¿Mayor detalle de las aplicaciones
de la energía solar térmica?
Producción de ACS:
Es la aplicación más difundida de la energía solar
térmica.
Se sitúan captadores solares en lugares soleados y se recupera
el calor
del sol para almacenarlo en un depósito y disponer de agua
caliente.
Salvo en regiones de muy alta nubosidad y escasa radiación
solar el
sistema es perfectamente válido para el suministro de agua
caliente
sanitaria.
Producción de agua caliente en procesos industriales:
Procesos indicados son: el calentamiento de baños de líquidos
para
procesos de rentado, tintado, procesos químicos etc.; calentamiento
de
aire para procesos de secado; generación de vapor de baja presión
para
usos diversos.
Calentamiento de piscinas:
Se pueden distinguir dos tipos de instalaciones.
Piscinas descubiertas. Son sistemas muy simples cuyo objetivo
es
aumentar unos pocos grados la temperatura del agua para alargar
la
temporada de baño.
Piscinas cubiertas. Se necesita un aporte energético mayor
dado que el
agua de la piscina debe alcanzar una temperatura de 25 °C en
estaciones frías. Estas instalaciones deben contar con una
fuente
energética de apoyo para los casos en que el calor generado
no sea
suficiente.
Soporte a la calefacción:
Para calefacciones convencionales es necesario instalar un
sistema de
apoyo (gas natural, electricidad, etc.) que logre elevar la
temperatura del
agua a los 80 °C aproximadamente.
Refrigeración solar:
La refrigeración es una aplicación obvia de la energía
solar, puesto que
las épocas en que más se necesita suelen coincidir con
las que disfrutan
de más radiación solar.
Esta es una tecnología en la que se han registrado recientes
avances, y
sistemas solares de refrigeración se han instalado en edificios
como
hoteles.
Calefacción radiante:
Los componentes de la instalación son en gran parte los mismos
de una
instalación para ACS, por lo que se pueden abordar de forma
conjunta.
Todo el sistema se conecta fácilmente a la caldera de calefacción
convencional, para que en periodos de baja insolación, se utilice
energía
convencional (gas, gasóleo, electricidad, leña, etc.).
¿Sirve una misma instalación para todo?
No. En función de las necesidades habrá que optar por la
instalación de
paneles solares térmicos o fotovoltaicos, aunque son instalaciones
perfectamente compatibles y se pueden tener, en una misma
instalación,
paneles solares térmicos para agua caliente sanitaria o calefacción
y paneles
solares fotovoltaicos para la producción de energía eléctrica
o para su venta a
la red. Otra opción más inteligente es usar Paneles Solares
Híbridos, ya que es una combinación de ambos; además
tienen una eficiencia considerablemente mayor en el sistema
fotovoltaico.
¿Qué diferencias existen entre la energía
solar térmica y la fotovoltaica?
Las principales diferencias son las siguientes:
- La energía solar térmica sirve para la producción
de agua caliente para
diversos usos, tales como agua caliente sanitaria, apoyo al
sistema de
calefacción, calentamiento de piscinas, procesos industriales
con
calentamiento de agua u otros fluidos, así como para la producción
de frío
para la climatización en combinación con máquina de
absorción.
- La energía solar fotovoltaica sirve para la generación
de energía eléctrica.
¿Qué ventajas supone tener una instalación
de aprovechamiento de la
energía solar?
El uso de la energía solar térmica y la energía
solar fotovoltaica presenta las
siguientes ventajas:
. Mejora de la independencia energética de España y,
particularmente, de
la Comunidad de Madrid, región que cual actualmente apenas
produce un
3% de toda la energía que consume.
. Conservación de recursos naturales extinguibles.
. Ingresos adicionales por la venta de energía eléctrica.
. Menores facturas energéticas.
. Garantías ante el incremento de los precios de los combustibles:
una vez
realizada la instalación, la energía solar es gratuita
e ilimitada.
. Reducción de la vulnerabilidad ante los suministros de combustible.
. Incremento del valor de las viviendas.
. Concienciación medioambiental: Esta energía es limpia,
no produce
emisiones de efecto invernadero ni favorece la destrucción
de la capa de
ozono.
. Mejora de la imagen de la compañía por el uso de este tipo
de energías
(sólo para empresas).
. Cumplimiento de normativas legales al respecto.
¿Qué impacto ambiental tiene la energía
solar?
Esta energía es limpia, no produce emisiones de efecto
invernadero ni tampoco
favorece la destrucción de la capa de ozono.
¿Qué factores influyen?
La radiación que llega a la superficie de la Tierra
no es constante, sino que
varía de forma aleatoria por efecto de la atmósfera
terrestre. Los rayos
procedentes del Sol se reflejan debido a las nubes, vapor de
agua, etc. y se
dispersan por la presencia de moléculas de agua, polvo en suspensión,
etc.
Por ello, la radiación solar que llega a la superficie de la
tierra se divide en:
. Radiación solar directa (I): Formada por los rayos procedentes
directamente del Sol
. Radiación difusa (D): Procedente de la bóveda celeste
(excepto la que
llega directamente del Sol), se origina por los efectos de
dispersión de la
atmósfera.
. Radiación de albedo (R): Procedente del suelo, procede de la reflexión
de parte de la radiación solar sobre los objetos y sobre el
propio suelo.
La suma de las tres componentes da lugar a la radiación global.
He oído que la energía solar es sólo
para casitas pequeñas. ¿Es esto
cierto?
No. Las aplicaciones de la energía solar alcanzan
todo tipo de instalaciones,
tanto pequeñas instalaciones domésticas,
edificios de viviendas, instalaciones
en PYMES o grandes instalaciones industriales.
¿Con estos sistemas no necesito ningún
otro adicional tal como caldera o
red eléctrica convencional?
La energía solar es siempre una instalación de apoyo a la
instalación
convencional ya que en días no soleados la producción en
el caso de energía
solar térmica es muy baja. Una instalación de energía
solar térmica, no
sustituye por lo tanto a la instalación convencional, sino que servirá
de apoyo a
ésta para la reducción del consumo durante las horas de sol.
En algunos casos existen instalaciones de energía solar fotovoltaica
en
viviendas aisladas, que tan solo necesitan otro sistema energético
de apoyo en
caso de períodos largos de clima adverso, entonces, como en
el caso de la
energía solar térmica, su producción es más
reducida.
Como dato orientativo, cabe señalar que las instalaciones de energía
solar
térmica normalmente cubren el 60 % de las necesidades energéticas
para
producir el agua caliente sanitaria necesaria
¿Puedo tener agua caliente
y luz simultáneamente?
Los sistemas solares térmicos y los fotovoltaicos son técnicamente
independientes entre si, es decir, de un mismo panel no se
puede obtener al
mismo tiempo calor y energía eléctrica. Para poder obtener
simultáneamente
estas dos energías sería preciso instalar dos sistemas distintos,
uno térmico y
el otro fotovoltaico. Esto era hasta ahora, con el Panel
Solar Híbrido es posible obtener simultáneamente ambos tipos de
energía.
¿Cuánto cuesta una instalación
de este tipo?
No existe la posibilidad de ofrecer un precio orientativo sin
antes determinar
mediante cálculo las necesidades energéticas y conocer las
características de
la instalación necesaria. Nuestro consejo es que se dirija
a una empresa
especializada.
¿En cuánto tiempo se amortiza?
Hay distintos factores que determinan el periodo de amortización
de una
instalación: el correcto cálculo de las necesidades, la optimización
del sistema,
una adecuada instalación y calidad de materiales, las subvenciones
públicas
obtenidas y, principalmente, su uso.
No obstante, para dar una idea, podemos decir que las instalaciones
térmicas
quedan amortizadas aproximadamente a los 4–6 años. A
su vez, las
instalaciones fotovoltaicas quedan amortizadas a partir de
los 7-9 años.
¿Qué se puede hacer con la electricidad
generada?
Puede ser utilizada de manera directa (sacar agua de un pozo,
generar luz,
regar, etc.) o bien puede ser almacenada en acumuladores para
su posterior
uso (generar luz durante la noche). En el caso de que la red
general llegue
hasta el lugar de la instalación, la mejor alternativa consiste
en vender toda la
electricidad generada a la compañía eléctrica.
De esta forma, se produce un
beneficio económico a favor del particular o empresa debido
a que el precio de
venta de la electricidad generada (0.421498 €/kWh) es sustancialmente
superior al precio de compra a la compañía (sobre los 0.083 €/kWh).
¿Cuál es la vida útil
de un panel solar fotovoltaico?
En el caso de los sistemas solares térmicos, las instalaciones
poseen un
periodo de vida superior a los 20 años.
En el caso de las instalaciones fotovoltaicas, el periodo
de vida está
estimado
en torno a los 30 años.
No obstante, es importante resaltar que los equipos instalados
hace 20 años
siguen funcionando aunque con menor rendimiento. Además, en
el caso de las
instalaciones fotovoltaicas, si una de las células falla, esto
no afecta al
funcionamiento de las demás, y la intensidad y voltaje producidos
pueden ser
fácilmente ajustados añadiendo o suprimiendo células.
¿Pueden romperse fácilmente los módulos
solares?
Los paneles van protegidos en su cara exterior con vidrio templado,
que
permite aguantar condiciones meteorológicas muy duras tales
como el hielo, la
abrasión, cambios bruscos de temperatura, o los impactos producidos
por el
granizo por lo que son muy resistentes a las inclemencias
atmosféricas.
Una prueba estándar para su certificación consiste en lanzar
con un cañón
neumático una bola de hielo de dimensiones y consistencia preestablecidas
al
centro del cristal.
¿Existen ayudas o subvenciones?
Sí, las Comunidades Autonomas tiene una línea
de subvenciones para este tipo de
instalaciones. Para más información al respecto, debe acudirse
a la Dirección General de Industria, Energía y Minas (C/
Cardenal Marcelo Spínola, 14 – 28016 de
Madrid), llamar al teléfono 91-5802100 o visitar la página
web
www.madrid.org/caeem.
Además de las anteriores, el Ministerio de Industria, Turismo
y Comercio ofrece
también ayudas a través del Instituto para la Diversificación
y Ahorro de la
Energía (IDAE). Para obtener más información
sobre las subvenciones
otorgadas por el IDAE, pueden llamar al teléfono 91 456 49
00 o visitar la
página web www.idae.es.
¿Las ayudas de la Administración están
aseguradas en cualquier caso?
No. Las ayudas de la Administración están supeditadas, en
su gran mayoría, al
tipo de instalación y al volumen de dinero destinado a cada
caso.
¿Requiere la instalación personal cualificado?
La instalación de este tipo de equipos debe ser realizada
por personal
especializado para obtener el mayor rendimiento posible de
los mismos y
garantizar su correcto funcionamiento. Hay un gran número de
empresas
instaladoras de estos equipos e instaladores especializados
en este tipo de trabajos que estarán encantados de ayudarle.
¿Hay que revisarlo? ¿Quién
lo mantiene?
Este tipo de instalaciones requieren un mantenimiento mínimo
que debe ser,
eso sí, realizado por empresas especializadas en la materia.
¿Con quién puedo contactar o dónde
puedo recibir más información?
Si desea recibir más información
sobre este tipo de instalaciones, puede
contactar con empresas del sector que cuentan con personal
especializado en esta materia y estarán encantados de ayudarle.
Por otro lado, si desea recibir más información sobre las
líneas de ayuda que
existen para este tipo de instalaciones, puede contactar
con la Dirección
General de Industria, Energía y Minas en el teléfono
915802100.
¿Qué se entiende por potencia pico
de un panel?
Es la potencia de salida, en vatios, que produce un panel fotovoltaico
a una
temperatura de 25 ºC y una radiación solar de 1 kW/m2
(la que se produce en
un día soleado al mediodía solar).
¿Cuánto más sol hay, consigo
mayor rendimiento?
En el caso de la energía solar térmica, cuanto más
sol haya calentaremos la
misma cantidad de agua a la temperatura deseada en menor tiempo.
Para las
instalaciones solares fotovoltaicas, tener más temperatura
no significa tener
mejores rendimientos.
¿Me quedaré sin agua caliente cuando
esté nublado?
Los colectores solares no sólo captan los rayos del sol durante
los días
despejados; la radiación difusa existente durante los días
nublados también es
aprovechada (pero a un rendimiento menor que en circunstancias
favorables).
Durante los períodos de clima adverso, el acumulador se encarga
de mantener
el agua a temperatura constante sin apenas producirse pérdidas
de
temperatura. Sin embargo, en caso de largos periodos de clima
adverso, este
tipo de instalaciones recurren a sistemas de apoyo alimentados
mediante
energías convencionales (gas, electricidad, gasóleo,
etc.) que, en caso de
necesidad, aportan la temperatura óptima para su uso.
¿Pueden funcionar los paneles fotovoltaicos
en días nublados?
Los paneles fotovoltaicos generan electricidad incluso
en días nublados,
aunque su rendimiento disminuye. La producción de energía
eléctrica varía
linealmente a la luz que incide sobre el panel; un día totalmente
nublado
equivale aproximadamente a un 10 % de la intensidad total del
sol, y el
rendimiento del panel disminuye proporcionalmente a este valor.
¿Puedo independizarme completamente de la
compañía de gas o
eléctrica?
Los largos periodos de clima adverso, hacen poco recomendable
la
independencia total al usuario, pero en este caso, el gas y
la electricidad se
utilizarán como apoyo del sistema solar, y por consiguiente,
las facturas de
electricidad, gas, etc. se verán reducidas considerablemente.
¿De qué factores depende el rendimiento
de un panel solar fotovoltaico?
Fundamentalmente de la intensidad de la radiación
luminosa y de la
temperatura de las células solares.
La intensidad de corriente que genera el panel aumenta
con la radiación,
permaneciendo el voltaje aproximadamente constante. En este
sentido tiene
mucha importancia la colocación de los paneles (su orientación
e inclinación
respecto a la horizontal), ya que los valores de la radiación varían
a lo largo del
día en función de la inclinación del sol respecto
al horizonte.
El aumento de temperatura en las células supone un incremento
en la
corriente, pero al mismo tiempo una disminución mucho mayor, en
proporción,
de la tensión. El efecto global es que la potencia del panel
disminuye al
aumentar la temperatura de trabajo del mismo. Por ello es importante
colocar
los paneles en un lugar en el que estén bien aireados.
¿Cuál debe ser el ángulo de
inclinación de los colectores solares?
Debido al cambio de posición del sol durante el año, la inclinación
ideal de los
colectores varía en función de la latitud en la cual nos
encontremos (41º).
Normalmente se utilizan 45º sur en térmica y 30º sur
en fotovoltaica, pero la
inclinación puede variar en función de la aplicación,
criterios de uso e
integración arquitectónica, en ± 10º.
¿Todos los paneles son iguales?
No todos los paneles son iguales, dependiendo su rendimiento
de la calidad de
los mismos.
¿Necesita algún tipo
de orientación?
El rendimiento de este tipo de instalaciones es mayor si
los paneles están
correctamente orientados (dirección sur), aunque el instalador
que lleve a cabo
los trabajos se encargará de que esto sea así.
¿Cuál es el lugar idóneo para
instalar un panel solar?
Los paneles solares operan mejor si son colocados en un
lugar donde reciban
luz solar plena. Pueden colocarse en el techo de una casa
u oficina, sobre una
estructura de soporte (poste), montados en la fachada o
sobre el terreno. Es
preferible evitar los lugares que reciben sombra (cerca
de árboles,
chimeneas,
otras edificaciones, etc.), ya que la sombra afectará en la producción
de
electricidad de los paneles.
Los paneles solares deberán ser montados de modo tal que, a mediodía,
se
encuentren en dirección al sol, con el propósito de generar
el máximo de
electricidad.
¿Cuántos paneles o qué superficie
necesito para realizar la instalación?
Esto dependerá de las necesidades energéticas
que tengamos, para lo cual se
deberá hacer un estudio particularizado de cada instalación.
Se debe tener en
cuenta que un panel solar térmico suele ocupar unos 2 m2,
mientras que uno
fotovoltaico ronda los 1,25 m2. El panel solar híbrido aproximadamente
2 m2.
¿Cuánto tiempo tarda en instalarse?
Es difícil especificar un tiempo concreto, aunque la instalación
en sí
suele ser
relativamente rápida. No obstante, nuestro consejo es que
se dirija a una
empresa especializada.
¿Pesa mucho la instalación?
No, la cubierta de una vivienda en condiciones normales
soporta el peso
suficiente para realizar una instalación. El panel solar
híbrido pesa un 50% menos que otros paneles No obstante,
nuestro consejo es que se
dirija a una empresa especializada.
¿Se necesita realizar algún tipo de obra?
La obra civil asociada a cualquiera de los tipos de instalaciones
de energía
solar es, en la mayoría de las ocasiones, mínima,
pero siempre debe realizarse
por el profesional adecuado.
¿Qué necesito tener para instalarla
en casa?
No es precisa ninguna condición especial, en viviendas
unifamiliares se puede
instalar en la cubierta, siempre que no se encuentre en
zona de sombra
durante el día y si es en un edificio de viviendas, del mismo
modo en cubierta o
en un jardín soleado y siempre que la Comunidad de Propietarios
apruebe esta
instalación para el conjunto de los vecinos.
¿Dónde se instala? ¿Dónde
se puede poner?
En cualquier espacio que posea los requisitos recomendables
de orientación
solar y liberado de sombras.
¿Qué es un huerto solar?
Un huerto solar es una gran instalación comunitaria
de paneles solares
fotovoltaicos (pueden llegar a varios MW) situados en el
mismo emplazamiento.
En este tipo de instalaciones existen distintos propietarios
de los paneles, que
suelen formar una Comunidad de Propietarios, y venden conjuntamente
la
energía producida a la red.
¿Puede
usted explicar lo que significa TK? ¿Se
trata de la Temperatura del Colector? ¿O
tiene 'K' otro significado?
TK, es el coeficiente de degradación.
Por ejemplo, un panel de 71,2W a 25°C, se
reduce a 55,3W a 75°C. En este caso,
el coeficiente de degradación porcentual (TK)es cercano
a -0,45 %/°C.
Como el incremento por sobre los 25°C de medida es de 50°C, se
verifica, con un pequeño error porcentual (0,18%),
que:
W (75ºC)
= 71,2 (1- 50 x 0,0045) = 55,2 W
o, en forma genérica,
W(T)
= Wp (1 - Δ xTK/100)
Donde T es la temperatura de trabajo para el panel
en °C, Δ es
el incremento sobre los 25°C y TK es el valor porcentual del coeficiente
de degradación a usar.
Conceptos fundamentales
El Sol es una fuente inagotable de
recursos para la humanidad. Provee una energía limpia,
abundante y disponible en la mayor parte de la superficie
terrestre y puede por lo tanto, ser una solución a
los problemas ambientales generados por los combustibles
convencionales, como el petróleo, y de otras alternativas
como las centrales nucleares.
El Sol (esfera de gases a alta temperatura
con 1,39·109
m de diámetro y a una distancia media de 1,5·1011
m de la Tierra) genera su energía mediante reacciones
nucleares de fusión (dos átomos de hidrógeno
que producen helio por ejemplo) llevadas a cabo en su núcleo.
Por tanto, la pérdida de masa del Sol es lo que
se convierte en energía según la ecuación
E = mc2 de Einstein.
En el núcleo solar la temperatura
es del orden de 107 K y la densidad de 105 kg/m3. En la fotosfera
(superficie opaca aparente del Sol) la temperatura cae
hasta 5000 o 6000 K y la densidad a 10-5 kg/m3.
La combinación de tres factores: la distancia Tierra-Sol,
el diámetro solar y la temperatura del Sol determinan
un flujo de energía que incide sobre la Tierra.
Podemos considerar para su aplicación al campo de
la ingeniería, que la emisión de energía
es constante (el recurso energético está más
sujeto a cambios meteorológicos que solares). Esto
da lugar a la definición de constante solar (flujo
de energía proveniente del Sol que incide sobre
una superficie perpendicular a la dirección de propagación
de la radiación solar ubicado a la distancia media
de la Tierra al Sol, fuera de la atmósfera) cuyo
valor teórico aceptado por la NASA (National Aeronautics
Space Administration) y la ASTM (American Society
for Testing Materials) es de:
Gsc = 1353 Wm-2
El Sol emite radiación en toda la gama del espectro
electromagnético (desde los rayos gamma hasta las
ondas de radio) sin embargo, sólo nos interesa la
radiación térmica que incluye sólo
el ultravioleta (UV), la radiación visible (VIS)
y la infrarroja (IR). (En mi opinión, el día
que logremos materiales fotoeléctricos a rayos gamma
serán miles de veces más potentes que los
actuales).
Para alcanzar la superficie terrestre la
radiación
solar debe atravesar la atmósfera donde experimenta
diversos fenómenos físicos (reflexión,
absorción y difusión) que disminuyen la intensidad
final. Así pues, la radiación solar que recibe
una superficie horizontal es del orden de 1000 W/m2 al
mediodía, variando según la latitud del lugar,
nubosidad, humedad y otros factores.La
radiación que llega directamente
del Sol es la denominada radiación directa y la que previamente
es absorbida y difundida por la atmósfera (muy significativa en
días nublados por ejemplo) es la radiación difusa. Además,
la radiación solar, tanto directa como difusa, se refleja en todas
las superficies en las que incide dando lugar a la radiación reflejada.
La suma de estos tres tipos da lugar a la radiación solar global
y es la aprovechable para su transformación térmica.
La captación térmica de la energía solar es el procedimiento
de transformación de la energía radiante del Sol en calor.
Nos referimos a aplicaciones de la energía solar a baja temperatura
cuando la energía captada se utiliza para generar temperaturas inferiores
a 80ºC.
Los problemas técnicos que se plantean para el aprovechamiento de
la energía solar son la gran dispersión de la energía
solar sobre la superficie de la tierra y el carácter incontrolable
y variable en el tiempo de la intensidad de radiación solar. En
invierno, que es generalmente cuando más se necesita, dicha radiación
es menor con lo que la disponibilidad no coincide con la demanda. Por ello
es necesario un sistema de almacenamiento y contar con el apoyo de sistemas
de respaldo o fuentes suplementarias de energía.
