mediante el uso de materiales que permitan la acumulación. Además es necesario utilizar el mejor aislamiento térmico para conservar el calor acumulado durante un día soleado. También para minimizar la pérdida de calor se busca que los edificios sean compactos y se logra mediante una superficie de muros, techos y ventanas bajas respecto del volumen que contienen. Esto significa que los diseños muy abiertos de múltiples alas o con forma de espina deben ser evitados prefiriendo estructuras más compactas y centralizadas. Los edificios de alta compacidad tradicionales en los climas muy fríos son un buen modelo histórico para un edificio eficiente contra el frío.

Las ventanas se utilizan para maximizar la entrada de la luz y energía del sol al ambiente interior. Por otra parte, se busca reducir al mínimo la pérdida de calor a través del cristal que es un aislante térmico muy malo. En el hemisferio Sur implica generalmente instalar mayor superficie vidriada al norte para captar el sol en invierno y restringir al máximo las superficies vidriadas al sur. Esta estrategia es adecuada en climas templados a muy fríos. En climas cálidos a tropicales se utilizan otras estrategias. El uso del doble vidriado hermético (DVH)reduce a la mitad las pérdidas de calor aunque su costo es sensiblemente más alto. Es recomendable plantar delante de las ventanas orientadas a los cuadrantes NO-N-NE, árboles de hojas caducas para bloquear el sol excesivo en verano y a su vez permitir el paso de la luz solar en invierno cuando desaparecen sus hojas. Las plantas perennes se plantan a menudo al sur del edificio para actuar como una barrera contra los fríos vientos del sur.

 

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Real Decreto para Instalaciones de pequeña potencia y autoconsumo

Casa con autoconsumo de solar mini-eolica

REAL DECRETO POR EL QUE SE REGULA LA CONEXIÓN  A RED DE INSTALACIONES  DE PRODUCCION DE ENERGiA ELECTRICA DE PEQUENA POTENCIA

(…)El  sector  terciario   y  el  domestico  son  grandes  consumidores   energeticos   en  forma  de electricidad  y calor  y esta constituido  por numerosos  consumidores  de pequenas  potencias que suelen estar mayoritariarriente  conectados en baja tensiónhasta 400 V, aunque algunos grandes  edificios  se conectan  en alta tension entre  1 kV y 3ó kV. El pequeno  tamaño  de algunas  instalaciones  de energias  renovables  y de cogeneración  de  pequena  escala  y el conocimiento   disponible  del  sistema  de  distribución  en  ciudades   permite  determiner  un conjunto  de  situaciones  en  las  que  el  conexionado  a Ia red  es  siempre  factible  sin que requiera costosos  estudios y tiempo de dedicación  por parte de las empresas  distribuidoras. Esta estructura especifica del sector terciario y domestico debe ser tenida en cuenta a Ia hora de adoptar  medidas  concretes  que fomentan  una mayor penetración  de las tecnologías de energias renovables  y de Ia tecnologia  de cogeneración  y es por ello que Ia racionalización y aceleración  de  los  procedimientos  administrativos  para  Ia obtención  de  los  permisos  que permitan una mayor capacidad de generacion se considera como una prioridad para Ia consecucion de los objetivos señalados.

El presente real decreto sustituye el Real Decreto 1663/2000, de 29 de septiembre, sabre conexion de instalaciones fotovoltaicas a Ia red de baja tension, ampliando su ambito de aplicacion a todas las tecnologias y manteniendo Ia estructura basica de su contenido.

Se introduce  como novedad un procedimiento abreviado para las instalaciones de pequeña potencia que pretendan conectarse en puntos donde exista ya un suministro. Asf mismo, se introduce Ia posibilidad de desarrollo de un sistema de saldar Ia energia adquirida como consumidor con Ia energia vendida como productor.

Del mismo modo,  se preve el desarrollo de un procedimiento para poder efectuar los saldos de energía electrica entre generador y consumidor asociado, a fin de incentivar el diseño de las instalaciones de produccion para autoconsumo.

Con estas medidas se pretende ei desarrollo del concepto de generacion distribuida, que presenta beneficios para el sistema como son Ia reduccion de perdidas en Ia red, Ia reduccion de necesidades de inversiones en nuevas redes y, en definitiva, una minimizacion del impacto de las instalaciones electricas en su entorno.

Adicionalmente  se !levan a cabo otras modificaciones reglamentarias ai objeto de optimizar los flujos de informacion entre los organos competentes de las Comunidades Autonomas, el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio, y Ia Comision Nacional de Energia, para de esta forma mejorar el servicio prestado a los administrados.

Real Decreto 1699/2011 de 18 Noviembre que regula instalaciones de producción eléctrica de baja potencia