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ENERGÍA SOLAR
DESCRIPCIÓN
La energía solar es la energía obtenida directamente del Sol. Es una fuente de
energía inagotable a escala humana lo que nos permite múltiples posibilidades para
su utilización y aprovechamiento, tanto de forma pasiva como activa.
La energía solar es una de las fuentes de energías renovables que más desarrollo ha
experimentado en los últimos años, siendo el potencial solar de España el más alto
de toda Europa.
VENTAJAS E INCONVENIENTES
VENTAJAS
•
Ventajas medioambientales: contribuye a la reducción de las emisiones de
CO2, no produce residuos de difícil tratamiento y constituye una fuente de
energía inagotable. Su impacto ambiental es reducido; para su
funcionamiento no requieren ningún proceso de combustión.
•
La energía solar es una gran oportunidad para acceder a la electricidad en
zonas aisladas donde no es posible su conexión a la red eléctrica, y al provenir
de recursos autóctonos se disminuye la dependencia energética.
•
Ahorro energético y económico: se ahorra en la compra de combustible o
electricidad, y la inversión de su instalación se rentabiliza en pocos años, al
reducirse el tiempo de funcionamiento de las instalaciones convencionales.
•
Se encuentra en mayor o menor medida en todos los lugares de la Tierra.
INCONVENIENTES
•
La energía solar es una fuente discontinua; la demanda existente y la
producción de energía no coincide completamente con la disponibilidad de
radiación solar. Es por ello, por lo que un factor importante a considerar ha
de ser la previsión de almacenamiento de la energía obtenida, de modo que
pueda disponerse de ella en los momentos que se precise.
•
Las instalaciones solares en general casos deben ser complementadas con
otras fuentes energéticas (biomasa, eólica, gas, etc.) si se quiere asegurar
una producción continua determinada. En la actualidad se usan instalaciones
híbridas compuestas por instalaciones solares en combinación con otras
fuentes energéticas.
•
La inversión inicial de un sistema solar térmico es mayor frente al sistema
convencional (coste de colectores solares y sistema de almacenamiento). Sin
embargo, su coste de funcionamiento durante más de 25 años de vida será
irrelevante comparado con el de compra de combustible o energía eléctrica,
reparaciones, mantenimiento, etc asociado al sistema convencional.
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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y/O APLICACIÓN
CLASIFICACIÓN DE FORMAS DE APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA SOLAR
El aprovechamiento de la energía solar se puede utilizar para producir dos tipos de
energía:
•
Energía eléctrica: la energía solar se capta mediante un sistema específico
que la transforma en electricidad.
•
Energía térmica: la energía solar puede ser captada de forma directa, sin
ningún tipo de transformación, o de forma indirecta mediante un sistema
activo de captación.
Por tanto, en función de la forma de captación de la radiación y la energía contenida
en la misma, habrá de diferenciarse entre sistemas activos y sistemas pasivos:
1. Sistemas activos
La energía solar es transformada mediante dispositivos capaces de captar la
energía proveniente del sol y la transforman en otra forma de energía compatible
con la demanda que se pretende satisfacer. Mediante el aprovechamiento solar
activo, se puede producir electricidad (energía solar fotovoltaica) y obtener calor
(energía solar térmica).
El elemento encargado de captar la radiación solar y transformarla en energía útil
es el panel solar, pudiendo ser de dos clases: captadores solares térmicos y
módulos fotovoltaicos. Estos sistemas de captación de energía solar, con un buen
mantenimiento, tienen una vida de más de 15 años.
La optimización del aprovechamiento de la energía solar depende de la cantidad
de radiación recibida -variable según la época del año-, de los materiales
utilizados para su captación y de las formas de almacenamiento y consumo de la
energía captada (Tabla 1).
1.1. Energía Solar Térmica
El aprovechamiento de la energía solar térmica consiste en utilizar la radiación
del sol para calentar un fluido que, en función de su temperatura, se emplea
para producir agua caliente e incluso vapor. La radiación solar incide sobre los
captadores solares térmicos que captan la energía que aporta esta radiación, y
la utilizan para calentar un fluido caloportador capaz de almacenar esa energía
calorífica.
Los diferentes tipos de captadores solares determinan los diferentes sistemas
de energía solar térmica, que se clasifican en sistemas de baja, media y alta
temperatura:
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Transformación de
la radiación solar en
Tipo de instalación
Energía solar
térmica de
baja
temperatura
Para
calentamiento
Captador plano o
tubo de vacío
Para producir
frío
Captador plano o
tubo de vacío y
equipo de absorción
Para
calentamiento
Energía térmica
Energía solar
térmica de
media /alta
temperatura
Electricidad
Cilindro-parabólicos
Concentradores
lineales de Fresnel
Aplicaciones
Agua caliente sanitaria
Calefacción piscinas
Calefacción espacios
Refrigeración de
espacios
Agua caliente sanitaria y
vapor de agua, industria,
hospitales
Calefacción grandes
espacios
Distric Heating
Para producir
frío
Energía solar
térmica de
alta
temperatura
Equipo principal
Sistemas
solares de
concentración
: Centrales
eléctricas
termosolares
Energía solar fotovoltaica
Cilindro-parabólicos
Concentradores
lineales de Fresnel
y equipo de
absorción
Refrigeración de
espacios
Cilindro-parabólicos
Concentradores
lineales de Fresnel
Venta de energía a la red
Receptor central
Discos parabólicos
Módulos
fotovoltaicos
Venta de energía a la
red; Bombeo de agua;
Electrificación rural;
Telecomunicación, etc.
Tabla 1. Tipos de aprovechamientos de la radiación solar
a) Captadores solares de baja temperatura: no se utiliza ningún
dispositivo para concentrar los rayos solares. Según los materiales y
técnicas de captación empleadas se pueden distinguir tres tipos de
colectores, de menos a mayor complejidad técnica: colectores de
polipropileno ó no vidriados, colectores de placa plana y colectores de
tubos de vacío.
b) Captadores de media temperatura: haciendo uso de los métodos de
concentración con elementos ópticos (lentes y espejos), estos
dispositivos, de diseño más complejo, son capaces de captar y
concentrar la radiación solar, consiguiendo elevar la temperatura del
fluido termoportador a temperaturas muy altas de entre 100 y 200ºC.
Los colectores de media temperatura más utilizados son los cilíndricoparabólicos. Su uso en edificación no está muy generalizado ya que
deben orientarse continuamente al sol de forma precisa y tienen un
mantenimiento más caro.
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c) Captadores de alta temperatura: llevan al límite la concentración de la
radiación recibida por grandes extensiones de panel en un solo punto
pudiendo alcanzar temperaturas por encima de 400ºC. Actualmente no
se utilizan de modo comercial, sino en instalaciones de investigación,
desarrollo de alternativas energéticas, plantas termoeléctricas, ensayo
de materiales industriales, desalinización de agua marina por
evaporación, etc.
La energía solar térmica de baja temperatura se aplica cuando las
temperaturas necesarias en las instalaciones no son superiores a 100°C, como
es el caso del consumo energético de los edificios. Las principales aplicaciones
de la energía solar térmica en la edificación son:
•
Producción de agua caliente sanitaria (ACS)
•
Calefacción de baja temperatura
•
Calentamiento de agua de piscinas
•
Aire acondicionado mediante máquinas de absorción.
La utilización para su uso en refrigeración es aún muy limitada, siendo
mayoritario el uso para el calentamiento del agua sanitaria y del agua de las
piscinas cubiertas, debido a la obligatoriedad derivada del Código Técnico y de
algunas reglamentaciones autonómicas y municipales vigentes. También se
extiende cada vez más su utilización para sistemas de calefacción de baja
temperatura (suelo radiante) con el inconveniente de los excedentes
originados en el verano, por lo que resulta muy aconsejable la integración de
diversas aplicaciones.
1.2. Energía Solar Fotovoltaica
El aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica se realiza a través de la
transformación directa de la energía solar en energía eléctrica mediante el
llamado efecto fotovoltaico. Los módulos fotovoltaicos están formados por
células solares asociadas entre sí. Las células solares son los dispositivos
encargados de la conversión directa de la radiación solar en energía eléctrica
en forma de corriente continua, y es el principal componente de una
instalación fotovoltaica. Las instalaciones fotovoltaicas se agrupan en dos
grandes grupos en función del objeto de la misma:
a) Instalaciones fotovoltaicas aisladas de la red: cubren las necesidades
de energía eléctrica en un lugar determinado normalmente aislado de la
red eléctrica convencional. Entre las instalaciones fotovoltaicas aisladas
las aplicaciones más frecuentes en edificación son: suministro eléctrico
para bombeo de agua para riego, ganado o abastecimiento humano;
electrificación rural para casas en el campo, suministro eléctrico para
instalaciones de telecomunicaciones, etc. Estas instalaciones aisladas
disponen de módulos fotovoltaicos y además suelen incluir otros equipos
como baterías, inversores y reguladores.
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b) Instalaciones fotovoltaicas de conexión a red: inyectan la energía
producida a la red de la compañía eléctrica obteniendo ingresos con la
venta de energía. Estas instalaciones, además de los módulos
fotovoltaicos, llevan un inversor, unas protecciones eléctricas y
contadores, pero está prohibida la incorporación de baterías,
generadores eléctricos, etc., dentro de la instalación. Este tipo de
instalaciones está muy regulado por la legislación y toda la energía que
producen hay que venderla a la red eléctrica, recibiendo el titular unos
ingresos por su venta.
2. Sistemas pasivos
Los sistemas pasivos o de captación directa, sin embargo, captan de forma directa
la energía del sol, sin ningún tipo de mecanismo ni transformación previa. Así la
arquitectura solar pasiva consiste en aprovechar la radiación solar sin la
utilización de ningún dispositivo o aparato intermedio, mediante la adecuada
ubicación, diseño y orientación de los edificios, empleando correctamente las
propiedades de los materiales y los elementos arquitectónicos de los mismos:
aislamientos, tipos de cubiertas, protecciones, etc. Con ello se puede reducir
significativamente la climatización y la iluminación en los edificios.
EXIGENCIAS DEL CTE EN ENERGÍA SOLAR
Las secciones HE4 Contribución Solar mínima de Agua Caliente Sanitaria y HE5
Contribución Fotovoltaica Mínima de Energía Eléctrica, son instrumentos normativos
que fijan las exigencias básicas de calidad de las instalaciones de energías renovables
y en concreto de la energía solar, en la edificación.
Desde la entrada en vigor del Código Técnico de la Edificación, en septiembre de
2006, es obligatorio que en todo edificio nuevo que se construya o se rehabilite, se
instalen captadores solares térmicos para la producción del agua caliente sanitaria y
del calentamiento de piscinas. La contribución solar mínima exigible a los edificios
variará entre el 30% y el 70% de la demanda energética anual, en función de la
demanda total de agua caliente sanitaria del edificio y de la zona climática en que se
ubique. Los valores derivados de esta exigencia básica tendrán la consideración de
mínimos, por lo que las administraciones competentes pueden promulgar decretos u
ordenanzas con un nivel de exigencia superior, lo que ocurre actualmente con el
Decreto 21/2006 de aplicación en Cataluña y con las numerosas ordenanzas, del
orden de cien, repartidas por toda la geografía española.
El CTE también indica los edificios que incorporarán sistemas de captación y
transformación de energía solar en energía eléctrica por procedimientos
fotovoltaicos para inyectarla a la red. Igualmente a la HE4, los valores derivados de
esta exigencia básica tendrán la consideración de mínimos. En la siguiente tabla se
muestran los edificios que deben incorporar estos sistemas (Tabla 2):
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Tabla 2. Edificios que incorporarán instalaciones fotovoltaicas (CTE)
REFERENCIAS TÉCNICAS
Agencia Andaluza de la Energía (2009) La incorporación de la energía solar al
proyecto arquitectónico. 81 pp.
Caballero, R. (2010) La energía solar térmica en la edificación. En: Izquierdo, Y.
(coord.) Soluciones energéticamente eficientes en la edificación. Dirección General
de Industria, Energía y Minas de la Comunidad de Madrid, Madrid. 237-256 pp.
Cámara Oficial de Comercio e Industria de Madrid y Consejería de Economía e
Innovación Tecnológica de la Comunidad de Madrid (2006) Energía Solar Térmica en
la Comunidad de Madrid. 118 pp.
Dirección General de Industria, Energía y Minas de la Comunidad de Madrid (2006)
Guía de la Energía Solar. 64 pp.
Ente Vasco de la Energía (EVE) (2005) Energía Solar. 84 pp.
Generalitat de Catalunya (2010) Monográfico “Energías renovables: Presente y
futuro” Nota d´economía, Revista de economía catalana y del sector público.
Número 95-96. 1 er Cuatrimestre. Gobierno de Cataluña, Departamento de Economía
y Finanzas. 255 pp.
Pereda, P. y A. Pérez (2006) Guía de Asistencia Técnica GAT 17. Proyecto y Cálculo
de Instalaciones Solares Térmicas. Fundación Cultural COAM-EA. Ediciones de
Arquitectura. 3ª Edición (2010). 212 pp.
Varios autores (2008) Manual de eficiencia energética. Escuela de Negocios (EOI) y
Centro de Eficiencia Energética de Gas Natural Fenosa. 329 pp.
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