Energía solar y eólica - TEMARIOS FORMATIVOS PROFESIONALES

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Energía solar y eólica
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Indice
Evaluación inicial...................................................................... 6
Introducción............................................................................ 7
Energía Eólica......................................................................... 8
Módulo I. Introducción de los recursos eólicos............................... 9
U.D.1. Introducción y conceptos generales.................................9
U.D.2. Recursos eólicos y predicción...................................... 14
U.D.2. Recursos eólicos................................................... 14
U.D.2. Predicción y aprovechamiento energético..................... 19
Recuerda estos conceptos................................................... 25
¿Cómo se genera el viento?............................................. 25
Funcionamiento de un aerogenerador 1................................ 25
Veleta.......................................................................... 25
Llegada de viento a aerogenerador..................................... 25
Resumen........................................................................ 26
Ejercicio. Conceptos sobre energía eólica................................ 26
Autoevaluación................................................................. 26
Módulo II. Funcionamiento de aerogeneradores y parques eólicos...... 29
U.D.1. Tecnología de aerogeneradores.................................... 29
U.D.2. Parques eólicos y sistemas eólicos aislados..................... 33
U.D.2. Parques eólicos.................................................... 33
U.D.2. Energía eólica marina............................................. 37
U.D.3. Aplicaciones y usos.................................................. 40
Plataforma de Teleformación de IFES
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Llegada de viento a aerogenerador 2................................... 43
Funcionamiento de un aerogenerador 2................................ 43
Parque eólico................................................................ 43
Ventajas y desventajas de energía eólica.............................. 43
Instalación de un aerogenerador......................................... 43
Resumen........................................................................ 44
Juego: Cruzando el río....................................................... 44
Autoevaluación................................................................. 44
Ejercicio. Partes de una instalación eólica................................ 46
Evaluación Módulos I y II. Energía eólica.................................... 47
Módulo III. Impacto ambiental, ventajas y desventajas.................... 48
U.D.1. Evaluación de impacto ambiental.................................. 48
U.D.2. Ventajas e inconvenientes de la energía eólica................. 49
Aspectos ambientales de un parque eólico............................ 53
Aerogeneradores............................................................ 53
Resumen........................................................................ 54
Autoevaluación................................................................. 54
Ejercicio. Impactos ambientales de la energía eólica................... 56
Módulo IV. Situación presente y futura....................................... 57
U.D.1. Implantación actual y futura......................................... 57
U.D.2. Normativa aplicable................................................... 59
Resumen........................................................................ 62
Juego: Sopla el viento........................................................ 62
Autoevaluación................................................................. 62
Ejercicio. Situación de la energía eólica en tu Comunidad............. 63
Evaluación Módulo III y IV. Energía eólica................................... 64
Energía Solar......................................................................... 65
Módulo I. Introducción y energía solar pasiva............................... 66
U.D.1. Introducción y desarrollo histórico................................. 66
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U.D.2. Energía solar pasiva................................................. 76
U.D.2. Introducción y orientación en la energía solar pasiva........ 76
U.D.2. Materiales y elementos arquitectónicos de la energía solar
pasiva.................................................................... 83
Vientos........................................................................ 93
Sistema solar................................................................ 93
Refrigeración pasiva, calentamiento pasivo............................ 93
Cambio climático............................................................ 93
El movimiento de traslación............................................... 93
Tipos de energia solar..................................................... 93
Resumen........................................................................ 94
Juego: Pinocho................................................................. 94
Autoevaluación................................................................. 94
Ejercicio. Características de vivienda solar pasiva...................... 96
Módulo II. Energía solar fotovoltaica.......................................... 97
U.D.1. Introducción y conceptos generales............................... 97
U.D.2. Componentes de la instalación fotovoltaica...................... 99
U.D.3. Puesta en marcha, explotación y mantenimiento de la
instalación................................................................ 102
U.D.4. Evaluación del impacto medioambiental........................ 105
U.D.5. Usos de la energía solar fotovoltaica............................ 110
U.D.6. Ventajas e inconvenientes......................................... 115
U.D.7. Presente y futuro de la energía fotovoltaica.................... 116
U.D.8. Normativa aplicable................................................. 118
Recuerda estos conceptos................................................. 121
Central fotovoltaica........................................................ 121
Pasos administrativos en instalaciones solares...................... 121
Ventajas e inconvenientes de energ solar fotovoltaica............. 121
Energ solar fotovoltaica.................................................. 121
Instalación de seguimiento.............................................. 121
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Instalación fija.............................................................. 121
Pérdidas de modulo fotovoltáico........................................121
Resumen....................................................................... 122
Juego: Paulino el marino................................................... 122
Autoevaluación................................................................ 122
Ejercicio. Conceptos de energía fotovoltaica............................ 124
Evaluación Módulos I y II. Energía solar................................... 125
Módulo III. Energía solar térmica............................................ 126
U.D.1. Introducción y conceptos generales............................. 126
U.D.2. Sistemas de captación solar...................................... 127
U.D.3. Componentes de las instalaciones solares térmicas.......... 132
U.D.4. Evaluación del impacto medioambiental de la energía solar
térmica.................................................................... 141
U.D.5. Presente y perspectivas de futuro de esta energía............ 146
U.D.6. Ventajas e inconvenientes......................................... 148
U.D.7. Normativa aplicable................................................. 148
Resumen....................................................................... 152
Autoevaluación................................................................ 152
Ejercicio. Relación de conceptos de energía térmica.................. 154
Hornos solares de torre central......................................... 155
Energia solar térmica..................................................... 155
Aspectos ambientales.................................................... 155
Aislamiento térmico lateral............................................... 155
Ventajas y desventajas de energia solar térmica.................... 155
Módulo IV. Energía eólico solar.............................................. 156
U.D.1. Energía eólico-solar................................................. 156
Proyecto de chimenea eolico solar.................................... 165
Resumen....................................................................... 166
Juego: El laberinto del Minotaruro........................................ 166
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Autoevaluación................................................................ 166
Ejercicio. Entrevista a un experto de energía solar.................... 167
Evaluación Módulos III y IV. Energía solar................................. 168
Evaluación final.....................................................................169
Recursos comunes................................................................ 170
Enlaces............................................................................ 170
FAQ................................................................................ 171
Glosario........................................................................... 172
Bibliografía........................................................................ 178
Pasapalabra...................................................................... 179
Juego 50x15..................................................................... 179
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Evaluación inicial
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evaluaciones son obligatorias ya que determinan la nota final.
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Introducción
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Energía Eólica
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Energía solar y eólica / Energía Eólica
Módulo I. Introducción de los recursos eólicos
U.D.1. Introducción y conceptos generales
1. introducción
La energía eólica se obtiene a través del viento mediante el uso de energía cinética
generada por el efecto de las corrientes de aire.
El 2% de la energía procedente de la radiación solar
se transforma en energía cinética de los vientos.
El 35% de esta energía se pierde a tan sólo un
kilómetro de altura por encima de la superficie
terrestre. Del resto de energía que llega al suelo
sólo es posible aprovechar una doceava parte
debido a su dispersión, lo que permitiría cubrir varias
veces la demanda actual de consumo energético.
Ese 2% de la energía solar convertida en eólica
supone unas cien veces más que la transformada en
biomasa por toda la vegetación del planeta.
Esta energía se basa en los movimientos de las masas de aire que se desplazan de
áreas de alta presión a otras de baja presión. La velocidad de desplazamiento es
proporcional al gradiente de presión.
Al igual que el resto de las energías renovables, la del viento procede inicialmente de
la energía del Sol debido al calentamiento no uniforme de la superficie de la Tierra
por la radiación solar. Durante la radiación, es decir, de día, las masas de aire que se
sitúan sobre océanos, mares y lagos se mantienen a menor temperatura que las áreas
contiguas situadas sobre masas continentales, y de esta forma se crean diferentes
temperaturas en la masa de aire superficial.
Las áreas continentales absorben menos luz solar y producen indirectamente
un calentamiento de las masas de aire por el calor no absorbido. Estas masas
se expanden y, al ser más ligeras, ascienden. En cambio, las masas de agua
absorben mucho mejor la luz del Sol. Las masas de aire presentan sobre ellas menor
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temperatura y, por tanto, mayor peso, por lo que el aire frío ocupa el lugar dejado por
las masas de aire caliente. Este proceso se ve claramente en la siguiente animación.
[Animación Flash]
Un aprovechamiento adecuado de la energía eólica se basa en conocer la velocidad
máxima del viento (ya que no deberá ser inferior a 12 km/h ni superior a 65 km/h), así
como los cambios diurnos y nocturnos que sufren los vientos, los estacionales, los de
velocidad en función de la altura sobre el terreno, los ocurridos en periodos muy breves
de tiempo, y los valores recogidos en las estadísticas de las últimas décadas.
La optimización de la energía del viento se consigue a través de máquinas eólicas que
permiten su transformación en energía mecánica aprovechable de rotación, tanto para
accionar directamente máquinas como para producir energía eléctrica. El segundo
sistema de aprovechamiento es el más extendido y se conoce como aerogenerador,
que contiene un generador eléctrico con un sistema de control y la correspondiente
conexión a la red eléctrica.
En los aerogeneradores la energía del viento mueve una hélice y, a través de un
sistema mecánico, se hace girar el rotor de un generador, habitualmente alternador,
para producir energía eléctrica. A pesar de la modernidad relativa de los parques
eólicos, que comenzaron a desarrollarse en los años 80, la energía del viento se
viene aprovechando desde hace muchos siglos en diferentes aplicaciones como el
desplazamiento de barcos en alta mar o los molinos de viento.
En relación con el desarrollo de esta energía, destaca el cambio que se ha producido
en el panorama energético nacional puesto que supera todas las expectativas y supone
una reducción importante de las emisiones de gases contaminantes. España, tal y
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como veremos en la situación actual de la energía eólica, se ha convertido en uno de
los países que mayor energía eléctrica generan a partir del viento, y supera incluso a la
nuclear en cuanto a energía acumulada o potencial. Este desarrollo espectacular se ve
reflejado en los objetivos del Gobierno sobre el aprovechamiento de la energía eólica
para el año 2010, que han establecido la instalación de 20155 MW de potencia, más
del doble de lo instalado en 2005.
Si se dispusieran 6 aerogeneradores de 1.5 MW
2
de potencia cada uno por km en las zonas de
la superficie terrestre donde soplan los vientos
más fuertes, se obtendría una potencia eléctrica
equivalente a 55.000 millones de toneladas
de petróleo, lo que permitiría cubrir 8 veces la
demanda energética. El espacio ocupado por los
2
aerogeneradores equivaldría a 8 millones de km
con un total de casi 50 millones de turbinas, aunque
la superficie real sería bastante menor y equivaldría
a 0,00045 veces la superficie terrestre debido al
escaso espacio ocupado por cada aerogenerador en
un campo eólico.
Con este objetivo y el resto de los propuestos para las diferentes energías renovables,
el Gobierno trata de garantizar una estabilidad energética entre las diferentes fuentes
tanto renovables como no renovables. Algunos de los puntos sobre los que se está
investigando para mejorar este tipo de energía y continuar con la importante evolución
vivida hasta la actualidad, son mejorar la predicción de la producción, adaptar los
parques eólicos a las exigencias de la red eléctrica y encontrar soluciones al problema
del almacenamiento. Por otro lado, es necesario disponer de terrenos suficientes y
óptimos para duplicar el aprovechamiento energético, tal y como establece el Gobierno,
por lo que se deben sustituir las turbinas por otras más grandes y eficientes en lugar de
ocupar nuevos terrenos de forma incontrolada.
No hay que descuidar los impactos ambientales porque, aunque muy inferiores a la
explotación de recursos convencionales a través de centrales nucleares o térmicas, no
son despreciables. Entre otros, destacan el movimiento de tierras, la afección sobre las
aves, y la contaminación acústica. Bajo estas premisas, la producción de energía limpia
mediante aerogeneradores evita la emisión de miles de toneladas de CO2 procedentes
de centrales térmicas convencionales de combustión, que estarían a pleno rendimiento
en caso de no haberse desarrollado la tecnología eólica.
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2. evolución histórica
La energía del viento se utilizaba en el Antiguo Egipto, donde ya hacia el año 4000 a.C.
se aplicó en la navegación a vela. También se aprovechó de forma importante en el
desarrollo de los molinos, que se extendieron por Persia, Irak y China. Ciertas teorías
sitúan el origen de los molinos de viento en la Grecia Clásica y otras mantienen que
proceden de Asia y penetraron en Occidente con las Cruzadas y las invasiones árabes.
Hacia el siglo VIII llegaron a Europa, procedentes de los países asiáticos, grandes
molinos de eje horizontal. En los siglos XII-XIII se empezaron a emplear para la
elevación de agua y la molienda de grano en países como Turquía, Irán y Afganistán.
Se piensa que los molinos se instalaron en España en época del Califato de Córdoba,
sobre el siglo X. Otros estudios sitúan los primeros molinos de la Península en
Tarragona entre los siglos XIII y XIV. Posteriormente tuvieron usos muy diversos como
bombear agua en tierras bajo el nivel del mar, aserrar madera, la industria papelera,
la producción de aceite mediante prensado de semillas y, en general, la trituración de
gran variedad de materiales. En el siglo XIX se frena su uso a causa de la Revolución
Industrial y la utilización masiva de vapor, electricidad y carbón principalmente.
Sin embargo, en la segunda mitad del siglo XIX apareció el molino multipala tipo
americano, que se extiendió por todo el mundo para el bombeo de agua.
El norteamericano Charles F. Brush construyó en 1888 la que se ha considerado
primera turbina eólica para generar electricidad. Alcanzó 12 kW de potencia y su
principal característica fue un gigantesco rotor de madera compuesto por 144 palas.
A partir de este hito, la historia se centró en Dinamarca, donde los aerogeneradores
fueron adquiriendo un diseño más parecido al conocido en la actualidad. Aunque se
han desarrollado diferentes prototipos en Estados Unidos, Rusia, Francia, Alemania y
Reino Unido, se impone el estilo danés de tres palas con rotor a barlovento.
Durante el periodo de entreguerras evolucionó la industria aeronáutica, lo cual resulta
clave para la mejora de las palas y, en consecuencia, el mayor aprovechamiento de
la energía del viento. En principio se comenzaron a construir aerogeneradores de dos
palas e incluso se probó con una sola, pero los más rentables, que se emplean en la
actualidad, tienen tres palas.
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A principios de los años ochenta del siglo XX se instaló en California una gran cantidad
de pequeños aerogeneradores de 55 kW de potencia. En ese momento se desarrolló
en España un mapa eólico con su correspondiente potencial energético y se eligió
Tarifa como el lugar más idóneo para implantar esa incipiente tecnología. En 1982
se instaló allí el Mazinger, el primer aerogenerador de envergadura y tecnología
destacable de nuestro país, con 100 kW de potencia, un rotor de 20 metros de diámetro
y una torre de 20 metros de altura. El proyecto tuvo resultados muy positivos aunque
fue en 1985 cuando empezó a funcionar a pleno rendimiento.
En 1984 el Programa Energético UNESA-INI (PEUI), que había comenzado en los
años setenta, motivó la puesta en marcha en El Ampurdán (Gerona) del primer parque
eólico español conectado a la red de distribución general. El parque disponía de
5 aerogeneradores de 24 kW de potencia nominal, pero pasados unos años tuvo
que ser desmantelado debido a problemas técnicos y condiciones exigentes del
área donde estaba ubicado. En 1986 y 1989 se aprobaron los primeros Planes de
Energías Renovables, que impulsaron el desarrollo de parques eólicos como el de
Tarifa (Andalucía), Cabo de Creus (Cataluña), La Muela (Aragón), Ontalafia (Castilla-La
Mancha) y Estaca de Bares (Galicia).
En 1991 se aprobó un nuevo Plan Energético Nacional que contenía un Plan de Ahorro
y Eficiencia Energética (PAEE) que contemplaba incrementar la producción de las
energías renovables en casi 1,2 millones de toneladas equivalentes de petróleo durante
el período 1991-2000. De esta forma se pasó de una potencia eólica instalada en 1990
de 6,6 MW a 115 MW en 1995, y unos aerogeneradores infinitamente más potentes
y desarrollados que los diseñados diez años antes. En el año 2000 ya se encuentra
una potencia instalada de 2.292, lo que supone haber multiplicado por 13 el objetivo
marcado en 1990 de 175 MW.
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Energía solar y eólica / Energía Eólica / Módulo I. Introducción de los
recursos eólicos
U.D.2. Recursos eólicos y predicción
U.D.2. Recursos eólicos
1. energía del viento
El origen de los recursos eólicos, al igual que el resto de los recursos renovables, es el
Sol junto a factores como la inclinación y el desplazamiento de la Tierra en el espacio,
así como la distribución de los continentes y los océanos. Estos factores producen
el desigual calentamiento de la superficie terrestre y atmósfera y, en consecuencia,
que ascienda el aire más caliente y, por tanto, menos denso por la agitación de sus
moléculas, y su lugar sea ocupado por masas de aire más frías.
Un litro de aire pesa 1,225 g y su composición (sin
contaminantes, agua, sustancias en suspensión,
etc.) es: 78,08% de nitrógeno; 20,95% de oxígeno;
0,93% de argón; 0,03% de CO2; y 0,01% de metano,
ozono, neón, hidrógeno, dióxido de oxígeno, etc.
El viento es un fenómeno meteorológico producido por el movimiento del aire por
causas naturales, como la generación de vientos de carácter general debido al
desplazamiento del aire de zonas de alta presión a zonas de baja presión.
1.1. Vientos globales
Existe una serie de vientos de carácter global que circulan alrededor de todo el planeta
en la capa de la troposfera, donde tienen lugar todos los fenómenos meteorológicos
y el efecto invernadero. Los aspectos clave de estos vientos son la temperatura y la
diferencia de presión atmosférica, así como otros factores como la fuerza de Coriolis.
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En la zona más cálida del planeta, el ecuador, el viento cálido asciende a las capas
más altas de la atmósfera y se dirige hacia el Norte y hacia el Sur, pero en torno a los
30º de latitud, tanto en el hemisferio norte como en el sur, la fuerza de Coriolis descrita
impide que continúen su tránsito y se encuentran con una zona de altas presiones que
provoca que el viento comience el descenso. Al ascender los vientos en el ecuador
se genera un área de bajas presiones próxima a la superficie terrestre que atrae
los vientos del Norte y del Sur, por lo cual todos estos fenómenos influyen de forma
determinante en las direcciones de los vientos dominantes del planeta. Por otro lado,
en ambos polos existen altas presiones a causa del aire permanentemente frío. La
siguiente tabla muestra la dirección dominante de los vientos globales en función de la
latitud:
Por tanto, el conocimiento de las direcciones de los vientos dominantes es un factor
fundamental en la ubicación de cualquier instalación eólica, aunque también habrá que
tener en cuenta otros locales importantes. Los vientos globales se pueden encontrar
alrededor de los mil metros de altura, y es posible medir su velocidad mediante globos
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sonda. Al situarse a alturas tan importantes no se ven afectados por la superficie
terrestre, que influirá en mayor medida en los vientos de superficie o locales.
1.2. Vientos locales
Hay multitud de factores locales que influyen en las características de un viento
(intensidad, periodicidad, etc.) y le proporcionan carácter local. Por ejemplo, los vientos
de montaña, de valle o vientos marinos, que suelen darse hasta los cien metros de
altitud. Estos factores locales son principalmente el relieve del terreno, la rugosidad y la
altura.
La rugosidad hace referencia a la presencia en la superficie terrestre de cuerpos
que impidan la libre circulación y el desplazamiento de los vientos, como bosques
o viviendas que causarían turbulencias. La altura es otro valor importante en el
aprovechamiento de la energía eólica, ya que en caso de un terreno rugoso habrá que
construir aerogeneradores de gran altura para aprovechar la circulación de vientos
en las zonas más elevadas. Teniendo en cuenta estos dos factores, puede resultar
de enorme utilidad calcular la velocidad del viento en función de la altura, siempre y
cuando sean superficies más o menos uniformes, mediante la siguiente fórmula:
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Por tanto, las condiciones climáticas locales también influyen en los vientos
locales, y es necesario considerarlos con los globales para conocer el potencial de
aprovechamiento de una zona determinada. En zonas donde los vientos globales no
presentan una importante fuerza o energía, los locales pueden llegar a dominar los
regímenes de viento.
Brisa marina
Este fenómeno tiene lugar debido al diferente calentamiento al que se ven sometidas
las capas de aire en contacto con la tierra y con el mar. Mientras el Sol calienta, la
temperatura de la tierra aumenta más que la del mar, y el aire en contacto con la tierra,
más caliente, asciende y genera una zona de bajas presiones en la superficie terrestre
que atrae el aire más frío en contacto con el mar. Se genera así la brisa marina.
Durante el tránsito entre el día y la noche, al anochecer, las temperaturas de la tierra
y del mar se igualan y se produce un periodo de calma. En cambio, por la noche se
invierte el proceso y los vientos soplan en sentido contrario, aunque no adquieren tanta
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velocidad debido a que las diferencias de temperatura entre la tierra y el mar no son tan
importantes.
Vientos de montaña
Los vientos de las cordilleras suelen generarse en las laderas que reciben la radiación
solar, en las orientadas al Sur en el hemisferio norte y las orientadas al Norte en el
hemisferio sur. Durante el día se calienta la superficie de la ladera que recibe los rayos
solares y el viento asciende a causa de la poca densidad del aire más próximo al suelo
hasta la cima a lo largo de la ladera. Por la noche la dirección del viento se invierte y el
aire desciende a lo largo de la ladera al haberse enfriado y presentar mayor densidad.
Algunos ejemplos son el fhon de los Alpes o el zonda en los Andes. Otros vientos
locales destacables son el siroco, que procede del Sáhara y se dirige al Mediterráneo, y
el mistral, que sopla a lo largo del valle del Ródano hacia el Mediterráneo.
2. velocidad del viento
Además de la dirección de los vientos, que se mide con una veleta en los
aerogeneradores y los parques eólicos, es importante tener en cuenta el factor
velocidad, medido con un anemómetro. El aprovechamiento energético no se produce
a cualquier velocidad de viento, ya que es necesario alcanzar una velocidad mínima
y no sobrepasar un límite a partir del cual se pararía el aparato o la instalación. Cada
aparato tiene su rango de funcionamiento y aprovechamiento particular. Todavía se
siguen empleando anemómetros que se basan en un eje vertical y tres pequeños cazos
que captan el viento, y se registran las revoluciones por segundo mediante tecnología
electrónica. Normalmente estos anemómetros tienen incorporada una veleta, tal y como
se ve en el dibujo, que señala la dirección del viento.
[Animación Flash]
En el mercado también podemos encontrar anemómetros que funcionan con
ultrasonidos o rayo láser, y calculan la velocidad del viento por el desfase del sonido
o la luz reflejada por las moléculas de aire. Una de las principales ventajas de los
sistemas no mecánicos es que sufren menos con las inclemencias del tiempo, sobre
todo a causa del hielo y los temporales, pero siguen empleándose en gran medida
los anemómetros tradicionales, con tres pequeños cazos, y es posible incorporar un
sistema eléctrico de calentamiento en zonas más frías.
Debemos de tener en cuenta que el anemómetro resulta útil porque informa de la
conveniencia de orientar el rotor del aerogenerador frente al viento y ponerlo en
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funcionamiento. Pero esta simple función puede causar importantes pérdidas si la
medición no es precisa, por lo que el calibrado, el buen estado y la buena calidad del
anemómetro son factores fundamentales para el buen aprovechamiento de la energía
eólica y no se debe desestimar su relevancia.
Antes de instalar un aerogenerador o parque eólico hay que realizar las mediciones
necesarias que proporcionen información de garantía sobre el potencial de
aprovechamiento eólico de la instalación. El anemómetro y la veleta suelen situarse
sobre un mástil cilíndrico de escaso grosor y de altura similar al buje de los aparatos,
de forma que el propio mástil no altere la velocidad del viento incidente. Así se
consiguen datos fiables sobre la energía potencial aprovechable por la futura
instalación.
Estos aparatos de medida tienen incorporado un pequeño ordenador, que funciona
con batería, y registra en un chip electrónico las velocidades y la dirección del viento.
Periódicamente es necesario recoger el chip con la información e instalar otro virgen. Al
igual que el anemómetro y la veleta, el ordenador puede calentarse eléctricamente en
lugares de temperaturas muy frías.
U.D.2. Predicción y aprovechamiento energético
1. rosa de los vientos
Una vez expuestas la velocidad y la dirección de los vientos, es importante aclarar
que la rosa de los vientos proporciona una información de gran utilidad sobre las
velocidades y la frecuencia de modificación de las direcciones del viento, y se diseña a
partir de datos meteorológicos recogidos de ambos factores.
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Normalmente la rosa se divide en doce sectores que corresponde a la división de los
360º del horizonte en sectores de 30º cada uno. Las cuñas más exteriores (que son
las más amplias) indican la frecuencia relativa de cada una de las doce direcciones del
viento y, por tanto, el porcentaje de tiempo que sopla desde esa dirección. La siguiente
cuña más interior ofrece el mismo dato pero multiplicado por la media de la velocidad
del viento en esa dirección en particular y, por tanto, indica el porcentaje que aporta
cada sector en cuanto a la velocidad media. La cuña más interior aporta la misma
información que la primera pero multiplicada por el cubo de la velocidad del viento en
cada sector. Si tenemos en cuenta que la energía del viento varía con el cubo de su
velocidad, este dato es el más relevante ya que informa de la energía contenida en el
viento que se da en cada sector.
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En el dibujo anterior vemos claramente que la mayor energía del viento procede del
sudoeste, aunque está bastante repartido en varias direcciones.
Lo más normal es que las zonas próximas al área analizada no presenten velocidades
y direcciones muy diferentes y, por tanto, la rosa de los vientos no sea muy desigual.
Entonces se podría hacer una adecuada extrapolación próxima a la realidad, pero en
muchos otros casos sorprenden las importantes diferencias entre áreas contiguas,
sobre todo cuando intervienen rugosidades, montañas o valles, que pueden variar las
direcciones de vientos predominantes en zonas cercanas.
Todo lo expuesto sobre las rosas de los vientos indica su importante utilidad a la hora
de escoger el emplazamiento y la orientación adecuada de los aerogeneradores. Es
necesario centrarse especialmente en las direcciones desde las cuales llegan los
vientos con mayor energía. También conviene aclarar que puede haber variaciones
destacables en los datos tomados de un año a otro, por lo que se aconseja contar con
datos fiables de periodos más largos que un año.
En España existe una normativa referida a los parques eólicos que exige llevar a cabo
una predicción de energía e informar al mercado energético. Por ello contamos desde
el 2004 con sistemas meteorológicos de predicción que se perfeccionan continuamente
y nos informan de los vientos que soplan en las diferentes zonas. En la actualidad se
utilizan varios sistemas de predicción aplicados a diversos parques eólicos, además de
la información proporcionada por la Agencia Estatal de Meteorología.
En Europa destaca el proyecto ANEMOS, cuyo principal reto ha sido desarrollar
modelos avanzados de predicción que mejoren en gran medida las herramientas con
las que se cuenta, prestando especial interés en situaciones de terrenos complejos,
condiciones climáticas difíciles y parques marinos, ya que en este último caso no
se dispone de sistemas propios de predicción. Todo ello permitirá que mejore la
aceptabilidad de la energía eólica en los sistemas eléctricos. Otro objetivo importante
ha sido integrar los diferentes modelos predictivos en una plataforma software común
para realizar predicciones en tiempo real en un importante número de parques eólicos
que se consideran representativos en función de la orografía, las condiciones climáticas
o la diversidad tecnológica.
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2. cantidad de energía que posee el
viento
Los vientos generados en la Tierra constituyen el 2% de la energía que llega del Sol
y que se transforma en energía cinética, que posteriormente puede ser convertida
en energía eléctrica. El viento impacta sobre las palas de una aeroturbina y se crea
un trabajo mecánico de rotación que mueve a su vez un generador que produce
electricidad. Los tres aspectos que determinan la energía de un viento antes de pasar
por el rotor son: velocidad, densidad del aire y área de captura por el rotor en función
de su diámetro.
De estos factores, la velocidad del viento incidente es clave ya que la energía cinética
se incrementa proporcionalmente al cubo de la velocidad a la que se mueve. Por
tanto, si la energía cinética se triplica, la energía será 27 veces mayor. Respecto a
la densidad, la energía que posee el viento se incrementa proporcionalmente a la
masa por unidad de volumen de aire que, tal y como se ha comentado, en condiciones
normales es de 1,225 kg por metro cúbico. De esta forma, cuando el aire se enfríe su
densidad será mayor y transferirá más energía al aerogenerador. En cambio, cuando el
aire se caliente o tenga más humedad, pesará menos al ser menos denso y transferirá
menos energía a la turbina.
Teniendo en cuenta condiciones normales, es decir, presión atmosférica normal a 15ºC,
un metro cúbico de aire pesa 1,225 kg. Si tomamos como ejemplo un aerogenerador
de 1 MW con un rotor de 54 metros de diámetro como el de la siguiente animación,
el cilindro de aire de un metro de espesor que pasaría a través del rotor pesaría 2,8
toneladas, por tanto, 2.300 veces los 1,225 kg ya que el área de captura es de 2.300
metros cuadrados.
[Animación Flash]
Respecto al área de captura, interesa tomar la máxima cantidad de aire en movimiento
ya que en función de ello será mayor la energía cinética. Por tanto, el área de
captura del rotor es un factor fundamental que determina cuánta energía es posible
que capte un aerogenerador. Debido a que el área de captura del rotor aumenta
proporcionalmente al cuadrado del diámetro del rotor, un aerogenerador que tenga un
rotor el doble de grande aprovechará cuatro veces más energía.
La animación anterior no es fiel a la realidad porque la energía que transporta el cilindro
que atraviesa el rotor se disipa parcialmente antes de llegar a él debido a que parte del
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viento se desvía antes de alcanzar el plano del rotor. Además, la energía, la velocidad
y la dirección del cilindro no son iguales una vez que el aire ha atravesado el plano del
rotor puesto que presenta menor energía, menor velocidad y un volumen mayor del
cilindro de aire ya deformado.
También es importante destacar que la presión del cilindro de aire, que potencialmente
se aprovecharía, se incrementa conforme se aproxima al rotor, ya que éste y las palas
funcionan como una barrera. Nada más atravesar el plano del rotor, la presión decae y
se va recuperando paulatinamente a medida que el aire se aleja de la parte posterior
del rotor. Esta información será de gran utilidad al estudiar los parques eólicos y la
ubicación de los aerogeneradores.
En la siguiente animación se aprecia claramente la modificación de las condiciones
del viento una vez que ha atravesado el plano del rotor, y se diferencia entre el viento
incidente, cargado de energía, y el viento residual, con menor energía, velocidad y
mayor volumen en la parte posterior del rotor.
[Animación Flash]
Los aerogeneradores son capaces de aprovechar alrededor del 40% de la energía
del viento, un porcentaje importante teniendo en cuenta que, como máximo, y en
teoría, sería aprovechable un 59%. Lógicamente, si se empleara el 100% de la energía
del viento, éste se pararía al pasar por el área de captura. Uno de los factores más
importante en cuanto a la pérdida de la energía que llega al rotor es su transformación
en el propio aerogenerador. La cuantificación de la energía antes de incidir sobre el
rotor es un cálculo fundamental para su adecuado aprovechamiento, y se consigue a
través de la siguiente fórmula:
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recursos eólicos
Recuerda estos conceptos
¿Cómo se genera el viento?
Funcionamiento de un aerogenerador 1
Veleta
Llegada de viento a aerogenerador
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recursos eólicos
Resumen
Ejercicio. Conceptos sobre energía eólica
Este recurso es de tipo Práctica.
Autoevaluación
Pregunta 1:
Para aprovechar de forma adecuada la energía eólica no es necesario conocer
exactamente la velocidad máxima del viento.
•
Verdadero
•
Falso
Respuesta correcta: Falso
Pregunta 2:
Los parques eólicos comprenden un número determinado de aerogeneradores
que ocupan un terreno común.
•
Verdadero
•
Falso
Respuesta correcta: Verdadero
Pregunta 3:
Los aspectos fundamentales de los vientos globales son la temperatura, la
diferencia de presión atmosférica y la fuerza de Coriolis.
•
Verdadero
•
Falso
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Pregunta 4:
El fhon de los Alpes, el zonda en los Andes, el siroco y el mistral son tipos de
aerogeneradores.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 5:
En los parques eólicos la dirección de los vientos se mide con un anemómetro, y
la velocidad con una veleta.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 6:
La rosa de los vientos proporciona una información de gran utilidad sobre las
velocidades y la frecuencia de modificación de las direcciones del viento.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 7:
Los aerogeneradores son capaces de aprovechar casi el 100% de la energía del
viento.
•
•
Verdadero
Falso
Pregunta 8:
El efecto Coriolis es un fenómeno que tiene lugar debido a la rotación de la
Tierra.
•
•
Verdadero
Falso
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Pregunta 9:
La rugosidad hace referencia a la presencia en la superficie terrestre de cuerpos
que impidan la libre circulación y el desplazamiento de los vientos.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 10:
Para conocer la velocidad máxima del viento es importante tener información de
los cambios ocurridos en periodos muy breves de tiempo, así como de valores
recogidos en las estadísticas de las últimas décadas.
•
Verdadero
•
Falso
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Módulo II. Funcionamiento de aerogeneradores
y parques eólicos
U.D.1. Tecnología de aerogeneradores
1. funcionamiento de un aerogenerador
A continuación presentamos una animación muy completa que describe las diferentes
partes de un aerogenerador.
[Animación Flash]
2. localización
Un lugar adecuado para situar el aerogenerador es una colina. El viento, al encontrar
dicho accidente geográfico, tiende a ascender y, cuando se comprime, gana velocidad,
con lo que aumenta la creación de electricidad en el aerogenerador. La colina debe
tener una pendiente suave ya que en caso contrario se producen turbulencias e
inestabilidades en el viento que dificultan su aprovechamiento.
Normalmente la hélice se sitúa de tal forma que el viento la encuentre antes de
impactar con la torre, para evitar las turbulencias que se producirían en caso de que
el rotor se ubicara detrás. Sin embargo, a pesar de no estar muy extendidos, existen
aerogeneradores con hélices situadas en la parte posterior de la torre. Por tanto,
aunque el modelo de aerogeneradores de eje horizontal con rotor tripala a barlovento
es el más extendido en la actualidad, también hay otro tipo de turbinas como los
aerogeneradores monopala, bipala, tripala o multipala, y los aerogeneradores con rotor
a sotavento, cuya pala se encuentra en la parte posterior de la góndola.
3. tamaño y energía generada
La cantidad de energía eléctrica producida depende fundamentalmente de la velocidad
de los vientos y del diámetro del rotor, es decir, de su área de captura. El doble del
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diámetro del rotor supone un área de captura cuatro veces mayor y, por tanto, también
cuatro veces más potencia disponible. Lógicamente no se instalarán aerogeneradores
con un diámetro de rotor importante en lugares con velocidades bajas de viento ya que
no se conseguiría el rendimiento óptimo de la máquina. Por tanto, el tamaño del rotor
y de la turbina en general deberán corresponderse con la situación concreta de cada
emplazamiento y de sus vientos.
Respecto a la elección del tamaño de los aerogeneradores, hay que tener en cuenta
algunas ventajas que presentan las turbinas de mayor tamaño, como mayor capacidad
de producción a un coste proporcionalmente menor. Por otro lado, los pequeños
aerogeneradores tienen ventajas respecto a los de mayor tamaño en cuanto a la
dificultad para, según qué redes locales, recibir y gestionar la producción eléctrica de
un gran aparato; menores variaciones en energía vertida a la red; menor impacto visual
y menor coste de acondicionamiento de carreteras para transportar sus componentes.
4. instalación de un aerogenerador
Una vez presentadas las principales partes de un aerogenerador, vamos a conocer
su proceso de instalación teniendo en cuenta que su mayor complejidad radica en el
transporte, la manipulación y el montaje de piezas de gran tamaño.
[Animación Flash]
5. control de la potencia
Actualmente los aerogeneradores más extendidos de eje horizontal han sido diseñados
para funcionar de forma adecuada con velocidades medias del viento, que pueden
variar entre 3 y 25 m/seg. La primera se denomina velocidad de conexión; y la
segunda, velocidad de corte. No es habitual fabricar aerogeneradores capaces de
aprovechar velocidades superiores a estos valores debido a que es muy improbable
que trabajen con ellas. De esta forma, el aerogenerador comienza a producir
electricidad cuando la velocidad del viento supera la velocidad de conexión y, conforme
va aumentando la velocidad, la potencia que se genera también es mayor.
Por otro lado, también es fundamental controlar velocidades excesivas del rotor
para evitar situaciones de emergencia, en el caso de vientos demasiado fuertes, por
pérdida de la estabilidad del aerogenerador o fallo mecánico. Asimismo, es necesario
un sistema de control de las velocidades de rotación para que, en caso de vientos
excesivamente fuertes que podrían poner en peligro la instalación, haga girar las palas
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de la hélice de tal forma que presenten una oposición mínima, con lo que la hélice
se detendría. Este mecanismo se considera activo ya que el controlador envía a las
palas la orden de que giren los grados necesarios para que se sitúen en la posición
que interese en cada momento, según la potencia generada sea demasiado elevada
o demasiado baja. Este mecanismo de cambio de ángulo de las palas frente al viento
suele funcionar mediante un sistema hidráulico. Una de las ventajas del sistema activo
frente al pasivo, que describiremos a continuación, es mayor control de la potencia
producida, lo que permite trabajar a la potencia nominal con diferentes velocidades de
vientos.
Para aerogeneradores de gran potencia, algunos tipos de sistemas pasivos utilizan
características aerodinámicas de las palas, que hacen que, aun en condiciones de
vientos demasiado fuertes, puedan presentar mínima oposición al viento y evitar
situaciones de riesgo. En este caso las palas se encuentran unidas al rotor según
un ángulo fijo de diseño y son capaces de aprovechar el máximo de energía del
viento hasta un momento determinado, a partir del cual la propia pala se enfrentará
al viento en una posición que evite riesgos de daños mecánicos aprovechando sus
características aerodinámicas. Este sistema pasivo tiene la ventaja de no requerir
complejos sistemas hidráulicos y electrónicos sensibles a posibles fallos o averías.
6. el ruido como factor de diseño
El ruido es uno de los factores ambientales que se tienen muy en cuenta en el diseño
y el mantenimiento de un parque eólico. Su origen radica en aspectos mecánicos o
aerodinámicos de la turbina. El ruido mecánico puede proceder principalmente de la
transmisión en los ejes, la multiplicadora o el generador. Hace años se consideraba
un problema ambiental, pero en la actualidad se ve como una oportunidad de mejora
porque se ha reducido de forma considerable el ruido producido por estos elementos.
La ingeniería ha desarrollado multiplicadoras especialmente diseñadas para el sector
eólico que utilizan materiales más flexibles que producen una menor fricción y, por
tanto, menos ruido. Otros de los aspectos mejorados son el aislamiento de la máquina,
así como impedir que las vibraciones de las diferentes partes del aerogenerador entren
en resonancia y transmitan y amplifiquen el ruido.
El impacto del viento con un objeto genera un ruido determinado, y el control del
ruido aerodinámico consiste en mitigar o reducir, en la medida de lo posible, este
ruido y las vibraciones. El mayor o menor ruido aerodinámico depende en gran parte
de la velocidad de giro y el diseño de las palas, ya concebidas en función de estos
factores. En general, el ruido es un sonido silbante que se puede apreciar cerca de
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los aerogeneradores, incluso a bajas velocidades de giro, por lo que el diseño de las
puntas de las palas es vital porque la velocidad en este punto es superior a la de la
base de la pala.
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Energía solar y eólica / Energía Eólica / Módulo II. Funcionamiento de
aerogeneradores y parques eólicos
U.D.2. Parques eólicos y sistemas eólicos aislados
U.D.2. Parques eólicos
1. introducción
Entendemos por parque eólico un conjunto de aerogeneradores que se utilizan
normalmente para producir energía eléctrica. Los parques se ubican en la tierra o en
el mar y, a pesar de que los terrestres están mucho más extendidos, las expectativas
de crecimiento y desarrollo de los parques marítimos son muy importantes, tanto por
potencial eólico como tecnológico.
Multitud de factores influyen en la cantidad de energía que proporciona un parque
eólico. Destacan el diseño, la situación y la eficiencia de las turbinas, así como su
capacidad de adaptarse a las variaciones de dirección y velocidad de los vientos.
Los parques eólicos proporcionan distinta cantidad de energía dependiendo de las
diferencias de diseño, situación de las turbinas, y porque los antiguos modelos de
turbinas eran menos eficientes y capaces de adaptarse a los cambios de dirección y
velocidad del viento.
Los parques eólicos pueden tener un número muy variable de aerogeneradores en
función de la superficie y de las características del viento en la zona. Todo ello indica la
importancia de elaborar un estudio previo, con una duración superior a un año, a través
de veletas, anemómetros y otros equipos eólicos que permiten diseñar rosas de los
vientos que indican las direcciones predominantes y su velocidad.
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Por tanto, tan sólo se seguirá adelante con el proyecto en el caso de que esté
demostrada su viabilidad económica y ambiental. Los parques eólicos han tenido un
gran desarrollo en Europa y Estados Unidos, pero Alemania es el país con mayor
número, y Estados Unidos dispone de los más grandes en cuanto a potencia instalada.
2. localización
La expresión cizallamiento del viento se refiere al fenómeno de descenso de
la velocidad del viento conforme se aproxima a la superficie terrestre. Resulta
fundamental en la concepción de los aerogeneradores, ya que las velocidades
del extremo de la pala de un gran aerogenerador en el punto más alto pueden ser
10 m/seg, y en el punto más bajo, en cambio, pueden rondar los 8 m/seg. Esta
importante diferencia de fuerzas que actúan simultáneamente sobre el rotor generaría
inestabilidades si no se tuvieran en cuenta en el diseño de los aparatos.
Para reducir la inestabilidad lo máximo posible será conveniente evitar grandes
pendientes, acantilados, etc. que creen turbulencias y sometan el aerogenerador
a fuerzas muy dispares, ya que se incrementa la dificultad de aprovechamiento
energético. En España disponemos de muchos kilómetros de costa y ya es una
realidad la instalación de aerogeneradores en ellas. Se aconseja situarlos próximos a la
costa, sobre colinas, pero no en el acantilado.
[Animación Flash]
El emplazamiento adecuado de un parque eólico, además de las condiciones
climáticas, influirá de forma determinante en la variación de velocidades del viento y,
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por tanto, en el aprovechamiento energético. La rugosidad del terreno y la presencia
de obstáculos determinan en gran medida la variación de velocidades. El diseño de
los aerogeneradores tiene en cuenta factores como la inercia del rotor para compensar
parcialmente variaciones bruscas de velocidades de viento.
Obstáculos como los edificios o los árboles también pueden causar importantes
turbulencias y variaciones de viento, y por lo tanto es necesario diferenciar entre los
inflexibles y opacos al paso del aire (como los edificios) y los que permiten el paso
parcial del viento y crean menores turbulencias (masas arbóreas). Los obstáculos de
zonas más cercanas a 1,5 km de los aerogeneradores deberían tenerse en cuenta a la
hora de escoger el emplazamiento de un parque eólico, dependiendo lógicamente de
su altura.
También se producen variaciones considerables de la velocidad del viento y
turbulencias entre el día y la noche debido a que en las horas centrales del día son
mayores las diferencias de temperatura entre las zonas continentales y las marinas,
y la velocidad del viento también es superior durante el día. Este fenómeno coincide
con una mayor demanda energética a lo largo del día, lo cual es una de las grandes
ventajas de la energía eólica: máxima generación en periodos de máxima demanda.
En la elección del emplazamiento habrá que tener en cuenta factores climáticos como
la presencia de fuertes tormentas, que llevan asociadas velocidades y direcciones
cambiantes de vientos e importantes turbulencias. Son factores muy negativos para el
aprovechamiento energético y para el funcionamiento adecuado de los componentes
mecánicos de un aerogenerador.
El aprovechamiento energético de la turbina supone que el viento que la atraviesa
transporte menos energía y se produzca una variación de su velocidad y dirección,
creando las llamadas turbulencias. Generadas por las propias turbinas, son un factor de
gran interés en el diseño de un parque eólico. Es necesario que los aerogeneradores
estén distribuidos en determinadas posiciones y distancias para que disminuyan el
efecto de las turbulencias.
Aplicando el sentido común, se llega a la conclusión de que, cuanto más alejados
estén los aerogeneradores entre sí en la dirección del viento dominante, mayor será el
aprovechamiento energético y menos les afectarán las turbulencias que generan ellos
mismos. Por otro lado, el diseño del parque se tendrá que ajustar al terreno disponible,
a su orografía, a la conexión a la red eléctrica, etc. En todo caso, la pérdida de energía
debida a las turbulencias de los aerogeneradores no debería ser superior al 5%. Sin
ánimo de generalizar, ya que no hay reglas fijas y definitivas, la distancia entre las
turbinas en un parque eólico debería ser entre 6 y 9 veces el diámetro del rotor en la
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dirección del viento dominante, y entre 4 y 5 en la dirección perpendicular a los vientos,
tal y como se ve en la siguiente imagen.
Otro emplazamiento adecuado para instalar un aerogenerador es disponer el
aerogenerador entre dos obstáculos, de forma que el viento se comprime, acelera su
velocidad al pasar entre ellos y facilita un mayor aprovechamiento energético.
[Animación Flash]
Se evitarán emplazamientos como el descrito que presente turbulencias importantes,
por lo que es necesario buscar obstáculos no demasiado escarpados, ya que lo que se
gana por efecto de la compresión del aire se podría perder a causa de las turbulencias.
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En la búsqueda de emplazamientos adecuados podremos hacer uso de rosas de
vientos que hayan registrado datos de entre 20 y 30 años, así como de resultados de
otros parques que puedan funcionar en la zona y que garanticen una información fiable.
La multiplicación en España de los parques eólicos ha hecho proliferar la información,
y la fiabilidad en el acierto del emplazamiento también es mucho mayor que hace unos
años.
En resumen: es necesario buscar emplazamientos de baja rugosidad en la dirección
del viento dominante, zonas amplias en dicha dirección y, a poder ser, colinas que
provoquen una aceleración del viento. Fuentes de información importantes son las
rosas de viento y la documentación de parques eólicos cercanos.
Otro aspecto que condiciona la localización del parque eólico es la conexión a la red
eléctrica, debido a la dificultad y el elevado coste de transportar la electricidad a lugares
donde se encuentre la conexión a la red principal. Los transformadores se encargan
de convertir la electricidad a alta tensión para que pueda ser vertida a la red. Las
características del suelo y la posibilidad de su uso son factores limitantes, puesto que
hay que considerar si es apto para cimentar los aerogeneradores y para construir vías
de acceso y paso de camiones de transporte y vehículos del personal que trabaje en el
parque.
U.D.2. Energía eólica marina
1. ventajas y desventajas de la energía
eólica marina
En la actualidad el desarrollo de los parques eólicos marinos se encuentra en una fase
inicial. Aún se han instalado pocos y su potencia es muy inferior a la de los terrestres.
Sin embargo, distintos estudios y evaluaciones reflejan un potencial de desarrollo
muy importante y ya hay grandes proyectos, en el Norte de Europa, que apuntan al
despertar de esta energía.
[Animación Flash]
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2. situación en España
A finales del año 2008 se adoptó un plan de acción europeo en relación a la energía
eólica marina a través de la Comunicación "Energía eólica marítima: acciones
necesarias para alcanzar los objetivos de política energética para el año 2020 y los
años posteriores". Este plan de acción trata de establecer un marco coherente de
crecimiento de esta energía, ya que en la actualidad los proyectos de energía eólica
marítima propuestos o en fase de desarrollo en 18 países europeos (15 de los cuales
son Estados miembros) tienen capacidad para generar más de 100 gigavatios, lo que
evitaría la emisión de 200 millones de toneladas de dióxido de carbono al año. En
España, se está investigando la explotación de la energía eólica marina de forma que
sea una realidad próxima, como ocurre ya en países como Dinamarca. Bien es cierto
que España tiene ciertas desventajas para potenciar este tipo de energía frente a los
países del Norte de Europa, puesto que la importante profundidad de la plataforma
continental dificulta la instalación de parques eólicos marinos.
A pesar de este inconveniente. se estima que el 43% del litoral español es apto para
instalar parques eólicos marinos, y es posible alcanzar el 80% si tenemos en cuenta
zonas restringidas por cuestiones principalmente medioambientales o de tránsito
marino. En nuestro país se considera necesario que los parques eólicos se instalen a
una distancia superior a los 8 kilómetros de la costa y lejos de zonas ecológicamente
protegidas, y se propone el año 2010 como punto de partida para la construcción del
primer parque eólico marino.
La principal ventaja con la que cuenta España son sus casi 8.000 kilómetros de
costa. Algunos problemas, en relación con los parques terrestres, son inversiones
iniciales importantes, así como dificultades logísticas, tecnológicas y administrativas.
Muchos de estos inconvenientes son los responsables de que tan sólo Dinamarca haya
desarrollado con garantías esta tecnología.
El Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y
Marino ha establecido un mapa con zonas aptas,
zonas con condiciones y zonas de exclusión, para
la instalación de parques eólicos marinos, de forma
que los inversores dirijan sus esfuerzos y proyectos
en la línea marcada por el Gobierno.
Las zonas de exclusión suman el 13,3% de la costa española, y están constituidas
por los 8 primeros kilómetros mar adentro, zonas protegidas, yacimientos o tránsito
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marítimo. Las zonas con condiciones suponen el 43,9%, y deberán tener en cuenta
condiciones como zonas de paso de aves marinas, zonas protegidas por presencia
de especies amenazadas, servidumbres aeronáuticas o el patrimonio submarino
arqueológico. Son zonas aptas el 42,8%, y en ellas no se ha encontrado ninguna
incompatibilidad. Por tanto, los principales factores que marcarán la idoneidad de los
emplazamientos serán los aspectos ambientales, la aceptación social, las actividades
socioeconómicas presentes y la posibilidad de verter la electricidad a la red general.
Las condiciones eólicas marinas tienen grandes ventajas respecto a las terrestres,
como es su baja rugosidad, que existe a causa de las olas, pero la ausencia de
obstáculos y la superficie marina son condiciones óptimas para el aprovechamiento
eólico. Esta baja rugosidad favorece que el cizallamiento del viento también sea menor
que en la superficie terrestre debido a que la diferencia en las velocidades del viento
a algunas alturas también es menor y, por tanto, no son necesarias turbinas de tanta
altura. Además, la ausencia de obstáculos, la baja rugosidad y las diferencias de
temperaturas menos acusadas a diferentes alturas, reducen las turbulencias y los
daños mecánicos que pueden sufrir las turbinas, con lo que se prolonga su vida media.
Además, la experiencia en aspectos de degradación de componentes por corrosión
en las plataformas petrolíferas demuestra que las cimentaciones de acero bajo el mar
podrían llegar a tener una vida media de 50 años.
En España se ha establecido que la potencia mínima de los parques eólicos marinos
será de 50 megavatios y ya se han recibido presolicitudes de varias compañías para
promover este tipo de parques. Entre todas se superan los 7.300 megavatios. Los
ejemplos conocidos en Dinamarca vienen a demostrar que la energía eólica marina es
cada vez más competitiva frente a otros métodos de producción energética, de mayor
tamaño y capacidad de producción de las turbinas. Por otro lado, el abaratamiento de
las cimentaciones y un mayor conocimiento del comportamiento de las condiciones
eólicas marinas son factores que han permitido esta mejora.
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U.D.3. Aplicaciones y usos
1. microgeneradores eólicos
El año 2006 fue el año del despertar en cuanto a la comercialización de
microgeneradores eólicos se refiere, destinados a viviendas particulares y con
el objetivo de cubrir el gasto de un porcentaje cercano al 30% en el consumo de
electricidad. Estos aparatos se encuentran ya al alcance de los usuarios y disponen
de manual de instalación, garantía, etc. como cualquier electrodoméstico casero. El
desarrollo de estos equipos ha supuesto una revolución que viene a complementar
otros sistemas ya extendidos de uso doméstico, como son las placas solares.
La posibilidad de conexión a la red de estos microaerogeneradores, que no superan los
10 kW, permite que se consuma energía de la red tan sólo cuando resulta insuficiente
la propia que se genera a través de este sistema. Así, en periodos de máxima
irradiación solar se podrían emplear los sistemas solares y eólicos (en caso de que
la fuerza del viento fuera suficiente), y en periodo nocturno sería posible continuar
generando electricidad a través de la fuerza del viento. Hasta el momento el coste
de estos equipos es importante, pero las ayudas concedidas por muchos Gobiernos
para su instalación y la subida continuada de la factura a causa de los recursos
convencionales (gas, carbón, etc.) hacen que esta tecnología y estas inversiones sean
cada vez más competitivas.
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2. molinos multipala para bombeo de
agua
Estos equipos se emplean para la extracción del agua del subsuelo, aplicación
bastante extendida en lugares con vientos no racheados suaves con velocidades
medias entre 3 y 8 m/seg. Los molinos multipala se usan principalmente en casos que
no requieren grandes cantidades de agua ya que, debido a su baja potencia, no son
capaces de trabajar con caudales importantes o extraer agua de mucha profundidad.
Su uso más extendido corresponde a actividades ganaderas lejos de cursos de agua y
con necesidades bajas de este recurso.
3. obtención de hidrógeno
El hidrógeno es el combustible que revolucionará en un futuro próximo el mercado
energético mundial. Para su obtención es necesaria gran cantidad de energía, por lo
que se investiga la posibilidad de que sea la energía limpia o renovable la encargada
de facilitarlo. Dentro de las limpias destaca la eólica, que podría aportar la energía
suficiente para, a través de un proceso de electrólisis, extraer hidrógeno del agua. De
esta forma, en periodos de viento y aprovechamiento de energía eólica se obtendría
hidrógeno y podría almacenarse en periodos de ausencia de viento. Posteriormente, la
Página 41 de 180
pila de combustible permitiría la transformación del hidrógeno en electricidad para las
aplicaciones necesarias. Los principales problemas de este proceso son:
•
•
•
Eficiencia termodinámica baja del proceso de conversión.
Necesidad de elevada energía para el proceso de producción de hidrógeno.
Problemas de almacenamiento y transporte.
4. proceso de desalinización
Esta aplicación se encuentra en proceso de investigación y existen ya varios proyectos.
El proceso de desalinización requiere un aporte importante de energía, con los
impactos ambientales que ello conlleva en caso de que las fuentes de energía sean los
combustibles fósiles: emisiones de CO2, transporte de los combustibles, etc. Por tanto,
el uso de energías renovables en este proceso facilitaría en gran medida la actividad de
la desalinización.
La principal limitación de la energía eólica es su falta de constancia en la producción,
por lo que debería combinarse con otras fuentes de energía para crear sistemas
híbridos de producción. Éstos pueden consistir en la combinación de la energía eólica
y combustibles convencionales, o la utilización de la energía eólica para el bombeo y
el almacenamiento en altura de agua y aprovechar la fuerza potencial del agua para
generar energía eléctrica. Otra de las aplicaciones en estudio es el bombeo de agua
mar adentro mediante el aprovechamiento de la energía eólica.
A lo largo del 2009 se han finalizado todas las
contrataciones para la construcción de la central
hidroeólica en la isla de El Hierro, que tiene por
objetivo comenzar a producir a finales del 2010 y
cubrir el 100% de la demanda energética de la isla
mediante energías renovables.
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Llegada de viento a aerogenerador 2
Funcionamiento de un aerogenerador 2
Parque eólico
Ventajas y desventajas de energía eólica
Instalación de un aerogenerador
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Resumen
Juego: Cruzando el río
Autoevaluación
Pregunta 1:
No todas las torres disponen de una escalera en su interior.
•
•
Verdadero
Falso
Pregunta 2:
Las torres tienen luz natural, y por eso no es fundamental que dispongan de
iluminación.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 3:
El generador se encarga de transformar la energía mecánica en energía eléctrica.
•
•
Verdadero
Falso
Pregunta 4:
Página 44 de 180
En el generador no es necesario un sistema de refrigeración debido a que no
sufre calentamientos.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 5:
Las condiciones eólicas marinas tienen grandes ventajas respecto a las
terrestres, como es su baja rugosidad.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 6:
El ruido es uno de los factores ambientales que se tienen muy en cuenta en el
diseño y el mantenimiento de un parque eólico.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 7:
El cizallamiento del viento es el fenómeno de descenso de la velocidad conforme
se aproxima a la superficie terrestre.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 8:
Para reducir la inestabilidad, será conveniente evitar grandes pendientes,
acantilados, etc. que creen turbulencias.
•
Verdadero
•
Falso
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Pregunta 9:
La conexión a la red eléctrica es un aspecto que no condiciona en ningún caso la
localización del parque.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 10:
Cuanto más cercanos estén los aerogeneradores entre sí en la dirección del
viento dominante, mayor será el aprovechamiento energético y menos les
afectarán las turbulencias generadas por ellos mismos.
•
Verdadero
•
Falso
Ejercicio. Partes de una instalación eólica
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Evaluación Módulos I y II. Energía eólica
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Módulo III. Impacto ambiental, ventajas y
desventajas
U.D.1. Evaluación de impacto ambiental
1. introducción
Según el Real Decreto Legislativo 1/2008, de 11 de enero, por el que se aprueba el
texto refundido de la Ley de Evaluación de Impacto Ambiental de Proyectos, publicado
por el Ministerio de Medio Ambiente el 26 de enero de 2008, los proyectos, públicos
y privados, consistentes en la realización de obras, instalaciones o cualquier otra
actividad comprendida en el anexo I deberán someterse a una evaluación de impacto
ambiental. En este anexo aparecen de forma explicita los siguientes epígrafes:
•
•
Instalaciones para la utilización de la fuerza del viento para la producción de
energía (parques eólicos) que tengan 50 ó más aerogeneradores, o que se
encuentren a menos de 2 kilómetros de otro parque eólico.
Parques eólicos que tengan más de 10 aerogeneradores que se desarrollen
en zonas especialmente sensibles o en humedales.
También se especifica que sólo deberán someterse a una evaluación de impacto
ambiental, cuando así lo decida el órgano ambiental, los proyectos públicos o privados
consistentes en la realización de las obras, instalaciones o de cualquier otra actividad
de todos los parques eólicos no incluidos en el anexo I.
Con la realización de una evaluación de impacto ambiental en este tipo de
instalaciones se pretende asegurar la integración de aspectos ambientales en el
proyecto, con el fin de identificar, describir y evaluar factores como la interacción con el
ser humano, la fauna y la flora, así como el suelo, el agua, el aire, el clima y el paisaje,
y sin olvidar los bienes materiales y el patrimonio cultural. Por tanto, este conjunto de
estudios y análisis técnicos permitirá estimar los efectos que un parque eólico puede
causar sobre el medioambiente.
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2. aspectos ambientales de un parque
eólico
Para mitigar los impactos ambientales que puede producir la instalación de un parque
eólico es importante que la ubicación sea apropiada, que se analice la utilización del
suelo y de otros recursos naturales, que se estimen los tipos y cantidades de residuos
que se van a generar, así como potenciales vertidos y emisiones a la atmósfera,
además de evaluar los previsibles efectos directos o indirectos sobre la población,
la flora, la fauna, el suelo, el aire, el agua, los factores climáticos, el paisaje y los
bienes materiales, incluido el patrimonio histórico-artístico y el arqueológico. Todo
ello con el objeto de adoptar medidas para reducir, eliminar o compensar los efectos
ambientales significativos e instaurar un programa de vigilancia ambiental. Estos
aspectos ambientales quedan reflejados en la siguiente animación.
[Animación Flash]
U.D.2. Ventajas e inconvenientes de la energía eólica
Sin duda la energía eólica tiene una serie de ventajas fundamentales que justifican su
desarrollo y potencial:
•
•
•
•
•
•
Se origina a partir de la energía solar que llega a la Tierra, lo que le confiere
el carácter de renovable e inagotable.
Su aprovechamiento no genera emisiones contaminantes que afectan a la
atmósfera ni contribuyen al efecto invernadero y al cambio climático.
Su producción directa no genera residuos, pero sí de manera reducida las
actividades auxiliares como el mantenimiento de los equipos. El impacto de
estos equipos está muy lejos del daño irreparable que causan las posibles
mareas negras a causa del transporte de petróleo o carbón o los residuos
radiactivos de las centrales nucleares.
Debido a la escasa superficie real ocupada de terreno, los parques eólicos
pueden convivir con usos del suelo relacionados con la ganadería y la
agricultura (maíz, trigo, etc.), entre otros.
Puede ocupar espacios de escasa utilidad para otras actividades como, por
ejemplo, zonas desérticas.
Funciona de forma óptima en sistemas híbridos para la alimentación
energética de viviendas, muchas veces en combinación con la energía solar
porque reduce la necesidad de la energía eléctrica procedente de la red.
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Desde el punto de vista social, es la energía que
más empleo genera debido principalmente a la
cantidad de mano de obra necesaria en las plantas
de fabricación, ensamblaje, control y mantenimiento.
•
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•
•
•
•
•
Además del nada despreciable empleo generado, la creación de un amplio
tejido industrial relacionado con la energía eólica ha supuesto en España
un nuevo factor económico muy importante, con empresas punteras en este
sector de ámbito mundial.
Presenta un potencial de crecimiento muy importante en cuanto a la energía
eólica marina, aportando un campo de investigación y unas posibilidades
de desarrollo que la sitúan en ventaja respecto al desarrollo del resto de las
energías renovables.
Dentro del territorio nacional se consigue un aporte eléctrico relativamente
constante y continuado que compensa la carencia de vientos y la producción
de unos puntos con otros que aprovechan vientos más proclives para la
generación energética. Esta extensa distribución de la energía eólica se
manifiesta con unos porcentajes de producción muy elevados a lo largo de
todo el año.
A pesar de que el proceso de puesta en marcha del proyecto es bastante
largo, debido sobre todo a procesos administrativos y estudios previos, la
instalación del parque eólico se realiza en un periodo de tiempo muchas
veces inferior a un año.
La posibilidad de incluir esta energía en un sistema interconectado permite
que, en los casos de vientos óptimos para la producción energética, se
produzca un ahorro del consumo de combustibles fósiles en las centrales
térmicas, así como de agua en las centrales hidroeléctricas.
La energía invertida en la producción, instalación, montaje y mantenimiento
de un aerogenerador es insignificante en comparación con la que produce a
lo largo de su vida útil.
Importante beneficio económico de los municipios que alojan los parques
eólicos.
[Animación Flash]
A pesar de las múltiples ventajas que presenta esta energía limpia y renovable, no hay
que olvidar los siguientes inconvenientes:
•
La energía eólica depende de un factor atmosférico tan variable como el
viento, por lo que presenta una limitación importante al no poder asegurar
una producción determinada o dificultar planificaciones energéticas basadas
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•
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•
•
en ella. Esto la convierte en una energía complementaria idónea pero no
puede utilizarse como único recurso.
Muchos parques se sitúan en lugares aislados y requieren la instalación
de líneas de alta tensión que liberen el máximo de la energía producida.
A pesar de que la media de tensión para liberar sea baja, se necesatarán
cables de un importante grosor y torres de gran altura, con lo que los costes
y los impactos ambientales se ven incrementados.
Dificultades en suplir las bajadas de tensión eólicas (bajadas de producción)
de forma inmediata, principalmente a través de energías convencionales,
para evitar posibles apagones ya que no es posible el almacenamiento de la
energía eléctrica producida.
En el caso de reducciones bruscas de tensión en la red eléctrica, se
pueden producir daños en el sistema eléctrico de los aerogeneradores,
por lo que presentan a modo de protección motores de jaula de ardilla
que se desconectan de la red, lo que puede causar problemas de falta de
suministro. Este problema se evita también modificando el sistema eléctrico
de los aerogeneradores o mediante motores síncronos.
La variabilidad del viento dificulta una previsión exacta de la generación con
antelación, lo cual puede suponer un problema para los sistemas eléctricos
de los aerogeneradores.
Tanto el defecto como el exceso de la fuerza del viento pueden causar
problemas en la mecánica de los aerogeneradores, ya que estos dispositivos
poseen un rango de aprovechamiento entre unas velocidades mínimas y
máximas determinadas. Esto causa que en periodos de excesivo viento los
aerogeneradores se desconecten de la red o modifiquen la inclinación de las
aspas dejando de girar, por temas de seguridad, y no se puede aprovechar
toda la energía del viento.
Inicialmente se ubicaron parques eólicos en zonas
de paso de aves migratorias, lo que causó la
muerte de numerosos animales. En la actualidad las
evaluaciones de impacto ambiental tienen en cuenta
los aspectos relacionados con la fauna de la zona
y, por consiguiente, de las aves, tanto por su paso
como por la nidificación.
•
A pesar de ser un impacto subjetivo, hay que valorar el impacto visual y
paisajístico de los parques eólicos, criterio también tenido en cuenta en la
evaluación de impacto ambiental. Muchas veces estos parques se sitúan
en zonas no habitadas, por lo que el contraste aerogenerador–naturaleza
resulta importante.
Página 51 de 180
•
•
•
•
Impacto acústico en zonas cercanas a los parques eólicos. Atualmente hay
regulaciones legales que determinan la distancia mínima que debe haber
entre un parque eólico y un núcleo urbano, además de haber mejorado
considerablemente el diseño de los aerogeneradores y haber reducido el
ruido.
La constante presencia humana en zonas, muchas veces aisladas, donde se
ubican los parques eólicos puede causar un impacto ambiental directo sobre
la fauna.
Hay que valorar en profundidad la ubicación de los parques eólicos marinos,
ya que el potencial impacto sobre las aves puede ser importante. Por otro
lado, en las zonas alejadas de la costa el impacto visual y acústico se verá
reducido.
Las vías de acceso y, a veces, las líneas de evacuación soterradas de la
energía eléctrica pueden causar un impacto ambiental de removimiento de
suelos, con afecciones sobre la fauna y la flora de este medio.
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Energía solar y eólica / Energía Eólica / Módulo III. Impacto ambiental,
ventajas y desventajas
Aspectos ambientales de un parque eólico
Aerogeneradores
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Energía solar y eólica / Energía Eólica / Módulo III. Impacto ambiental,
ventajas y desventajas
Resumen
Autoevaluación
Pregunta 1:
El Real Decreto Legislativo 1/2008, de 11 de enero, aprueba el texto refundido de
la Ley de Evaluación de Impacto Ambiental de Proyectos.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 2:
Los parques eólicos que tengan más de 10 aerogeneradores y que se desarrollen
en zonas especialmente sensibles o en humedales deberán realizar una
evaluación de impacto ambiental.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 3:
El mayor tamaño de las turbinas supone muchas desventajas como menor
rendimiento económico o peor distribución de ellas.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 4:
El mapa de ruidos de un parque eólico también debe tener en cuenta la
propagación del sonido a causa del entorno donde se encuentre.
•
Verdadero
Página 54 de 180
•
Falso
Pregunta 5:
En el suelo de los parques eólicos no se puede llevar a cabo ninguna otra
actividad, especialmente cultivos.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 6:
La flora se puede ver dañada debido al acondicionamiento previo del parque en
cuanto a vías de acceso, removimiento de tierras, etc.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 7:
Los residuos que genera un parque eólico son especialmente tóxicos.
•
•
Verdadero
Falso
Pregunta 8:
La energía eólica es la que más empleo laboral genera.
•
•
Verdadero
Falso
Pregunta 9:
Tanto el defecto como el exceso de la fuerza del viento pueden causar problemas
en la mecánica de los aerogeneradores.
•
Verdadero
•
Falso
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Pregunta 10:
Los parques eólicos requieren una instalación de líneas de alta tensión que
liberen el máximo de la energía producida.
•
Verdadero
•
Falso
Ejercicio. Impactos ambientales de la energía eólica
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Módulo IV. Situación presente y futura
U.D.1. Implantación actual y futura
1. situación en europa y el mundo
A principios de 2008 la energía eólica superó en el mundo los 94.000 MW. Esto
significa que ha sufrido un incremento del 27% con respecto a 2006 (74.288 MW).
Según el Global Wind Energy Council (GWEC), el mayor incremento de potencia se ha
producido en Europa con 8.500 MW y, porcentualmente, en Asia con un 51%.
La potencia eólica (MW) instalada por países a finales de 2007 refleja que Alemania
ocupa el primer lugar, seguida por Estados Unidos, España, India, China, Dinamarca,
Italia, Francia y el Reino Unido. Según demuestran las estadísticas, Europa es líder en
cuanto a potencia eólica instalada con un 60,7%, y a continuación Estados Unidos con
el 19,83% y Asia con un 17,10%.
El incremento de la energía eólica ha sido espectacular a lo largo de los años, ya que
por ejemplo en 2003 tan sólo diez países construyeron parques eólicos que superaban
los 100 MW, y 19 en el año 2004. Ya para entonces Asia poseía el 10% de la potencia
eólica instalada. Países como La India y China superaron durante 2006 a España en
cuanto a crecimiento de esta energía, y otros países europeos como Francia y Portugal
la han desarrollado también de forma considerable. La energía eólica en China creció
a lo largo del 2007 cerca de un 130%, seguida de lejos por Estados Unidos con un
crecimiento del 44,9%.
Por otro lado, se estima para el año 2010 una instalación de 160.000 MW, lo que
supone un crecimiento del 15% cada año. Teniendo en cuenta el crecimiento en los
pasados años, no es en absoluto inviable.
Un caso curioso es el de Dinamarca, ya que
genera más del 20% de su electricidad a través de
aerogeneradores. Esto contribuye a que sea el sexto
país productor de energía eólica y ocupa el puesto
56 en cuanto a consumo eléctrico.
Página 57 de 180
Futuro de la energía eólica marina
A finales del año 2008 se adoptó un plan de acción europeo en relación a la energía
eólica marina a través de la Comunicación "Energía eólica marítima: acciones
necesarias para alcanzar los objetivos de política energética para el año 2020 y los
años posteriores" Este plan de acción trata de establecer un marco coherente de
crecimiento de esta energía, ya que en la actualidad los proyectos de energía eólica
marítima propuestos o en fase de desarrollo en 18 países europeos (15 de los cuales
son Estados miembros) tienen capacidad para generar más de 100 gigavatios, lo que
evitaría la emisión de 200 millones de toneladas de dióxido de carbono al año.
2. situación en España
En el año 2007 la energía eólica supuso el 9,5% de la generación de electricidad en
España, lo que refleja un gran crecimiento: concretamente 3.522 MW en el año 2007.
Pero no sólo lo ha experimentado la potencia sino también la exportación de máquinas
y componentes a Estados Unidos y Canadá, China, Chile, Australia y, por supuesto, a
casi todos los países europeos.
Según estudios realizados en el 2008
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Tercera posición mundial.
Cuenta con más de 15.000 MW eólicos.
3.522 MW fueron instalados en 2007.
El objetivo para 2010 es 20.155 MW.
El objetivo para 2020 es 40.000 MW.
Debe cubrir para 2010 el 81,3% de la potencia renovable.
El número de parques es de 672.
El número de aerogeneradores es de 16.103.
El tamaño medio del parque instalado es de 26,4 MW.
Supone el 84,29% de las energías renovables.
Supone el 16,4% de la potencia de las energías consumidas.
Andalucía es la Comunidad que más potencia eólica han instalado en el año
2007 con 853,15 MW.
Castilla-La Mancha es la primera de las comunidades autónomas con
3.131,36 MW.
Albacete es la provincia con más potencia instalada (1.667 MW).
Quince de las diecisiete comunidades autónomas cuentan con
aerogeneradores en su territorio.
Página 58 de 180
•
Madrid y Extremadura no disponen de parques eólicos.
La energía eólica en España tiene ya una posición destacable en el conjunto de las
tecnologías provisoras de energía, con un 16,4% de potencia, porque supera a la
nuclear (8,4%), al carbón (12,9%) y al gas y rl fuel (9,5%). Se sitúa en tercera posición
en cuanto a potencia, por detrás de la hidráulica y del ciclo combinado, por lo que se
puede afirmar que es una apuesta de futuro muy importante para el sistema eléctrico,
ya que según los datos del Observatorio Eólico de la Asociación Empresarial Eólica,
desde el 1 de enero de 2008 están en marcha 15.145 MW.
Un dato significativo para destacar el potencial de futuro de esta energía es que su
aumento en el año 2007 ha sido el segundo mayor del mercado mundial después de
Estados Unidos (5.244 MW instalados) y casi el doble que Alemania (aproximadamente
1.600 MW nuevos).
El Plan de Energías Renovables establece que la energía eólica debe cubrir para el
año 2010 el 81,3% de la potencia renovable instalada y el 67% de la producción anual,
lo que da idea de la evolución desarrollada de esta energía y de la que se espera en
los próximos años.
Considerando que el crecimiento registrado en 2007 fue de 3.522 MW nuevos
instalados, España se aproxima al cumplimiento del objetivo, establecido para el 2010,
en el Plan de Energías Renovables 2005-2010, cifrado en los 20.155 MW. Este mismo
Plan también establece que la energía eólica debe cubrir para el año 2010 el 81,3% de
la potencia renovable instalada y el 67% de la producción anual, lo que da idea de la
evolución desarrollada y de la que se espera para los próximos años.
En cuanto a la situación de las Comunidades Autónomas, en términos absolutos,
Andalucía y Castilla-La Mancha, son las que más potencia eólica han instalado en el
año 2007 con 853,15MW y 849,9 MW, respectivamente. Las cinco comunidades líderes
y por este orden son Castilla La Mancha, Galicia, Castilla León, Andalucía y Aragón.
Cabe destacar que en el año 2008 todavía había comunidades autónomas que no
tenían instalada energía eólica.
En un día de mucho viento se puede abastecer
a una comunidad autónoma con energía eólica.
Por ejemplo, en octubre de 2007 en Aragón
se produjeron 1.460 MW, lo cual superó las
necesidades energéticas totales de 1.200 MW.
Página 59 de 180
U.D.2. Normativa aplicable
legislación comunitaria
Resolución 97/C210/01 del Consejo, de 27 de junio de 1997, sobre fuentes renovables
de energía. DOCE 332/C, de 03-11-97
Libro Blanco sobre Energías Renovables de la Unión Europea.
Libro blanco sobre Energía para el futuro: fuentes de energía renovables.
Libro verde Hacia una estrategia europea de seguridad del abastecimiento energético.
Directiva 2001/77/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 27 de septiembre de
2001, relativa a la promoción de la electricidad generada a partir de fuentes de energía
renovables en el mercado interior de la electricidad. DOCE 27-10-2001
Directiva 2002/91/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 16 de diciembre de
2002, relativa a la eficiencia energética de los edificios. DOCE de 4.1.2003.
legislación estatal
Real Decreto 615/1998, de 17 de abril, por el que se establece un régimen de ayudas y
se regula un sistema de gestión en el marco del Plan de Ahorro y Eficiencia Energética.
BOE 107, de 0-5-1998.
Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la actividad de producción
de energía eléctrica en régimen especial. BOE de 26 de mayo de 2007.
legislación autonómica
Andalucía
Ley 2/2007, de 27 de marzo, de fomento de las energías renovables y del ahorro y
eficiencia energética de Andalucía. BOJA 70, de 10-4-2007.
Página 60 de 180
Aragón
Decreto 93/1996, de 28 de mayo, por el que se regula el procedimiento de autorización
de instalaciones de innovación y desarrollo para el aprovechamiento de la energía
eólica, en el ámbito de la Comunidad Autónoma de Aragón. BOA de 10-06-96.
Castilla-La Mancha
Ley 1/2007, de 15 de febrero, de fomento de las energías renovables e incentivación
del ahorro y eficiencia energética en Castilla-la Mancha. BOE 118, de 17-5-2007.
Cataluña
Decreto 174/2002, de 11 de junio, regulador de la implantación de la energía eólica en
Cataluña. DOGC 3664, de 26-6-2002.
Navarra
Decreto Foral 125/1996, de 26 de febrero, por el que se regula la implantación de los
parques eólicos. BONA de 13-3-1996.
Galicia
Decreto 205/1995, de 6 de julio, por el que se regula el aprovechamiento de energía
eólica. DOG de 17-07-95.
La Rioja
Orden de 31 de mayo de 1996, sobre fomento de la generación de energía eléctrica por
medio de energías alternativas. BOLR de 27-6-1996
Orden de 15 de mayo de 1998, que modifica la Orden de 31 de mayo de 1996, sobre
fomento de la generación de energía eléctrica por medio de energías alternativas.
BOLR de 28-5-1998.
Página 61 de 180
Murcia
Ley 10/2006, de 21 de diciembre, de energías renovables y ahorro y eficiencia
energética de la Región de Murcia. BOE 111, de 9-5-2007.
Resumen
Juego: Sopla el viento
Autoevaluación
Pregunta 1:
Alemania, Estados Unidos y España son los tres países líderes en potencia eólica
instalada.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 2:
La energía eólica marina no va a tener una gran repercusión en países como
Italia, España o Reino Unido, aunque sí en Estados Unidos.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 3:
Castilla-La Mancha es la comunidad autónoma con más potencia eólica instalada.
•
•
Verdadero
Falso
Página 62 de 180
Pregunta 4:
En el año 2008 todavía había comunidades autónomas que no tenían instalada
energía eólica.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 5:
El PFER es el Plan de Fomento de las Energías Renovables.
•
•
Verdadero
Falso
Ejercicio. Situación de la energía eólica en tu Comunidad
Página 63 de 180
Evaluación Módulo III y IV. Energía eólica
Página 64 de 180
Energía Solar
Página 65 de 180
Energía solar y eólica / Energía Solar
Módulo I. Introducción y energía solar pasiva
U.D.1. Introducción y desarrollo histórico
1. introducción
1.1. La Tierra y el Sistema Solar
En las últimas décadas se viene confirmando a través de los avances científicos lo
que ya se intuía en los últimos siglos: que el universo no es un conglomerado de
elementos independientes, sino que constituye un sistema de relaciones que responde
a determinadas leyes físicas. Se ha evidenciado que en la Tierra los organismos, las
plantas y los minerales forman grupos organizados o ecosistemas que componen
sistemas más complejos, y la Tierra como sistema autónomo pertenece a sistemas
que, a su vez, forman parte de otros, todos ellos relacionados entre sí.
A medida que los métodos científicos van haciéndose más precisos, las nuevas
relaciones que se descubren son también más sutiles, numerosas y profundas. Así
se ha demostrado que nuestro planeta no está suspendido en un plano universal
sin sentido ni leyes que lo gobiernen, sino que se relaciona con los planetas y los
elementos que lo circundan; es un minúsculo elemento en la órbita de una estrella que
proporciona su existencia como planeta de forma global, y la de los individuos de modo
particular.
Toda la energía, que toma formas tan variadas como plantas, animales, radiaciones
o vibraciones, procede del Sol, y se disfraza de miles de maneras sin dejar de
ser energía. El Sol es la razón y causa de los diferentes estados de la materia, de
los cambios de clima y hasta de nuestros cambios de humor. De igual forma, es
responsable de los movimientos de las mareas, de las corrientes de aire, de las lluvias
y de la vida en forma de biomasa, es decir, de todas y cada una de las energías
renovables del planeta.
Si el tamaño de la Tierra fuera menor, su masa
resultaría insuficiente para atraer por gravedad
la capa gaseosa de la atmósfera y, además, ésta
sería tan espesa y densa que impediría el paso
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de la radiación solar, con lo que desaparecería
la vida. Estas condiciones idóneas para la vida
son consecuencia, en gran parte, de la distancia
intermedia a la que la Tierra se encuentra del
Sol.
De esta forma, entendemos por energía solar la que se obtiene directamente del Sol,
sin sufrir ningún tipo de transformación, como la energía de la biomasa (la energía del
Sol se transforma en vida vegetal), la energía del mar (transformación de la radiación
incidente en mareas) o la energía eólica (transformación de la radiación solar en
viento).
Algunas de las características principales del Sol son su tamaño (109 veces el de la
Tierra) y su composición (gases a una elevadísima temperatura). Se encuentra a una
distancia aproximada de la Tierra de 150 millones de kilómetros y su energía procede
de las continuas reacciones atómicas de fusión nuclear que tienen lugar en su núcleo,
que transforman el hidrógeno en helio. Estas reacciones nucleares consisten en la
fusión de cuatro átomos de hidrógeno que dan lugar a un átomo de helio, liberando
una gran cantidad de energía que inunda el espacio exterior de cuantos de energía
llamados fotones, que interactúan con la atmósfera y la superficie terrestre, y llegan a
los diferentes planetas y elementos del sistema solar. En la siguiente animación puedes
pinchar sobre cada uno de los planetas para conocer sus principales características.
[Animación Flash]
Algunas estimaciones determinan que en el interior
del Sol se queman cada segundo unos 700 millones
de toneladas de hidrógeno, de las que 4,3 millones
se transforman en energía. De esta energía se
calcula que a la Tierra llega el equivalente a 10.000
veces el consumo energético mundial.
Estos datos y la larga vida del Sol, teniendo en cuenta su lenta velocidad de consumo
del hidrógeno disponible, aseguran una energía gratuita, limpia y disponible para toda
la Tierra durante un periodo de tiempo casi indefinido.
El espectro de la radiación solar está compuesto por
luz ultravioleta (7%), luz visible (47%) y luz infrarroja
(46%).
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Las aplicaciones derivadas del aprovechamiento de la energía del Sol pueden
ser variadas, bien por su capacidad de transmitir calor a un cuerpo o mediante el
aprovechamiento de la radiación para generar energía eléctrica, entre otras.
1.2. Radiación solar
El concepto básico y primordial relacionado con la energía solar, desde el punto
de vista de su aprovechamiento, es la irradiancia o radiación solar, cantidad de
energía que alcanza un lugar determinado donde se pretende realizar la captación.
Habitualmente esta radiación se relaciona con la unidad de superficie, y lógicamente
varía en cada punto del planeta.
La energía adquiere diferentes formas sin perder su naturaleza, y la luz es una de las
que adopta para desplazarse. Los rayos solares se desplazan por el universo como
ondas electromagnéticas de energía, fenómeno físico que se denomina radiación solar
2
y da lugar a un aporte energético continuado de aproximadamente 1.367 W/m . Este
dato se conoce como constante solar, y equivale a 20 veces la energía depositada en
todos los yacimientos de combustibles fósiles del mundo tomando como referencia
temporal un año.
Afortunadamente para las personas y la vida en la Tierra, no toda la radiación
procedente del Sol alcanza directamente la superficie terrestre, sino que es
interceptada por las diferentes capas gaseosas de la atmósfera, que actúan a modo
de filtro y de espejo. Una tercera parte de la energía que llega se devuelve al espacio
exterior y las dos restantes alcanzan los mares y los continentes.
Los gases (principalmente dióxido de carbono, metano, ozono y vapor de agua) reciben
el nombre de gases invernadero y son responsables del efecto invernadero, que
impide que se produzcan cambios extremadamente bruscos de temperatura y permite
la disponibilidad de agua en la Tierra desde hace millones de años.
La emisión continuada de gases invernadero hace que sus concentraciones en la
atmósfera se incrementen alarmantemente y dificulten la salida al espacio exterior
del calor irradiado por la superficie de la Tierra, por lo que de esta forma aumenta la
temperatura y surge el llamado cambio climático.
Por tanto, es importante destacar que el efecto invernadero es un fenómeno natural
positivo y necesario para la presencia de vida en la Tierra, pero el cambio climático
es un fenómeno en el que la acción del hombre interviene directamente a través de
la continuada emisión de gases invernadero (contaminación) producida por algunas
de sus actividades más recurrentes y propias del desarrollo tecnológico de los últimos
Página 68 de 180
años, sobre todo desde la Revolución Industrial: transporte, industria, desarrollo
urbano, etc.
A continuación presentamos algunos de los principales efectos que pueden derivarse
del cambio climático:
[Animación Flash]
Otro aspecto importante para el estudio de la radiación solar lo componen los factores
que intervienen en su transmisión y llegada a los diferentes puntos del globo terrestre.
Hemos visto que uno de los factores es la absorción o filtrado por parte de las capas
altas de la atmósfera, pero esta variable no explica las importantes diferencias de
captación solar entre los polos (puntos del planeta que reciben menos radiación) y los
trópicos (lugares expuestos a la mayor radiación). Para entender este fenómeno, hay
que recurrir a la variable de la inclinación del eje terrestre con respecto al Sol, ya que
la intensidad de la radiación y, por tanto, la captación solar, variará en función de si los
rayos solares inciden perpendicularmente en la superficie terrestre o de forma oblicua,
como sucede en ambos polos. A causa de la declinación del Sol, los mayores valores
de radiación solar no se producen en el ecuador, sino por debajo y por encima de los
trópicos de Cáncer y Capricornio, donde los rayos inciden más perpendicularmente
sobre la superficie.
Por otro lado, es necesario considerar aspectos como la hora del día, la estación
del año y las condiciones climáticas. Los días en los que predominen las nubes, la
intensidad de la radiación solar incidente será menor que en los días soleados y, por
tanto, disminuirá el rendimiento del captador solar.
Si pretendemos hacer de forma adecuada y precisa, en la medida de lo posible, el
cálculo de la energía solar potencial de un punto determinado, deberemos tener
en cuenta todas estas variables. Quizá la fundamental sea la relacionada con las
condiciones climáticas y la nubosidad, ya que su cálculo es complejo.
Todas las variables justifican que, en cuanto a la captación de la energía solar, ciertas
zonas tienen más ventajas que otras, lo que no ha impedido, por ejemplo, que en
Alemania se haya desarrollado más que España este tipo de opción energética,
demostrándose que es una oportunidad, tanto económica como tecnológica o
ecológica, para los países aparentemente no tan privilegiados como el nuestro.
Teniendo en cuenta el sumatorio de la radiación
solar directa y la radiación difusa, en ciudades
como Hannover, Bremen o Zurich se consiguen
Página 69 de 180
2
captaciones medias de 1.000 KWh/m , lo que puede
2
suponer unos 115 litros de gasolina por m y año.
Se pueden considerar como condiciones óptimas para la explotación de este recurso
2
energético las que den lugar a una irradiación mayor a 1.000 W/m . Esto lleva a
definir un parámetro importante relacionado con el potencial de aprovechamiento de
la energía solar: la constante solar, que es la cantidad de energía recibida a modo
de radiación solar por unidad de tiempo y unidad de superficie, medida en la zona
exterior de la atmósfera en un plano perpendicular a los rayos. El valor promedio de su
2
medición por los satélites es de 1.354 W/m .
Hay que tener en cuenta que la intensidad de energía real disponible en la superficie
terrestre es inferior a la constante solar debido a la absorción y a la dispersión de la
radiación por la interacción de los fotones con la atmósfera.
La radiación que llega a la superficie terrestre es de
2
unos 900 W/m , lo cual supone unas 2.000 veces el
consumo energético mundial.
Por tanto, la radiación puede ser aprovechable tanto por su aspecto directo como
difuso, o incluso por la adición de ambos.
•
Se considera radiación directa la procedente directamente del Sol, sin que
medien reflexiones o refracciones.
•
A diferencia de la anterior, la radiación difusa procede de la bóveda celeste,
durante el día, gracias a la reflexión y la refracción solar en la atmósfera, en
las nubes y en todos los demás fenómenos atmosféricos y terrestres.
Esta doble componente de la energía solar marcará, en gran medida, sus posibles
aplicaciones. Mediante el análisis de todas las variables en su conjunto se podrá
determinar el mapa solar de un área geográfica para prever la cantidad media de
energía que es posible captar.
1.3. Mapa solar de España
Según las variables estudiadas en el apartado anterior, España se sitúa entre los
países más idóneos de Europa y del mundo para el desarrollo de la energía solar.
Su localización (entre 36º y 44º latitud norte) y su óptima climatología hacen que la
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intensidad de la radiación sea muy adecuada y la nubosidad muy baja. Cabe destacar
que en nuestro país incide una media de 1.500 kw/h de energía, dato similar al de
otras áreas como América del Sur. A continuación presentamos un mapa que refleja la
variación de radiación en el mundo.
Por otro lado, y teniendo en cuenta que España dispone de una media de 2.500 horas
de sol al año, bajas nubosidad y humedad, y una importante incidencia de los rayos
solares, es evidente que hay diferencias entre unas zonas y otras. De esta forma,
las regiones limítrofes con el Cantábrico rondan las 1.700 horas anuales de sol, y las
mediterráneas alcanzan fácilmente las 2.800. Estas importantes variaciones se basan
en las diferentes condiciones climáticas y justifican que haya zonas donde la captación
potencial sea inferior a ciertas zonas de Europa Central, y en otras sea superior a
zonas de América Central o del Sur. Las comunidades autónomas de Andalucía y
Canarias presentan el mayor número de horas solares anuales, y alcanzan las 3.000
en un año medio.
El desarrollo reciente de la tecnología de aprovechamiento de la energía solar y la
situación privilegiada de España dan idea de las incalculables posibilidades que tiene
en nuestro país, sin olvidar que en la actualidad tan sólo se aprovecha un 10% de la
energía que proporciona el Sol.
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La energía solar se considera una fuente limpia de energía, renovable e inagotable
a causa de su origen. Sin duda es una energía limpia, lo cual quedará evidenciado
a través del estudio de los mínimos impactos ambientales de la instalación de los
dispositivos de almacenamiento, su mantenimiento y explotación.
Lógicamente, no son todo ventajas. Uno de los mayores inconvenientes de esta
energía es su falta de constancia o su variabilidad, ya que constituye un fenómeno
meteorológico sujeto a cambios: la radiación varía en función de la hora del día, de las
condiciones climáticas y de la latitud. Además de estos factores, la cantidad de energía
solar que potencialmente puede recogerse dependerá de la orientación del dispositivo
receptor.
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1.4. Tipos de energía
Podemos distinguir varios tipos de energía solar, tal y como se muestra en la siguiente
animación:
[Animación Flash]
2. desarrollo histórico
A continuación se indican algunas fechas y acontecimientos importantes en relación
con el desarrollo de la energía solar:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
El físico francés Edmond Becquerel descubrió el efecto fotovoltaico en 1839
al comprobar que aumentaba la generación de energía al incidir la luz en la
solución conductora de una celda electrolítica formada por dos electrodos
metálicos sumergidos.
En 1870 Heinrich Hertz desarrolló celdas fotovoltaicas capaces de convertir
la luz en electricidad, con una eficiencia entre el 1 y 2%.
Los estudios de Willoughby Smith, en 1873, dieron lugar al descubrimiento
de la fotoconductividad del selenio, y en 1877 Adams y Day desarrollaron la
primera celda de selenio.
En 1921 se concedió a Albert Einstein el Premio Nobel por sus estudios
acerca del efecto fotovoltaico.
Jan Czochralski desarrolló en 1951 el procedimiento que lleva su nombre y
que permite la producción de cristales de silicio de alta pureza.
Los investigadores Chapin, Fuller y Pearson dieron a conocer, en 1954, los
resultados del descubrimiento de celdas solares de silicio con una eficiencia
del 4,5%.
En 1955 se comercializó el primer módulo fotovoltaico, con una eficiencia
cercana al 2%.
En 1958 se lanzó el primer satélite, alimentado en parte por energía
fotovoltaica (Vanguard I).
En 1973 se desarrollaron las primeras viviendas, en fase de
experimentación, con placas fotovoltaicas que permiten la generación de
corriente eléctrica y el calentamiento del aire a modo de calefacción.
En 1978 aparecieron las primeras empresas de energía solar y se instaló
un sistema fotovoltaico en Arizona para el bombeo de agua, que permitió el
abastecimiento de 15 casas y cubría las necesidades de agua, iluminación,
refrigeración y electrodomésticos.
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•
•
•
En 1981 se desarrolló el primer avión alimentado por tecnología fotovoltaica
y se instaló en Arabia Saudita una planta desalinizadora por ósmosis
inversa.
En 1992 se instaló un sistema fotovoltaico en Lago Hoare, Antártida,
que alimenta los equipos de un laboratorio: iluminación, ordenadores,
impresoras.
En 1996 se puso en marcha en Alemania un avión (Ícaro) alimentado por
tecnología fotovoltaica. La zona de las alas y la cola se recubrieron con
2
•
3.000 células con una superficie de 21 m .
En el siglo XXI proliferan los huertos solares y la inversión privada en este
tipo de energía, lo que ha derivado en su comercialización a gran escala.
3. usos y aplicaciones
A lo largo del curso se presentará una multitud de usos y aplicaciones de la energía
solar, por lo que en este tema haremos una breve referencia tan sólo a los más
destacables.
Quizá la utilidad más popular de la energía solar sea su aprovechamiento a través
de placas o paneles solares planos, muy eficaces para el calentamiento de agua
para calefacción o acondicionamiento de aire. Estos sistemas suelen ser fijos y se
sitúan en el tejado de las viviendas, orientados hacia el Sur en el hemisferio norte y
hacia el Norte en el hemisferio sur. Su uso se encuentra muy extendido por diversas
causas: instalación asequible en los países desarrollados, alto rendimiento, mínimo
mantenimiento y poca capacidad contaminante en comparación con otros combustibles
como el petróleo o el gas natural.
Otras aplicaciones de la energía solar están orientadas a un aprovechamiento industrial
como aporte de energía al proceso productivo, por ejemplo, procesos que requieren
evaporación o destilación; generación de electricidad a través de procesos térmicos
y fotovoltaicos; usos agropecuarios en regadíos, invernaderos, secaderos de grano y
otros productos; aplicación en piscinas, plantas potabilizadoras, hospitales, hoteles,
huertos solares, hornos, cocinas térmicas, etc.
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4. ventajas y desventajas de la energía
solar
De manera genérica, destacamos las siguientes ventajas de la energía solar:
•
•
Es una energía descentralizada, autónoma, inagotable y limpia, con
mínimo impacto ambiental, y puede sustituir a otros sistemas energéticos
contaminantes basados en combustibles fósiles.
Permite alcanzar temperaturas de hasta 4.000 ºC, favoreciendo el desarrollo
de ciclos termodinámicos de alto rendimiento.
Y las siguientes desventajas:
•
•
•
•
No puede almacenarse y, por tanto, debe transformarse en otra fuente de
energía como calor, electricidad o biomasa.
Su aprovechamiento puede exigir la instalación de paneles que ocupan una
gran superficie.
Los principales componentes de los paneles solares tienen un precio alto.
Esta energía presenta variaciones diarias y estacionales y depende de las
condiciones climáticas, de forma que no asegura una producción constante.
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Energía solar y eólica / Energía Solar / Módulo I. Introducción y energía
solar pasiva
U.D.2. Energía solar pasiva
U.D.2. Introducción y orientación en la energía solar pasiva
1. introducción
Las aplicaciones de este tipo de energía se basan en un aprovechamiento directo de la
radiación solar sin mediar ningún tipo de transformación. El uso se puede producir de
manera inmediata o mediante almacenamiento, pero siempre sin aportes externos de
energía ni sistemas mecánicos que intervengan en alguna transformación.
De esta forma, aparatos como ventiladores, bombas, compresores, etc. no se
consideran sistemas pasivos ya que requieren un consumo energético importante
para su funcionamiento y, por tanto, serán sistemas activos de energía solar. Los
sistemas pasivos pueden consumir una cantidad mínima de energía para facilitar su
regulación (pero no su transformación), por ejemplo, en los interruptores, que optimizan
el rendimiento de los sistemas de captación, almacenamiento y utilización de la energía
solar.
Las principales aplicaciones relacionadas con este tipo de energía consisten en
el calentamiento de áreas o zonas concretas, el calentamiento de agua mediante
sistemas de circulación natural (basado en las corrientes naturales de convección
de los fluidos), y el calentamiento de masa térmica y de materiales que regulen la
transmisión de calor entre dicho material y el aire.
Otras tecnologías que se pueden considerar pasivas son las chimeneas solares, las
cocinas solares o los hornos solares, a pesar de que es necesario consumir cierta
cantidad de energía para la alineación de los espejos concentradores o receptores en
este último caso. De momento, no se ha conseguido hacer un uso extensivo y rentable
de esta técnica.
Debido al consumo de energía prácticamente nulo de los sistemas pasivos, el
coste de mantenimiento también es muy bajo o inexistente y no producen emisión
de contaminantes ya que no requieren ningún tipo de combustión. A pesar de
su simplicidad, muchos de estos sistemas son susceptibles de mejora en cuanto
a rendimiento y rentabilidad económica. Un mejor rendimiento y la optimización
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energética pueden minimizar el tamaño del aparato o sistema repercutiendo
directamente en los costes de diseño y mantenimiento.
Los beneficios de los sistemas pasivos más conocidos, directos y explotados hasta
la fecha, se relacionan con la calefacción de espacios que, en combinación con otros
sistemas activos como los paneles solares fotovoltaicos, pueden redundar en un
menor impacto ambiental y suponer una destacable inversión económica en cuanto a
beneficios potenciales. Estas técnicas participan de las aplicaciones relacionadas con
la arquitectura bioclimática, muy desarrollada en los últimos años, aunque ya conocida
y probada desde hace décadas.
Los sistemas bioclimáticos se basan en la captación de calor por los elementos
constructivos de la vivienda durante el día, y su posterior distribución por la noche,
y actúan como auténticos reguladores térmicos. Tal y como vemos en las siguientes
imágenes, de forma pasiva conseguimos refrigerar la vivienda en verano y calentarla en
invierno, disponiendo como único aporte de la energía del Sol.
[Animación Flash]
2. arquitectura solar pasiva
Ya hemos definido los sistemas solares pasivos como los utilizados principalmente para
captar y acumular el calor proveniente de la energía solar. Esta captación tiene lugar a
través de principios físicos básicos como la conducción, la radiación y la convección del
calor, que adquieren una gran importancia en la arquitectura solar pasiva.
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De manera sencilla podemos definir la arquitectura solar pasiva como la que aprovecha
la energía solar captada a través de ventanas o paredes para mantener unas
condiciones de confort en el interior de las viviendas y minimizar en lo posible el uso
de otros sistemas convencionales de climatización menos ecológicos y económicos.
Algunos de los aspectos que se tienen en cuenta en este tipo de arquitectura son la
orientación, la morfología, los materiales empleados y la localización en el terreno.
Se debe distinguir la arquitectura solar pasiva de la arquitectura bioclimática, que
cuenta con mayor alcance y no se incluye en este tema. Por otro lado, la arquitectura
bioclimática no considera únicamente la energía solar, sino todos los elementos
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climáticos, y desarrolla ampliamente aspectos como la ventilación, la humedad y la
utilización de sistemas de energías renovables (placas solares, aerogeneradores, etc.).
3. orientación
Con objeto de obtener un aprovechamiento máximo de la energía solar incidente a
lo largo de todo el día, las ventanas deben abrirse con orientación hacia el ecuador,
es decir, hacia el Sur en el hemisferio norte y hacia el Norte en el hemisferio sur. Este
simple aspecto modifica enormemente el aprovechamiento de la energía solar y es
el responsable de que sea muy habitual encontrar grandes ventanales orientados
hacia el sur (en el caso de España, por ejemplo) en viviendas concebidas inicialmente
bajo criterios climáticos de arquitectura solar pasiva. Por otro lado, en el resto de las
paredes de la vivienda se disponen pocas y reducidas ventanas (teniendo en cuenta
que lógicamente no reduzcan la confortabilidad) con objeto de evitar pérdidas de calor.
A continuación presentamos dos imágenes que muestran la orientación del planeta
respecto al Sol.
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21 de diciembre
21 de junio
En función de estos criterios de captación solar, consideraremos adecuada una
vivienda compacta y rectangular cuyo lado de mayor superficie va de Este a Oeste y
mira hacia el Sur. Obviamente, el diseño de una vivienda que tenga en cuenta criterios
bioclimáticos no responde a fórmulas matemáticas concretas, por lo que habrá que
tener en cuenta cada caso particular sin aplicar los criterios comentados como si de
leyes se tratara.
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Esta trayectoria de la Tierra alrededor del Sol se ve claramente en la siguiente
animación:
[Animación Flash]
4. morfología de la vivienda
Teniendo en cuenta que a lo largo del año varía el ángulo de incidencia de los rayos
solares sobre la vivienda, podremos utilizar elementos arquitectónicos que favorezcan
un calentamiento selectivo en el interior. Por tanto, en invierno, cuando aumenta la
necesidad de los rayos solares, se aprovechará su mayor inclinación a través de los
muros y las ventanas para que penetre más luz y calor al interior de la vivienda. En
cambio, en verano, cuando las temperaturas son más elevadas y los rayos inciden más
verticalmente, tendremos que buscar alternativas que reduzcan la entrada de estas
radiaciones (en forma de luz y calor). Entre ellas, podemos contar con cornisas que
impidan el paso de los rayos solares verticales, propios del verano, pero permitan el
paso de los rayos más inclinados, propios del inverno.
El diseño de la vivienda debe considerar su forma, ya que puede influir directamente en
la ganancia térmica. Para obtener un buen aislamiento hay que disminuir la superficie
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de contacto, evitar entrantes y salientes como patios, alas, etc., y buscar una figura
similar al cubo. Respecto a la altura, es lógico considerar que las más elevadas
ejercerán mayor resistencia frente al viento que las bajas. Desde el punto de vista
veraniego puede ser positivo, ya que la ventilación se incrementa de forma significativa,
pero en invierno puede resultar un efecto claramente perturbador y que influya en la
adecuada gestión térmica de la vivienda. Además de la altura, la forma aerodinámica
del tejado cobra gran importancia, ya que contribuye a alcanzar una óptima ventilación
en verano y una reducción importante de las pérdidas de calor en invierno.
[Animación Flash]
U.D.2. Materiales y elementos arquitectónicos de la energía
solar pasiva
1. materiales empleados
Los materiales adquieren gran importancia a la hora de gestionar adecuadamente el
calor ganado o cedido, de forma que el captado no se pierda o se evite que el calor
excesivo del entorno entre en el interior de la vivienda a través de un aislamiento
adecuado. Las paredes y los muros estarán fabricados de materiales que les permitan
actuar como acumuladores térmicos al liberar el calor almacenado durante las horas
de sol cuando disminuya la temperatura del entorno de la vivienda, normalmente por la
noche. Al mismo tiempo, deberán actuar en los días calurosos absorbiendo el exceso
de calor que se puede acumular en el interior de la vivienda y liberándolo por la noche
mediante una adecuada ventilación.
Generalmente se asocia la capacidad de gestionar este calor a los materiales y al
grosor de las paredes y los muros, siendo éstos factores clave para obtener situaciones
térmicas confortables incluso en climas con temperaturas extremas. Se consideran
materiales térmicos adecuados los pesados de construcción como muros, techos o
suelos gruesos de ladrillo, hormigón o piedra.
También se tendrán en cuenta los materiales de aislamiento que respondan al objetivo
que pretendemos conseguir, que dificulten la transmisión de calor por conducción
desde el exterior al interior de la vivienda y viceversa, pues resultan necesarios y de
gran utilidad tanto en invierno como en verano. Un adecuado aislamiento se logra
mediante recubrimientos con materiales como espumas o plásticos. Normalmente el
aislante se coloca como recubrimiento de la masa térmica, bien sea una pared, un
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techo o un suelo, de tal forma que se acumule el calor en el interior y se encuentre bien
aislado del exterior.
Un aspecto fundamental del aislamiento es el acristalamiento, que permite captar
la radiación solar durante el día, pero por la noche se puede convertir en vehículo
de pérdida de calor por convección o conducción. Este problema se puede evitar
mediante el doble acristalamiento y con sistemas muy eficaces y sencillos como
contraventanas, cortinas y persianas, que se cierran de noche y se abren de día, o
se cierran también durante el día en el periodo estival para evitar la entrada excesiva
de calor. Lógicamente, un óptimo aislamiento debe ir acompañado de un control
adecuado de las posibles infiltraciones y pérdidas no controladas, teniendo en cuenta
que siempre es necesaria una mínima ventilación. Todos estos factores se deben tener
en cuenta para obtener un aislamiento adecuado en las diferentes épocas del año, y
tanto de día como de noche.
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2. localización
Otro de los puntos fundamentales, junto con la orientación, y que tiene tanta
importancia como el diseño de la vivienda, es la localización. Hay que considerar las
condiciones climáticas propias de la latitud y la región en la que está situada la vivienda
(también llamadas condiciones macroclimáticas), así como las climáticas derivadas de
los accidentes geográficos de la zona (llamadas condiciones microclimáticas).
Los aspectos que determinarán las condiciones macroclimáticas son, principalmente,
las temperaturas medias, mínimas y máximas, la pluviometría y la humedad media, la
radiación solar (tanto en intensidad como en días de sol) y los vientos característicos de
la región y su velocidad.
En cuanto a las condiciones microclimáticas, deberemos considerar:
•
•
•
•
•
La inclinación del terreno, que influirá determinantemente en la orientación
de la vivienda.
Los edificios o accidentes geográficos que permitan abrigar la vivienda
siempre que no sea la fachada que da al sur (en el caso del hemisferio
norte). De esta forma impediremos que las masas de aire se lleven el calor
que se haya podido retener.
Los cursos o masas de agua próximos que suavicen las variaciones de
temperatura e incrementen la humedad del ambiente.
Las masas arboladas cercanas que refresquen el ambiente en el que se
encuentre la vivienda. Es propio de la arquitectura bioclimática y de la
arquitectura solar pasiva el uso de árboles de hoja caduca que limiten la
llegada de los rayos solares durante los meses de más calor y, en cambio,
los acepte en invierno cuando las ramas desnudas por la caída de las hojas
permitan su paso.
En climas fríos, la vivienda deberá evitar encontrar la sombra de árboles,
laderas u otras viviendas, que impidan beneficiarse de la radiación solar
propia de cada estación. En cambio, en climas cálidos resulta muy valioso
conseguir este tipo de sombras protectoras de los fuertes rayos solares, que
influyen considerablemente en el confort interno.
3. captación solar pasiva
La arquitectura solar pasiva, tal y como hemos definido, no requiere elementos
mecánicos que conlleven un importante consumo energético, y aprovecha el propio
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diseño de la vivienda, su orientación y otros elementos como el sistema de efecto
invernadero, que se encuentra ampliamente extendido. Este sistema consiste en crear
recintos acristalados cerrados orientados al sur (siempre teniendo en cuenta que nos
encontramos en el hemisferio norte) que permiten que la radiación penetre calentando
los materiales dispuestos detrás y, a su vez, impidiendo que el calor en forma de
radiación infrarroja emitida por los materiales se escape al exterior.
Habitualmente, y dependiendo del clima y del uso, existe un muro de separación
entre el invernadero y la vivienda, que regula la temperatura entre ambos espacios,
almacena este calor y lo libera posteriormente según un retardo propio de la inercia
térmica. En ciertos casos, el invernadero actúa calentando el aire que posteriormente
se introduce en la vivienda a modo de calefacción. También conviene instalar sistemas
de aislamiento como persianas o contraventanas que impidan que el calor se escape
por la noche a través del vidrio, por conducción o convección. Existe gran diversidad
de invernaderos, pero destacan los que disponen de las cuatro paredes acristaladas
(incluyendo el techo) o los de laterales opacos.
Una de las principales ventajas de estos sistemas de efecto invernadero es la creación
de un espacio intermedio entre el exterior y la vivienda que actúa como regulador de la
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temperatura y proporciona un mayor control de las condiciones de confort. Su superficie
puede ocupar toda la fachada orientada al sur y reducir en gran medida las pérdidas
por ventilación. Entre sus desventajas destaca el posible sobrecalentamiento que se
produce en verano y el coste en relación con el ahorro energético que proporciona,
siendo aconsejable combinar este sistema con otros que lo completen y mejoren la
gestión térmica de la vivienda.
Los dos parámetros que determinan los diferentes sistemas de captación son el
rendimiento, o energía que se aprovecha realmente respecto a la que incide, y el
retardo, que es el tiempo transcurrido desde el almacenamiento de la energía incidente
y su liberación posterior. Teniendo esto en cuenta, distinguimos los siguientes sistemas:
•
•
•
Directos: La radiación solar penetra directamente en el interior de la
vivienda a través del acristalamiento, por lo que se aconseja disponer de
materiales térmicos en suelos y paredes que acumulen el calor recibido.
Estos sistemas destacan por un elevado rendimiento y un mínimo retardo.
Semidirectos: Normalmente se emplea un invernadero como espacio
intermedio entre el exterior y el interior de la vivienda, pero que también es
habitable o aprovechable. El calor almacenado en el espacio intermedio
se transmite al interior a voluntad por medio de un sistema de cerramiento
móvil. No alcanza rendimientos tan óptimos como el caso anterior y presenta
retardos mayores.
Indirectos: Se componen de un material térmico de acumulación
inmediatamente próximo al cristal (a escasos centímetros) que se encuentra
anexo al interior de la vivienda y transmite el calor acumulado por radiación,
convección y conducción. Los materiales térmicos suelen ser el techo,
el suelo o una de las paredes de la vivienda, y destacan por su elevada
capacidad calorífica. Son habituales los bidones de agua y los lechos de
piedras, entre otros.
El caso más característico y conocido es el muro trombe, construido de ladrillo, piedra,
hormigón o agua, y pintado de negro o de un color muy oscuro en la cara exterior.
Este sistema puede disponer de orificios en la parte superior e inferior que permitan
la transferencia de calor entre el material térmico y el ambiente por el proceso de
convección, que se suma al aporte por radiación. Este sistema también presenta
rendimientos inferiores al sistema directo y, a su vez, unos retardos muy importantes.
En ciertos casos es posible emplear este sistema para la superficie del techo, pero
uno de los principales problemas reside en las importantes pérdidas que pueden
producirse por la noche, por lo que es necesario contar con dispositivos móviles que
lo impidan. Por otro lado, a veces el calor obtenido puede almacenarse bajo el suelo
y, posteriormente, y de modo similar al sistema de ventilación del muro trombe, se
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transmite el calor al ambiente interior. El sistema será empleado para refrigeración
invirtiendo el sentido de su funcionamiento.
A la hora de diseñar estos sistemas deberemos tener en cuenta la presencia de
suficiente masa térmica para el almacenamiento de la energía, la existencia de
elementos móviles para el aislamiento, y aspectos como la orientación y los elementos
que sombreen las áreas de captación, para obtener un máximo rendimiento en invierno
y se reduzca la captación en verano.
4. ventilación
Consiguiendo temperaturas y presiones diferentes entre dos estancias dentro de la
vivienda se obtienen corrientes de aire que favorecen la ventilación. Así se asegura un
equilibrio higrotérmico adecuado. Esta medida resulta fundamental en climas cálidos en
los que no se dispone de equipos de refrigeración.
5. aplicación de elementos y técnicas de
arquitectura solar pasiva en viviendas no
diseñadas conforme a sus principios
La mayor parte de los medios y métodos expuestos de arquitectura solar pasiva, siendo
válidos para la arquitectura bioclimática, han debido tenerse en cuenta en la etapa
previa a la construcción de la vivienda, es decir, en su ubicación y diseño, pero una
gran cantidad de usuarios se encuentran en una situación determinada en la que no se
tuvieron en cuenta dichos criterios y están deseosos de tomar medidas que potencien
el aprovechamiento de la energía solar.
En primer lugar se deberá prestar atención a la incidencia de los rayos solares en el
interior de la vivienda con objeto de tener en cuenta los lugares y momentos del día
(y del año en cuanto a las estaciones) idóneos. Lógicamente, también hay que ser
conscientes de las sombras, y de sus horarios, proyectadas por viviendas o árboles
cercanos. Bajo este punto de vista presentamos a continuación medidas que, sin
grandes inversiones ni tecnología compleja, pueden responder a esta necesidad.
Dependiendo de la estación del año, podemos acomodar, en la medida de lo posible,
la decoración de la vivienda para aprovechar al máximo la radiación solar incidente. De
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esta forma, en invierno fomentaremos la entrada libre de la radiación del Sol abriendo
cortinas y subiendo persianas, y también podemos contar con cubiertas de sofás y
tresillos, alfombras, etc. de colores oscuros que absorban el calor. Por el contrario, en
verano resulta fundamental una decoración basada en colores claros que no absorban
calor, así como cortinas, persianas y toldos que reduzcan la entrada de los rayos
solares. También son de gran utilidad los toldos, que impiden que los rayos impacten
directamente en las paredes y los muros externos de la vivienda.
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Además de medidas como contraventanas, persianas exteriores o toldos, podemos
contar con filtros vegetales de hoja caduca a modo de enrejado, que impidan que el
sol penetre en verano y permitan su entrada en invierno con la caída de las hojas.
Este mismo sistema se puede aplicar con árboles de hoja caduca. En la zona sur de la
fachada refrescan el entorno mediante evapotranspiración y proporcionan sombra en
verano.
6. otras aplicaciones de la energía solar
pasiva: chimeneas y cocinas solares
La circulación de aire caliente a través de una chimenea se consigue mediante un
intercambiador de calor geotérmico, que también suministra un enfriamiento pasivo
a la vivienda. Básicamente la solar es una chimenea pintada de negro de forma
que durante el día los rayos solares la calientan y generan una corriente de aire
ascendente. La succión que tiene lugar en la base de la chimenea puede suponer
también una agradable ventilación que refrescará la vivienda. Una chimenea solar
cuenta básicamente con los siguientes elementos:
•
•
•
Superficie que absorbe el calor de los rayos solares. Puede encontrarse en
la parte superior o a lo largo de toda la chimenea.
Aislamiento, características térmicas de la chimenea y clase de pintura.
Ventilación (localización de la chimenea, altura y características térmicas).
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Otras aplicaciones sencillas son las cocinas solares. Tal y como vemos en el siguiente
dibujo, hay principalmente dos tipos de cocinas, aunque dentro de cada uno existe una
gran variedad de modelos.
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solar pasiva
Vientos
Sistema solar
Refrigeración pasiva, calentamiento pasivo
Cambio climático
El movimiento de traslación
Tipos de energia solar
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solar pasiva
Resumen
Juego: Pinocho
Autoevaluación
Pregunta 1:
La irradiancia o radiación solar es la cantidad de energía que alcanza un lugar
determinado donde se pretende realizar la captación.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 2:
El ecuador es el punto del planeta que recibe mayor radiación solar.
•
•
Verdadero
Falso
Pregunta 3:
Por las condiciones no privilegiadas de Alemania en relación con la cantidad de
radiación solar, no se ha desarrollado este tipo de energía.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 4:
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Constante solar es la cantidad de energía recibida a modo de radiación solar
por unidad de tiempo y unidad de superficie, medida en la zona exterior de la
atmósfera en un plano perpendicular a los rayos.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 5:
La radiación difusa procede directamente del Sol sin que medien reflexiones o
refracciones.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 6:
La mayor o menor capacidad de conducir calor por parte de un cuerpo se llama
coeficiente de conducción térmica.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 7:
Los sistemas pasivos tienen un coste elevado de mantenimiento, aunque no
producen ningún tipo de emisión de contaminantes.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 8:
La arquitectura solar pasiva y la arquitectura bioclimática son lo mismo.
•
•
Verdadero
Falso
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Pregunta 9:
Se consideran materiales térmicos adecuados los pesados de construcción como
muros, techos o suelos gruesos de ladrillo, hormigón o piedra.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 10:
En la arquitectura bioclimática y en la arquitectura solar pasiva no es conveniente
plantar árboles de hoja caduca.
•
Verdadero
•
Falso
Ejercicio. Características de vivienda solar pasiva
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Módulo II. Energía solar fotovoltaica
El concepto fotovoltaico procede de la palabra griega phos, cuyo significado es luz,
y de Volt por el destacado científico e investigador de la electricidad Alessandro
Volta. De aquí podemos inferir que el conocido efecto fotovoltaico es un fenómeno
físico basado en la transformación de energía solar en energía eléctrica. Algunas
de las características particulares de las instalaciones fotovoltaicas son: su elevado
rendimiento, el carácter gratuito del combustible, su mínimo impacto ambiental en
relación con las energías convencionales y también con otras energías alternativas (no
produce emisiones, vertidos o ruidos), una instalación rápida y fácil debido a que son
instalaciones modulares, el fácil mantenimiento sobre todo por la ausencia de piezas
móviles, así como su carácter inagotable.
Esta energía se basa en la obtención de energía eléctrica a través de paneles
fotovoltaicos. Estos paneles o colectores están compuestos por dispositivos
semiconductores de tipo diodo (que permiten el paso de corriente eléctrica en una sola
dirección) que, al recibir la radiación procedente del Sol, se excitan y causan saltos
electrónicos, con lo que generan una ligera diferencia de potencial entres sus extremos.
La obtención de voltajes mayores se consigue a través del acoplamiento en serie de
varios de estos fotodiodos, que constituyen equipos muy sencillos y óptimos para
alimentar pequeños dispositivos electrónicos.
Por tanto, los paneles solares fotovoltaicos (también llamados módulos fotovoltaicos o
colectores solares fotovoltaicos) están formados por un conjunto de celdas, las células
fotovoltaicas, que producen electricidad a partir de la luz que incide sobre ellos.
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Un parámetro fundamental a tener en cuenta es la potencia pico, que viene a ser
la potencia eléctrica máxima que puede suministrar un elemento fotovoltaico bajo
condiciones estándares de medida.
Podemos clasificar los colectores fotovoltaicos en monocristalinos, policristalinos y
amorfos, según se describen a continuación:
•
•
•
Monocristalinos: compuestos por secciones de un único cristal de silicio,
de forma circular o hexagonal. Hoy en día la mayor parte de las células
fotovoltaicas son de silicio monocristalino de gran pureza, material que se
obtiene a partir de la arena y que es muy abundante en la naturaleza.
Policristalinos: compuestos por pequeñas partículas cristalizadas
Amorfos: colectores en los que el silicio no se ha cristalizado.
La efectividad es proporcional al tamaño de los cristales, pero también hay que tener en
cuenta aspectos como el peso, tamaño y coste, que también se verán incrementados
si buscamos una mayor efectividad. Como hemos comentado, el material clave de
la mayor parte de la tecnología fotovoltaica es el silicio, debido a sus propiedades
que permiten liberar fácilmente electrones. El silicio se encuentra en la arena y
afortunadamente se encuentra en importantes cantidades sobre la corteza terrestre, ya
que es el segundo material más abundante de la misma.
Al incidir la luz sobre los paneles formados por el material semiconductor y las dos
láminas, tal y como se ha explicado, se genera corriente continua por la diferencia
de potencial creada, de forma que cuanto mayor sea la intensidad de la luz incidente
mayor será la energía eléctrica generada. Esto no es óbice para que se genere
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electricidad en días nublados ya que en estos casos también se pueden llegar a
obtener rendimientos muy importantes a causa de la reflexión de la luz solar.
En el caso de equipos comerciales a mayor escala la corriente eléctrica continua
generada por los colectores fotovoltaicos puede ser transformada en corriente eléctrica
e incorporada a la red eléctrica, hecho que favorece la rentabilidad de la inversión
y ha motivado su implantación a multitud de particulares y a proyectos de mayor
envergadura.
U.D.2. Componentes de la instalación fotovoltaica
1. componentes de la instalación
fotovoltaica
Para facilitar su estudio, los componentes de una instalación fotovoltaica se diferencian
en dos partes: el módulo compuesto por células fotovoltaicas y el resto (inversores,
baterías, sistema de cableado, seguidores, reguladores, etc.).
1.1. Módulo
Lo forman grupos de células fotovoltaicas generalmente soldadas y dispuestas
bajo una lámina de vidrio. El módulo es el elemento clave de toda la instalación
fotovoltaica que genera electricidad de forma limpia y ecológica. Una de las principales
características y ventajas es su gran adaptabilidad a las necesidades del lugar donde
va a ser instalado en cuanto a tamaño, diseño o potencia, además de su sencillez de
montaje y mantenimiento. Los módulos también son resistentes al agua, robustos y
fuertes, y tienen una larga vida útil que puede llegar hasta los 40 años. Es habitual
que los productores de los módulos fotovoltaicos garanticen un 80% del rendimiento
energético durante 20 ó 25 años. La información que se proporciona respecto al
rendimiento hace referencia a un sistema en condiciones de prueba estándar, lo que
permite comparar los diferentes tipos de módulos.
La tecnología fotovoltaica avanza de forma imparable en función de las investigaciones
centradas en los diferentes materiales semiconductores. Estos materiales fotosensibles
producen electricidad cuando reciben la luz del Sol. Hasta la fecha el polisilicio (silicio
altamente depurado) es la tecnología que predomina claramente en el mercado debido
principalmente a su abundancia en la corteza terrestre, fiabilidad y amplio conocimiento
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desde hace décadas, y fácil manipulación. Además del polisilicio se está desarrollando
la tecnología llamada de capa fina, tanto en los ámbitos comercial como de I+D, cuyas
principales ventajas son escaso consumo de material, ligereza y aspecto uniforme.
En la actualidad, empleando el silicio como material
de las células fotovoltaicas, se puede llegar a
conseguir rendimientos superiores al 20%, lo que
significa que el 20% de la radiación solar recibida se
puede transformar en electricidad.
Además del rendimiento, el espesor es otro factor fundamental en la producción
eléctrica. A menor espesor, menor silicio será necesario para cada célula y, por tanto,
se reduce su coste. La tendencia es fabricar obleas cada vez más finas en las que
haya también un incremento de la eficacia, tal y como viene sucediendo últimamente
porque el espesor se ha reducido de forma considerable aumentándose de forma muy
importante el rendimiento.
Respecto a la producción de las obleas, destacan las mejoras en el aprovechamiento
del mineral de silicio mediante tecnologías como la extracción de capas finas a partir
de fusión o la fusión de silicio en polvo, ya que hasta la fecha se producían importantes
cantidades de residuos de silicio en forma de pulpa de corte. Estas mejoras permiten
reducir la pérdida de material y disminuir de forma importante la demanda de silicio por
vatio de capacidad.
Silicio monocritalino: Las células se fabrican cortando obleas de un solo cristal de
silicio puro. Destacan por una importante eficiencia y un elevado coste. Aunque en
los últimos años su cuota de mercado se ha reducido mínimamente, sigue siendo la
segunda opción más extendida tras la tecnología de silicio policristalino.
Silicio policristalino: A diferencia del caso anterior, las obleas están conformadas
por muchos cristales de silicio. Aunque su eficiencia resulta menor, también lo es su
coste. A diferencia de la tecnología de silicio mocristalino, en los últimos años viene
manteniendo su cuota de mercado, aunque la producción sigue creciendo de forma
importante.
Capa fina: Como indica su nombre, es una tecnología basada en materiales muy
finos depositados en soporte de bajo coste (como plástico, acero inoxidable o vidrio)
y, lógicamente, con propiedades fotosensibles. Sus principales ventajas son mayor
aprovechamiento de energía y materia prima en términos de producción y mejor
capacidad de adaptación arquitectónica. Además, la mano de obra para el montaje
de los módulos exige un proceso menos intensivo. Por otro lado, su eficiencia es la
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más baja de las tres tecnologías y, por tanto, requiere ocupar más espacio que el
polisilicio. También puede presentar síntomas de degradación a medio y largo plazo.
La capa fina es la tecnología que más ha crecido en los últimos años tanto en términos
de producción como de cuota de mercado. Esta tendencia queda constatada con el
desarrollo de importantes plantas de producción.
Dentro del segmento de la tecnología de capa fina destacan cuatro tipos diferentes:
CdTe (telurio de cadmio), CIS (cobre, indio y selenio), a-Si (silicio amorfo) y CIGS
(cobre, indio, galio y selenio). La tecnología a-Si (silicio amorfo) es la más desarrollada
y alcanza en la actualidad el 40% del mercado dentro del sector.
La imparable investigación para el aprovechamiento solar va más allá de la tecnología
de capa fina, y en la actualidad se estudian dispositivos llamados Full Spectrum, o
también la nanotecnología, así como las células multi-banda o multi-unión. Actualmente
las empresas están destinando cerca del 8% a I+D+I, muy por encima de otros
sectores considerados tecnológicamente punteros como es el informático.
En la actualidad se está investigando
profundamente en los llamados módulos de
concentración que, mediante concentradores ópticos
como espejos y lentes, agrupan y enfocan la luz
solar en una reducida área del material fotovoltaico.
Así se consigue disminuir el tamaño de la célula
empleada y el coste de la instalación, y también
aumentar la eficiencia del módulo para alcanzar
rendimientos del 30-40%. Todo ello repercute en
una mayor rapidez de la amortización energética del
sistema. Los principales problemas de este sistema
son que no es capaz de aprovechar la luz solar
difusa y que requiere un seguimiento muy preciso
que asegure la orientación adecuada al Sol.
Todas estas alternativas aseguran un progresivo avance y desarrollo de la tecnología
de energía solar, pero se espera que el silicio cristalino siga predominando a lo largo de
los próximos 10 ó 15 años.
1.2. Otros componentes
Uno de los componentes esenciales son los inversores, que permiten transformar la
corriente continua producida por un generador fotovoltaico en corriente alterna para
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que sea transportada por la red de distribución de electricidad local. Los inversores
presentan una importante variedad de tipos de potencias, que pueden ser desde
cientos de vatios hasta la gama más habitual de varios kWp (entre 3 y 6 kWp). También
existen inversores empleados en instalaciones de gran tamaño que pueden llegar a ser
de 100 kWp o mayores.
En el caso de sistemas fotovoltaicos no conectados a red, será necesaria una batería,
normalmente plomo-ácido, que permita el almacenamiento de la energía para un
consumo posterior. Existen baterías especiales diseñadas para el sector solar y una
larga vida útil (de unos quince años) siempre con el mantenimiento adecuado. La
batería está conectada a la instalación fotovoltaica a través de un controlador de carga,
que es un componente vital para proteger la batería de las sobrecargas o descargas,
así como reportar datos e información sobre el estado del sistema o facilitar la medición
y el prepago de la electricidad empleada.
Además se deberá contar con todos los elementos necesarios que garanticen la
seguridad y la protección de las personas y de la instalación fotovoltaica para evitar
cortocircuitos, sobrecargas, así como otros elementos y protecciones necesarias y
establecidas por la normativa vigente.
[Animación Flash]
1.3. Componentes de la instalación fotovoltaica
en una vivienda
Los componentes de un sistema fotovoltaico se diferencian mínimamente en función de
si la aplicación es autónoma o conectada a la red, así como de las características de la
instalación. En el caso de un sistema autónomo, la instalación debe disponer de placas
fotovoltaicas, acumuladores eléctricos, regulador de carga e inversor.
[Animación Flash]
Las instalaciones conectadas a red no necesitan incorporar un acumulador debido a
que la energía derivada a la red no precisa ser acumulada previamente.
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U.D.3. Puesta en marcha, explotación y mantenimiento de la
instalación
1. puesta en marcha
En caso de no tener amplios conocimientos de la materia, será aconsejable pedir
asesoramiento a empresas profesionales que nos orienten sobre las mejores opciones
disponibles y realicen un estudio de viabilidad del proyecto. De esta forma, en principio
se deberá determinar la potencia en función de la superficie disponible, el dinero que se
desea invertir y la energía que se va a obtener y, por tanto, los beneficios por la venta
de la electricidad. Una vez que queda clara esta información y se ha decidido con qué
empresa instaladora trabajar, ella efectuará el proyecto de instalación y proporcionará
asesoramiento sobre trámites administrativos así como sobre solicitud de ayudas y
subvenciones.
En general se deberán seguir los siguientes pasos administrativos para montar una
instalación solar fotovoltaica.
[Animación Flash]
2. explotación y mantenimiento
La instalación fotovoltaica funcionará en perfectas condiciones mientras se aseguren
una explotación y un mantenimiento adecuados y correctos de sus componentes. En
caso de un diseño óptimo de la instalación y un buen mantenimiento, en España se
deberían asegurar los siguientes datos respecto a la vida media de los componentes:
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Durante la explotación y el mantenimiento habrá que prestar especial atención a los
siguientes puntos que pueden producir pérdidas, aunque algunas sean inevitables por
el paso del tiempo.
[Animación Flash]
2.1. Plan de vigilancia y de mantenimiento
preventivo
Todo mantenimiento efectivo deberá contener un plan de vigilancia que asegure que
los valores operacionales de la instalación son los planificados. También incluirá
verificaciones de parámetros funcionales relacionados con la energía, la tensión, etc.,
así como la limpieza de los módulos en caso de ser necesaria.
Además del plan de vigilancia, y para asegurar las menores pérdidas, hay que
establecer un mantenimiento preventivo que contemple inspecciones visuales,
revisiones de parámetros y actuaciones, y demás actividades que garanticen el
cumplimiento de las condiciones de funcionamiento adecuadas y la protección de la
instalación.
La instalación deberá disponer de un libro de mantenimiento que refleje todas las
actuaciones preventivas y correctivas, como sustitución de elementos en malas
condiciones, comprobación de componentes, conexiones y módulos, revisiones,
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inspecciones, etc. El personal responsable del mantenimiento estará compuesto por
operarios competentes en materia de tecnología fotovoltaica e instalaciones eléctricas.
3. rendimiento efectivo
Tomando como referencia la zona central de España y un periodo de un año, la
radiación captada por un módulo con la inclinación y la orientación óptimas podría
2
ser de 1850 kWh/m . Teniendo en cuenta que la potencia nominal de un módulo se
2
consigue cuando la radiación recibida es de 1 kWh/m , para este caso de referencia
2
equivale a la radiación durante 1850 horas sobre una superficie de 1 kWh/m . Esto
indica que sin pérdidas daría su potencial nominal durante 1850 horas y la energía
eléctrica entregada se obtendría del producto de su potencia nominal por esas horas.
La variación en España de estos datos es importante, ya que un módulo con la
inclinación adecuada trabajaría en el Norte a potencia nominal alrededor de 1450
horas, y en el Sur alrededor de 2000 horas. Teniendo en cuenta esas pérdidas, las
horas por las que habría que multiplicar la potencia nominal varían en las diferentes
regiones de España ya que hacen referencia a una insolación y un rendimiento óptimos
del 100%.
Habitualmente se realiza un seguimiento de las pérdidas de potencia descritas y con
ello se establece un indicador que consiste en el cociente entre el rendimiento real
y el teórico, obteniendo así el rendimiento de la instalación. Este indicador depende
únicamente de las pérdidas y no de la insolación, y se deberá tener en cuenta en el
caso de que el valor obtenido diste del previsto para el tipo concreto de instalación, ya
que indica pérdidas superiores a las esperadas.
4. aspectos económicos
Presentamos a continuación dos ejemplos que podrían interesar a un inversor medio.
Indican las características de la instalación, los aspectos económicos relacionados y las
emisiones atmosféricas que se dejan de producir.
[Animación Flash]
[Animación Flash]
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U.D.4. Evaluación del impacto medioambiental
1. introducción
El creciente desarrollo y la instalación de parques solares y tecnología de esta
índole ha favorecido el estudio y la investigación de los impactos ambientales que
pueden presentar. Varían en gran medida en función de la ubicación y el tamaño de la
explotación, por lo que resulta difícil generalizar sobre sus principales efectos.
La energía solar fotovoltaica es la fuente renovable más limpia y que produce mínimas
emisiones, ruidos o vibraciones. El impacto visual puede reducirse y controlarse debido
a que la instalación en módulos permite que se adapte a la morfología de las áreas
donde se vaya a instalar. Por otro lado, al producir energía cerca de los lugares de
consumo o redes de distribución se evitan pérdidas debidas al transporte. A pesar
de esta situación ambiental favorable, los impactos no son despreciables. En este
apartado se pretende identificar y determinar su significación.
Las Administraciones central y autonómicas están regulando el procedimiento de
evaluación del impacto ambiental con el establecimiento de la normativa de las
actividades que requieren someterse a él, como el contenido que debe presentar
el estudio de impacto ambiental, que constituye el informe técnico desarrollado en
el procedimiento administrativo general de evaluación de impacto. La legislación
básica estatal sobre evaluación de impacto ambiental no considera las instalaciones
fotovoltaicas como supuestos sometidos a este procedimiento, pero habrá que tener
en cuenta la normativa autonómica y en algunos casos solicitar aclaración explicita a la
Administración autonómica.
2. aspectos ambientales
Independientemente de la necesidad de realizar un estudio de impacto ambiental,
antes de instalar cualquier tipo de instalación fotovoltaica de cierta envergadura se
deberán tener en cuenta algunos aspectos ambientales. El impacto de instalaciones
menores domésticas o sobre tejados, fachadas y terrazas de edificios ya existentes
es mínimo, pero en parques o huertos solares que ocupan extensiones importantes
de terreno es necesario prestar especial atención a los aspectos ambientales que se
presentan a continuación.
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3. impactos ambientales de un proyecto
fotovoltaico
Una vez analizados los principales aspectos ambientales previos a la instalación de
un huerto o parque solar, de forma general hay que tener en cuenta los impactos
ambientales de una instalación fotovoltaica, desde la concepción y diseño hasta el final
de su vida útil.
3.1. Fabricación de módulos y paneles solares
No son relevantes ni la cantidad consumida ni la toxicidad de las materias primas. La
principal materia prima que utilizan las fábricas de paneles solares es el silicio. En
función de su manipulación, se pueden producir pérdidas importantes como los restos
de silicio derivados del proceso de corte de las obleas. Nuevas técnicas productivas,
como la fusión de silicio en polvo en un substrato determinado o la extracción de
capas finas derivadas de la fusión, reducen en gran medida las pérdidas de material
derivado del proceso de corte, lo que supone un ahorro económico importante así
como la reducción de la emisión de contaminantes y una mayor optimización de la
inversión energética necesaria. Además, en la actualidad se han desarrollado técnicas
de recuperación y reciclado del silicio en la industria electrónica.
La fabricación de paneles puede dar lugar a
emisiones derivadas del consumo de combustibles
fósiles. Se estima que por cada kWh se producen
entre 20 y 70 gramos de CO2 en el proceso
productivo.
En toda la vida útil de una instalación fotovoltaica sólo se consume agua en la fase de
fabricación de células, lo cual se considera un impacto ambiental mínimo. Por otro lado,
los paneles deben reciclarse convenientemente cuando se agota su vida útil ya que la
combustión podría dar lugar a gases tóxicos muy contaminantes.
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3.2. Acondicionamiento previo al montaje y
construcción
Una fase fundamental del montaje de una instalación fotovoltaica es la elección idónea
del entorno donde se ubicarán los diferentes equipos, componentes, instalaciones,
vías de acceso y líneas auxiliares, tanto desde un punto de vista operativo y productivo
como, por el tema que nos ocupa, ambiental. Se deberá tener en cuenta su impacto
visual y estudiar la forma de integrarlos en el entorno según criterios paisajísticos,
así como situarlos en zonas alejadas de poblaciones o carreteras. Esta integración
considerará el desarrollo de pantallas naturales y setos que minimicen el impacto e
impidan una visión incómoda de la instalación.
3.3. Montaje y construcción
La instalación de todo el aparataje eléctrico (conducciones, cableado, equipos e
instalaciones), el montaje de los módulos fotovoltaicos y la construcción de vías de
acceso son las actividades que mayor impacto ambiental pueden causar, pero sus
efectos se minimizan al atender ciertos criterios ambientales mínimos. Estos impactos
son producto principalmente del acondicionamiento y la nivelación del suelo. Los
requisitos de la propia instalación pueden dar lugar a procesos erosivos de cierta
relevancia, y una posible solución es la siembra de cultivos de laboreo superficial.
En este punto se deberá valorar el soterramiento de gran parte del cableado y los
diferentes impactos de cada alternativa.
Es posible integrar en el entorno los componentes y
las instalaciones si se pintan convenientemente.
3.4. Mantenimiento y funcionamiento
En condiciones normales no se añaden importantes impactos a los visuales derivados
del parque solar. En todo caso, no será desdeñable la implantación de buenas
prácticas de mantenimiento que tengan en cuenta posibles situaciones anómalas o de
emergencia que puedan causar derrames o vertidos de productos nocivos. Además, si
el terreno ha sido sembrado, los residuos orgánicos vegetales generados se deberán
gestionar según criterios ambientales.
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3.5. Impacto ambiental positivo
Todo análisis ambiental de una instalación u obra de cierta envergadura debe
contemplar los impactos negativos pero también los positivos. La solar destaca
por derecho propio como la energía renovable de menor impacto ambiental, tanto
por sus reducidas emisiones como por los mínimos residuos, ruido y otros efectos.
Además del mínimo impacto, su desarrollo debe suponer un retroceso de las energías
convencionales más contaminantes como la nuclear o la térmica.
Según los datos que presenta el Plan de Energías Renovables (PER), cada kWh
originado por la combustión de carbón da lugar a unas emisiones de 977 g de CO2 y, si
es producido con gas natural en ciclos combinados, 394 g de CO2 por kWh generado.
Teniendo en cuenta los diferentes sectores energéticos presentes en España, cada
kWh produce unas emisiones por término medio de 400 g de CO2.
U.D.5. Usos de la energía solar fotovoltaica
1. introducción
Quizá las únicas limitaciones para instalar paneles fotovoltaicos donde es necesaria la
electricidad son el coste del equipo y, en ciertos casos, la superficie ocupada por los
paneles, pero en las instalaciones bien dimensionadas el último factor no debería ser
tan limitante. Los beneficios de esta tecnología se ponen claramente de manifiesto en
lugares remotos alejados de la red de distribución eléctrica ya que el factor económico
es un punto fuerte que favorece su distribución comercial, así como en los casos en los
que se requiere baja potencia eléctrica.
Entre las principales aplicaciones se incluyen:
•
•
•
•
•
•
Instalación de sistema eléctrico en viviendas.
Sistemas de bombeo (por ejemplo, en el caso de pozos) y riego.
Iluminación de vías de tránsito.
Repetidores de comunicaciones y estaciones meteorológicas.
Potabilizadoras y depuradoras de aguas residuales.
Centrales de gran tamaño.
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2. áreas aisladas sin red
Las características propias de esta tecnología hacen que resulte idónea en lugares
alejados de las redes e infraestructuras eléctricas, normalmente áreas rurales. No
requiere combustible para su alimentación, presenta una elevada fiabilidad, el
mantenimiento no es complejo y además se puede adaptar a cualquier lugar y espacio.
En estos casos de ausencia de conexión a la red eléctrica es necesario que el sistema
esté conectado a una batería a través de un controlador de carga. La batería acumula
la electricidad generada para usarla posteriormente. Es posible utilizar un inversor que
permita obtener corriente alterna y alimentar aparatos eléctricos normales.
Estas zonas alejadas de núcleos urbanos pueden
beneficiarse de la tecnología fotovoltaica para el
sistema de comunicaciones y alumbrado, sistemas
de bombeo y depuración, sistemas de riego y
refrigeración de medicinas y vacunas, sistemas
de alumbrado en el exterior de la vivienda o punto
de carga de baterías, entre otros. En el caso
de viviendas aisladas, se neceesita un panel
fotovoltaico, una batería y un regulador que controle
la carga, además del sistema de cableado eléctrico
para conectar las bombillas o los electrodomésticos.
En algunos casos se opta por conectar varias instalaciones de generación y se
crea una red eléctrica mayor que un único punto. De esta forma hay una notable
mejoría en la electrificación de un conjunto de viviendas o instalaciones y se requiere
menor capacidad de acumulación que en las instalaciones individuales. Las redes a
pequeña escala suelen funcionar con corriente alterna, lo que facilita la alimentación
de componentes eléctricos comunes y pueden ser sostenidas por otras fuentes de
energía adicionales como el gasóleo o los generadores eólicos o hidráulicos, que lo
transforman en un sistema que garantiza un sistema híbrido permanente.
En definitiva, esta tecnología puede asegurar las necesidades básicas de áreas rurales
alejadas de infraestructuras eléctricas, pero también promover un desarrollo importante
en zonas limitadas mediante la industria y otros servicios dependientes de la energía
eléctrica como, por ejemplo, alimentación de equipos informáticos o electrificación de
sistemas de iluminación. La rentabilidad viene determinada en gran parte por su escaso
gasto de mantenimiento y funcionamiento, ya que la inversión principal se realiza al
inicio y resulta vital un adecuado sistema de financiación.
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La energía solar fotovoltaica también puede jugar un papel decisivo en áreas aisladas
o rurales de países en vías de desarrollo, ya que se estima que actualmente alrededor
de 1.750 millones de personas viven sin servicios básicos de energía, la gran mayoría
en áreas rurales. Algunas de las aplicaciones más útiles y necesarias en estos
casos serían el bombeo de agua, el suministro a herramientas eléctricas, la mejora
de iluminación y sanidad, el incremento de conexiones a Internet y la mejora de la
formación de la población, entre otras.
Otros usos sin conexión a red pueden ser los relacionados con la industria. Predominan
en este campo las aplicaciones en telecomunicaciones, principalmente para unir zonas
aisladas rurales con núcleos urbanos bien abastecidos. Otras utilidades industriales
destacadas son desalinizadoras, equipos de navegación marítima, estaciones
meteorológicas o de contaminación, iluminación y señalización de carreteras y
autopistas, así como depuradoras de aguas residuales.
3. sistemas conectados a red
La mayor parte de la energía fotovoltaica producida se vierte directamente a la red de
distribución eléctrica. Se evita así la necesidad de acumuladores y se presenta una
eficiencia mayor que la tecnología fotovoltaica en áreas aisladas. En la actualidad
no hay duda de que la conexión de este tipo de energía a la red eléctrica funciona
de forma fiable y eficiente, lo cual queda patente en los cientos de miles de sistemas
fotovoltaicos conectados a red que están funcionando de forma óptima en numerosos
países, entre los que destacan Estados Unidos, Japón y Alemania. Los principales
motivos para apostar por este tipo de energía son:
•
•
•
•
Mínimo impacto ambiental y aumento de la concienciación.
Beneficio económico por la venta de energía a las empresas eléctricas.
Ahorro de electricidad en los picos de demanda como, por ejemplo, días
calurosos de verano en los que se hace uso del aire acondicionado.
Proporcionar estabilidad al consumo en casos cuyo suministro se puede
recibir de forma irregular.
La evolución del mercado fotovoltaico en función de la aplicación mediante conexión
a red o aislada refleja claramente que aumenta en mayor proporción la tecnología
conectada a red. En ella es necesario un inversor que transforme la corriente continua
derivada de los paneles en corriente alterna. Este inversor, además, controla el sistema
y lo desconecta de la red en caso de que detecte alguna anomalía.
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Una de las aplicaciones más extendidas de energía
fotovoltaica conectada a red se presenta en
edificaciones (centros comerciales, industrias,
viviendas, etc.), situada normalmente en tejados y
cubiertas. En la actualidad se tiende a incorporar las
instalaciones solares en la propia arquitectura del
edificio, integrándola entre los diferentes materiales
de construcción, cerramientos, tejas, etc.
Esta tendencia de incorporación a la arquitectura del edificio se ve beneficiada,
además de por su utilidad, por la estética moderna y tecnológica que presenta en
las fachadas, y también por el compromiso con el medioambiente que transmite la
empresa. De esta forma, por un lado se produce electricidad y por otro se mejora la
imagen con el uso de esta tecnología como material de construcción. Los sistemas
suelen ser de pequeño tamaño, entre los 5 kW y los 200 kW, aunque en casos
puntuales se pueden superar ampliamente estos márgenes. La menor complejidad
de instalación de los sistemas en el suelo hace que se opte mayoritariamente por
esta opción a pesar de que hay bastante superficie en cubiertas y tejados para el
abastecimiento eléctrico de la población. Las instalaciones sobre suelo se disponen
generalmente en terrenos de poco valor agrícola así como en tierras degradadas. En
la actualidad encontramos instalaciones sobre suelo desde pocos kilovatios a decenas
de megavatios. Lógicamente, cuanto mayor sea la producción, mayor la rentabilidad
obtenida.
Algunas de las ventajas de las instalaciones sobre suelo son la facilidad para obtener la
inclinación óptima de los paneles y para instalar seguidores que mejoran la captación
de la radiación solar a lo largo del día. La rentabilidad con el uso de seguidores se
ve incrementada de forma importante aunque también tiene mayores costes de
mantenimiento e instalación. Este tipo de aplicación sobre suelo se ha incrementado
enormemente en España, y Navarra es la comunidad autónoma que más ha apostado
por ella.
En países como España, donde cada año se incrementa enormemente el consumo
eléctrico a causa de un mayor uso de aparatos de aire acondicionado, la tecnología
fotovoltaica ayuda a soportar los picos de demanda en los días más calurosos de
verano, y se evitan de esta forma posibles cortes de electricidad. También en nuestro
país, y en muchos otros, el alquiler de tierras para el desarrollo de parques solares
fotovoltaicos proporciona a los agricultores un rendimiento óptimo de sus tierras
durante al menos 25 ó 30 años.
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4. bienes de consumo
Cada vez es más habitual encontrar aparatos y bienes de consumo que funcionan con
energía fotovoltaica, como es el caso de juguetes, calculadoras y, en general, equipos
eléctricos de todo tipo. También empieza a ser común el desarrollo de instalaciones
que funcionan con esta energía como equipos de extinción de incendios, señalización e
iluminación en carreteras o incluso aparatos de aire acondicionado en vehículos.
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U.D.6. Ventajas e inconvenientes
1. ventajas e inconvenientes
A continuación presentamos una completa animación con las principales ventajas e
inconvenientes de la energía solar fotovoltaica.
[Animación Flash]
U.D.7. Presente y futuro de la energía fotovoltaica
1. presente y futuro de la energía
fotovoltaica
Las diferentes tecnologías fotovoltaicas presentan un importante crecimiento en los
últimos años. Respecto a la cuota de mercado, destacan el incremento de la tecnología
de capa fina y la reducción del policristalino, aunque se mantienen como dominantes.
Todo ello queda patente en el incremento de la tecnología de capa fina frente a todas
las demás así como en el mantenimiento de esta tendencia durante los próximos años.
Hay previsiones de este imparable crecimiento hasta el año 2030 como mínimo.
La web http://www.asif.org, página oficial de la Asociación de la Industria Fotovoltaica,
presenta informes sobre la situación actual y las previsiones de la energía solar
fotovoltaica.
1.1. Energía solar fotovoltaica en el mundo
El mercado fotovoltaico mundial no cesa de crecer a un ritmo vertiginoso y se estima
que continuará aumentando durante varias décadas. El desarrollo se concentra
en algunos países, pero poco a poco se van incorporando otros al desarrollo y
la implantación de esta tecnología como Italia, Francia y Corea del Sur, que han
registrado crecimientos muy importantes. Los países líderes hoy en día son España,
Estados Unidos y Japón.
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Aparte de la potencia instalada en los diferentes países, en otro aspecto importante
como la fabricación de células fotovoltaicas viene destacando China frente a países
que habían liderado este ámbito como Alemania y Japón.
Otro dato interesante es conocer la titularidad de las instalaciones fotovoltaicas que
prevalece en los diferentes países que apuestan por esta energía. En España cabe
señalar la escasa apuesta por el sector público y la vivienda, y la clara supremacía de
los grandes proyectos frente al resto. Este indicador da muestras de la necesidad de
facilitar la instalación fotovoltaica en la edificación.
La web http://www.asif.org, página oficial de la Asociación de la Industria Fotovoltaica,
también publica informes sobre la situación actual y las previsiones de la energía solar
fotovoltaica en España, en Europa y en el mundo.
1.2. Energía solar fotovoltaica en España
Al igual que la energía térmica y termoeléctrica, la evolución de la energía solar
fotovoltaica viene marcada en gran parte por el plan de energías renovables (PER)
2005-2010, que establece para el año 2010 el objetivo de un incremento en 363 MW
respecto a 2005, y se estima que la energía acumulada en ese periodo de cinco años
será de 400 MWp.
Desde los puntos de vista social y medioambiental, destacan las siguientes cifras:
•
•
•
Inversión de 2.039 millones de euros.
Creación de alrededor de 9.200 empleos.
Disminución de 206.000 tCO2 a partir de 2010.
La energía eólica sigue destacando en nuestro país frente al resto de las energías
renovables, pero la evolución del número de instalaciones solares fotovoltaicas, que se
ha triplicado en los últimos años, da idea de su enorme potencial.
El crecimiento del sector de la energía solar
fotovoltaica en los últimos años ha sido muy superior
a la mayor parte de las energías renovables.
El año 2008 vino marcado en España por un crecimiento importantísimo de la
energía solar fotovoltaica, que nos situaba como líderes mundiales en el desarrollo
e implantación de esta energía, hasta el punto de multiplicar por nueve sus propios
objetivos. Uno de los principales motivos de este crecimiento exponencial fue la entrada
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en vigor a finales del pasado ejercicio del Real Decreto 1578/08, que entre otras cosas
redujo las primas, fomentaba las plantas de tejado frente a las de suelo, fijaba un
máximo de megavatios para las centrales y creaba un sistema de asignación trimestral
de potencia para limitar la potencia instalada.
Esta normativa más restrictiva y con menos incentivos que la anterior provocó la
aceleración y puesta en marcha de muchos proyectos antes de su entrada en vigor, lo
que derivo en un año 2008 muy positivo y un 2009 mucho menos esperanzador. De
hecho, frente a los cerca de 2.400 MW instalados en 2008, el Ministerio de Industria
sólo permitirá en 2009 la instalación de 500 MW, lo que está siendo un duro golpe para
el sector.
de energía. DOCE 332/C, de 03-11-97
Libro blanco sobre energías renovables de la Unión Europea.
Libro blanco sobre energía para el futuro: fuentes de energía renovables.
Libro verde Hacia una estrategia europea de seguridad del abastecimiento energético.
renovables en el mercado interior de la electricidad. DOCE 27-10-2001
2002, relativa a la eficiencia energética de los edificios. DOCE de 4.1.2003
BOE 107, de 0-5-1998
Real Decreto 2224/1998, de 16 de octubre, por el que se establece el certificado de
profesionalidad de la ocupación de instalador de sistemas fotovoltaicos y eólicos de
pequeña potencia. BOE 269, de 10-11-1998
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Real Decreto 891/1980, de 14 de abril, por el que se dictan normas sobre
homologación de prototipos y modelos de paneles solares. BOE 114, de 12-5-1980
Orden de 28 de julio de 1980, por la que se aprueban normas e instrucciones técnicas
complementarias para la homologación de paneles solares. BOE 198, de 18-8-1980
Resolución de 26 de febrero de 1988, de la Dirección General de Innovación y
Tecnología, por el cual se autoriza a la Asociación Española de Normalización y
Certificación (AENOR) para asumir las funciones de normalización en el ámbito de la
energía solar. BOE de 29-03-88
Real Decreto 1663/2000, de 29 de septiembre, sobre conexión de instalaciones
fotovoltaicas a la red de baja tensión. BOE 235, de 30-09-00
Resolución de 31 de mayo de 2001, de la Dirección General de Política Energética
y Minas, por la que se establecen modelos de contrato tipo y modelo de factura para
instalaciones solares fotovoltaicas conectadas a la red de baja tensión. BOE 148, de
21-6-2001
Real Decreto 47/2007, de 19 de enero, por el que se aprueba el procedimiento básico
para la certificación de eficiencia energética de edificios de nueva construcción. BOE nº
27, de 31/01/07
REAL DECRETO 661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la actividad de
producción de energía eléctrica en régimen especial. BOE de 26 de mayo de 2007
REAL DECRETO 1578/2008, de 26 de septiembre, de retribución de la actividad
de producción de energía eléctrica mediante tecnología solar fotovoltaica para
instalaciones posteriores a la fecha límite de mantenimiento de la retribución del Real
Decreto 661/2007, de 25 de mayo, para dicha tecnología.
Andalucía
eficiencia energética de Andalucía. BOJA 70, de 10-4-2007
Página 119 de 180
Castilla-La Mancha
del ahorro y eficiencia energética en Castilla-la Mancha. BOE 118, de 17-5-2007
Canarias
Ley 1/2001, de 21 de mayo, sobre construcción de edificios para la utilización de
energía solar. BOE 160, de 05-07-01. BOC 67, de 30-05-01. c.e BOC 74, de 15-06-01
La Rioja
medio de energías alternativas. BOLR de 27-6-1996
Orden de 15 de mayo de 1998, que modifica la Orden de 31 de mayo de 1996 sobre
BOLR de 28-5-1998
Murcia
energética de la Región de Murcia. BOE 111, de 9-5-2007
Página 120 de 180
Energía solar y eólica / Energía Solar / Módulo II. Energía solar fotovoltaica
Central fotovoltaica
Pasos administrativos en instalaciones solares
Ventajas e inconvenientes de energ solar fotovoltaica
Energ solar fotovoltaica
Instalación de seguimiento
Instalación fija
Pérdidas de modulo fotovoltáico
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Energía solar y eólica / Energía Solar / Módulo II. Energía solar fotovoltaica
Resumen
Juego: Paulino el marino
Autoevaluación
Pregunta 1:
La potencia pico es la potencia eléctrica mínima que puede suministrar un
elemento fotovoltaico bajo condiciones estándares de medida.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 2:
Los colectores fotovoltaicos son siempre monocristalinos.
•
•
Verdadero
Falso
Pregunta 3:
El material clave de la mayor parte de la tecnología fotovoltaica es el silicio.
•
•
Verdadero
Falso
Pregunta 4:
Los módulos son muy delicados y poco resistentes al agua.
Página 122 de 180
•
•
Verdadero
Falso
Pregunta 5:
Las instalaciones fotovoltaicas deben tener un plan de vigilancia y un plan de
mantenimiento preventivo.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 6:
La instalación fotovoltaica debe disponer de un libro de mantenimiento.
•
•
Verdadero
Falso
Pregunta 7:
El libro de mantenimiento debe reflejar todas las actuaciones preventivas y
correctivas.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 8:
Las características de los paneles fotovoltaicos hacen que sean idóneos para
lugares cercanos de las redes y las infraestructuras eléctricas.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 9:
China viene destacando en los últimos años en la fabricación de células
fotovoltaicas frente a países que habían liderado este ámbito como Alemania y
Japón.
Página 123 de 180
•
•
Verdadero
Falso
Pregunta 10:
La energía solar fotovoltaica ha tenido un crecimiento muy inferior a la mayor
parte de las energías renovables.
•
Verdadero
•
Falso
Ejercicio. Conceptos de energía fotovoltaica
Página 124 de 180
Evaluación Módulos I y II. Energía solar
Página 125 de 180
Módulo III. Energía solar térmica
1. introducción y conceptos generales
Se considera energía solar térmica de baja temperatura un sistema que aprovecha la
energía de los rayos solares para emplearla en forma de calor, y se puede utilizar de
forma directa (por ejemplo, para calentar una piscina) o indirecta, como en un sistema
calefactor.
España, por su privilegiada situación y su climatología, se ve particularmente favorecida
respecto al resto de los países de Europa, ya que sobre cada metro cuadrado de su
suelo inciden al año unos 1.500 kilovatios-hora de energía, cifra similar a la de muchas
regiones de América Central y del Sur. Esta energía puede aprovecharse directamente,
o bien convertirla en otras formas útiles como, por ejemplo, electricidad.
Los primeros colectores planos comercializados
responden a una patente en Estados Unidos del año
1891.
Página 126 de 180
U.D.2. Sistemas de captación solar
1. sistemas de captación solar
El Sol calienta un captador o colector solar que transmite la energía a un fluido
aprovechado directamente o que, a su vez, termina en un depósito de almacenamiento
Página 127 de 180
para su uso posterior. Dependiendo de la temperatura que puede llegar a tener la
superficie captadora, distinguimos entre técnicas de baja temperatura y técnicas de
media y alta temperatura.
1.1. Baja temperatura
Esta técnica se basa normalmente en la utilización de colectores planos que no
presentan ningún tipo de potencial de concentración, de forma que la energía
captada por la superficie externa del colector y la captada por la superficie interior son
prácticamente las mismas. Es habitual encontrar estos colectores en los tejados de
algunas viviendas como parte del sistema de calefacción. Un colector común consta de
cubierta exterior, placa absorbente, aislamiento y caja exterior.
Cuando estos sistemas se aplican para agua caliente con fines sanitarios pueden ser
de circuito abierto y de circuito cerrado. En el circuito abierto el agua para consumo
fluye directamente por los colectores solares, lo cual produce menos problemas de
obstrucción debido a fenómenos de congelación en climas fríos o a causa de las sales
que contiene el agua.
Quizá los sistemas de agua caliente más extendidos en la actualidad son los equipos
domésticos compactos, compuestos normalmente por un depósito de entre 100 y 200
litros de capacidad y colectores con un tamaño, que hoy día ronda entre los 2m-2.5m.
Para una familia de 4 ó 5 miembros resultan suficientes dos colectores. Los elementos
fundamentales de un sistema de energía solar térmica de baja temperatura son:
[Animación Flash]
Estos dispositivos pueden llegar a cubrir prácticamente la totalidad de las necesidades
domésticas de agua caliente, dependiendo del uso y de la radiación, y evitan una
importante emisión de gases contaminantes a la atmósfera. Algunas estimaciones
determinan que en un año medio se recupera la energía invertida en la fabricación del
dispositivo solar, que alcanza una vida media de unos 30 años con un mantenimiento
mínimo y en función de factores como las condiciones climáticas y la calidad del agua.
Es importante destacar la capacidad de los colectores planos de captar tanto la
radiación directa como la difusa, de forma que, si el sistema se encuentra bien
dimensionado, el aprovechamiento puede darse en condiciones adecuadas tanto en
días soleados como en días medio nublados, siempre que la irradiación total no esté
por debajo de ciertos límites.
Página 128 de 180
Las familias que disfruten de baños matutinos deberán disponer de una reserva de
agua caliente debido a la ausencia de insolación durante las horas previas. Esta
medida preventiva es muy útil también porque en días muy nublados se puede dar una
bajada importante de la irradiación solar.
En algunas de estas aplicaciones domésticas se dispone también de una resistencia
de apoyo, que se pone en funcionamiento en los casos en los que el sistema no puede
alcanzar una temperatura de uso normal (unos 40 ºC). Como veremos, hay equipos
que emplean gas como combustible de apoyo a este sistema solar.
También existen colectores de vacío, los cuales tienen un rendimiento superior a los
convencionales ya que están caracterizados por el uso de materiales más apropiados.
El cerrado hermético de la caja tiene lugar después de hacer el vacío en su interior,
por lo que actúa como un aislante térmico y así se reducen al mínimo las pérdidas
energéticas. Estos dispositivos permiten alcanzar temperaturas más elevadas que
pueden rondar los 110 ºC y constan de los elementos que se presentan en la siguiente
animación.
[Animación Flash]
1.2. Media y alta temperatura o energía
termoeléctrica
Además de aplicaciones relacionadas con la producción de agua caliente con fines
domésticos sanitarios, la tecnología solar actual permite usar esta energía con
otros fines como los industriales o aire acondicionado. Para estos y muchos otros
usos es necesario obtener fluidos con temperaturas bastante elevadas para que
resulten eficaces. Es posible emplear colectores planos para un calentamiento inicial
y posteriormente tratar el fluido con medios convencionales de calentamiento. Otra
opción es usar colectores de concentración, que son equipos capaces de reflejar y
concentrar la energía solar incidente sobre una zona receptora pequeña.
A causa de esta concentración, la intensidad de la energía solar aumenta y la
temperatura del receptor puede llegar a varios cientos o miles de grados Celsius. En la
actualidad hay una gran variedad de sistemas solares de concentración, y todos tienen
en común la necesidad de orientación para seguir al Sol: los dispositivos empleados
para ello se denominan helióstatos. Los sistemas de concentración se componen
básicamente de los siguientes elementos, similares a los de los colectores planos:
Página 129 de 180
•
•
•
•
Superficie reflectora: Consiste en una lámina reflectora que debe tener una
reflectividad superior al 95%.
Superficie absorbente: Suelen ser placas pintadas de negro o recubiertas
de una lámina de material selectivo. También pueden ser cilíndricas en
función de la forma de la superficie reflectora.
Cubierta protectora: Su objeto es proteger la superficie absorbente.
Sistema de orientación: Se trata de un ordenador, un detector de posición
solar y un motor que mueve el ángulo de inclinación del eje para obtener una
orientación adecuada al Sol.
Colectores de concentración lineal de un eje
Estos dispositivos consisten en un tubo por el que pasa el fluido que hay que calentar.
El tubo se coloca paralelo a una superficie reflectante que presenta un perfil parabólico.
En el eje focal del perfil se encuentra ensamblado el tubo, de forma que la luz reflejada
por el espejo se concentra en el tubo. El conjunto de todo el sistema puede llegar a
tener una longitud superior a los cien metros.
El conducto debe estar compuesto por un material muy selectivo que puede ser negro
níquel, y óxido de cobre sobre aluminio o sobre níquel, entre otros, de forma que la
absorción del calor sea lo mayor posible. La superficie que refleja la radiación del Sol
puede ser de espejos de vidrio o también de metal pulido como el aluminio.
Si queremos conseguir un rendimiento óptimo, será necesario que la perpendicular de
la superficie parabólica apunte en dirección al Sol, y en este punto cobra importancia el
sistema de orientación explicado anteriormente.
La concentración de energía conseguida con los
colectores de concentración lineal de un eje puede
alcanzar temperaturas de hasta 350 ºC.
Una de las ventajas de este sistema es que las elevadas temperaturas conseguidas
permiten usar el fluido calentado para calefacciones o también para turbinas de
reducido tamaño, y además su simplicidad mecánica reduce los posibles fallos. Por
otro lado, uno de los principales problemas que presentan estos dispositivos es su
limitación para producir fuerzas mecánicas importantes. El líquido debe recorrer una
larga distancia y esto hace bajar su temperatura, por lo que el rendimiento no es
totalmente óptimo.
Página 130 de 180
Hornos solares de torre central
Cuando es necesario obtener temperaturas más elevadas, podemos optar por los
hornos solares de torre central, que permiten transformar la energía del Sol en
mecánica y se alcanzan temperaturas de hasta 4.000 ºC.
[Animación Flash]
Australia proyectó en el año 2005 la instalación de
un horno solar de torre de un kilómetro de altura,
con un campo colector de 5 km de diámetro y con
un potencial de generar 200 MW para abastecer de
electricidad a más de 200.000 viviendas.
Los hornos solares pueden funcionar de tres formas diferentes. Uno de los modos
más extendido consiste en calentar el agua a temperaturas muy elevadas hasta que
entra en ebullición, y posteriormente se procede igual que en una caldera convencional
de vapor. Otro tipo usa sales minerales de sodio y potasio fundidas a baja presión,
de forma que la estructura puede ser más liviana al trabajar a bajas presiones,
pero se incrementa el riesgo por la manipulación de las sales. El último modo de
funcionamiento consiste en calentar a altas temperaturas aire que posteriormente se
usa para mover una turbina de gas. El rendimiento de este sistema es muy elevado,
pero puede presentar problemas relacionados con las oscilaciones importantes de
temperatura.
Estos dispositivos solares proporcionan potencias muy elevadas de varios megavatios,
y se emplean en muchos casos para aplicaciones industriales a mayor escala que las
descritas hasta ahora: son los sistemas de aprovechamiento por concentración que
mayor rendimiento proporcionan en cuanto a conversión en energía eléctrica. Resultan
especialmente rentables los diseñados a gran escala, ya que el elevado coste del
sistema de control se diluye entre los beneficios obtenidos para un mayor número de
megavatios.
Por otro lado, este sistema presenta un rendimiento inferior a los fotovoltaicos. La
precisión necesaria en el sistema de orientación de los helióstatos y su delicadeza
hacen que su fiabilidad resulte limitada y muy importantes los riesgos de fallo.
El horno situado en Odeillo, Francia, tiene 9.600
2
reflectores, ocupa una superficie de 1.900 m y
Página 131 de 180
puede alcanzar temperaturas superiores a los 3.000
ºC.
U.D.3. Componentes de las instalaciones solares térmicas
1. características generales de las
instalaciones
Las instalaciones se componen de un circuito primario y otro secundario
independientes. Se añade un producto químico anticongelante para evitar cualquier tipo
de mezcla de los distintos fluidos. En el circuito primario puede utilizarse agua de la red,
agua desmineralizada o agua con aditivos.
Los criterios para el empleo de un fluido son:
•
•
•
•
•
Características climatológicas del lugar de instalación.
Calidad del agua.
Especificaciones del fabricante de los captadores.
Composición del fluido.
Calor específico del fluido.
Características del fluido de trabajo:
•
•
•
•
•
•
Un pH a 20 ºC entre 5 y 9.
Contenido inferior a 500 mg/l totales de sales solubles en el circuito primario.
Conductividad inferior a 650 µS/cm.
Contenido en sales de calcio inferior a 200 mg/l expresados como contenido
en carbonato cálcico.
Límite de dióxido de carbono libre contenido en el agua inferior a 50 mg/l.
Fuera de estos valores, el agua deberá ser tratada.
En instalaciones que cuenten con más de diez metros de captación para un solo
circuito primario, será de circulación forzada. Si la instalación debe permitir que el agua
alcance una temperatura de 60 ºC, no se admitirán componentes de acero galvanizado.
Además, las instalaciones deben cumplir lo fijado en la reglamentación vigente y en las
normas específicas.
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2. protección de las instalaciones
Es necesario proteger las instalaciones:
•
•
•
•
•
•
De las bajas temperaturas.
Contra sobrecalentamientos.
Contra quemaduras.
Contra altas temperaturas.
De resistencia a presión.
De flujo inverso.
2.1. De las bajas temperaturas
El anticongelante sirve para proteger contra las heladas, ya que las partes del sistema
expuestas al exterior deben soportar bajas temperaturas. En el sistema está fijada la
temperatura mínima permitida para no sufrir daños. Estos productos químicos deben
ser no tóxicos; y su calor específico, superior a 3 kJ/kg K. Además, mantendrá todas
sus propiedades físicas y químicas de diseño dentro de los intervalos mínimo y máximo
de temperatura permitida por todos los componentes y materiales de la instalación.
2.2. Contra sobrecalentamientos
Los sobrecalentamientos pueden dañar los materiales o equipos y, por tanto, disminuir
la eficacia del suministro de energía. Para prevenir el sobrecalentamiento, las
instalaciones deben disponer de dispositivos de control manuales o automáticos y
también se tomarán medidas especiales cuando las instalaciones se usen de manera
estacional, ya que el sobrecalentamiento se puede dar por no usar la instalación.
Cuando las aguas sean duras, es decir, con una
concentración en sales de calcio entre 100 y 200
mg/l, se realizarán las previsiones necesarias para
que la temperatura de trabajo de cualquier punto del
circuito de consumo no sea superior a 60 ºC.
Página 133 de 180
2.3. Contra quemaduras
En ocasiones el agua de consumo puede exceder los 60 ºC. Por ello, debe haber un
mecanismo que limite la temperatura (por ejemplo, mediante un sistema automático
de mezcla). Además, hay que poner especial cuidado en aguas duras (concentración
en sales de calcio entre 100 y 200 mg/l) ya que un exceso de temperatura puede ser
perjudicial para el circuito.
2.4. Contra altas temperaturas
El sistema deberá diseñarse para que todos los materiales y componentes nunca
excedan la máxima temperatura permitida.
2.5. De resistencia a presión
La presión máxima de un circuito de consumo está regulada por la normativa nacional
y europea. Por tanto, se deben realizar pruebas para determinar que los componentes
soporten dicha presión. Esta prueba consiste en someter los circuitos, al menos
durante una hora, a una presión 1,5 veces el valor de la presión máxima de servicio
comprobando que no se producen daños ni fugas.
2.6. De flujo inverso
El flujo inverso se potencia cuando el acumulador se encuentra por debajo del
captador. Para evitar este flujo se recomienda utilizar válvulas antirretorno porque con
el flujo inverso pueden producirse grandes pérdidas energéticas.
3. componentes y diseño
Para realizar el dimensionado básico de la instalación, primero hay que comprobar
si en algún mes del año se prevé que la energía supera la demanda y produce un
sobrecalentamiento, ya que en este caso se deberán tomar las medidas de protección
adecuadas. Además es recomendable medir el consumo antes del cálculo y el
dimensionado de la instalación, teniendo en cuenta que el rendimiento del captador sea
igual o superior al 40%; y el rendimiento medio, mayor que el 20%. Los componentes
son los siguientes:
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3.1. Sistema de captación
Una de las características de los captadores solares que se debe tener en cuenta es
el material, que nunca puede ser hierro. Por ejemplo, si es absorbente de aluminio,
obligatoriamente se utilizarán fluidos de trabajo con un tratamiento inhibidor de los
iones de cobre y de hierro. Habrá que llevar un orificio de ventilación, mayor de 4 mm
de diámetro, situado en la parte inferior para eliminar las acumulaciones de agua en
el captador, además de una placa en lugar visible e indeleble en la que consten los
siguientes datos:
•
•
•
•
•
•
Nombre y domicilio de la empresa fabricante y eventualmente su anagrama.
Modelo, tipo y año de producción.
Número de serie de fabricación.
Área total del captador.
Peso del captador vacío, capacidad de líquido.
Presión máxima de servicio.
Además, los captadores deberán poseer la certificación emitida por el organismo
competente, la cual se rige según lo regulado en el Real Decreto 891/1980, de 14 de
abril, sobre homologación de los captadores solares, y en la Orden de 28 de julio de
1980 por la que se aprueban las normas y las instrucciones técnicas complementarias
para la homologación de los captadores solares.
Algunas recomendaciones para los captadores son disponer de modelos iguales
de todos los captadores que integren la instalación. Es necesario tener en cuenta
el coeficiente global de pérdidas referido a la curva de rendimiento en función de
la temperatura ambiente y la temperatura de entrada, menor de 10 Wm/ºC, según
los coeficientes definidos en la normativa en vigor. En las instalaciones destinadas
exclusivamente a la producción de agua caliente sanitaria hay que disponer los
captadores en filas, constituidas preferentemente por el mismo número de elementos.
3.2. Conexionado
Se debe prestar especial atención a la estanqueidad y durabilidad de las conexiones
del captador, y los captadores se dispondrán en filas, conectados en paralelo, en serie
o en serie-paralelo. Dentro de cada fila se conectarán sólo en serie o en paralelo.
Además, se instalarán válvulas de cierre en la entrada y la salida de las distintas
baterías de captadores y entre las bombas, de manera que puedan utilizarse para
aislamiento de estos componentes en labores de mantenimiento, sustitución, etc.
Adicionalmente, se instalará una válvula de seguridad por fila con el fin de proteger
Página 135 de 180
la instalación, y no se conectarán más de tres captadores en serie que se emplean
únicamente en agua caliente sanitaria.
3.3. Estructura soporte
Se aplicarán a la estructura soporte las exigencias del Código Técnico de la Edificación
en cuanto a seguridad, y es importante que no se transfieran cargas que puedan dañar
los captadores o el circuito hidráulico. Para ello se diseñarán y construirán la estructura
y el sistema de fijación para que permitan las oportunas dilataciones térmicas. Los
topes de sujeción de captadores y la propia estructura no arrojarán sombra sobre los
captadores.
3.4. Sistema de acumulación solar
•
•
•
•
Cuando el intercambiador esté incorporado al acumulador, la placa de
identificación indicará, además, la superficie de intercambio térmico en m² y
la presión máxima de trabajo del circuito primario.
Deberá estar equipado de los necesarios manguitos de acoplamiento para
funciones como entrada de agua fría y salida de agua caliente, para el
vaciado o para la entrada y la salida del fluido primario.
Los depósitos mayores de 750 litros dispondrán de una boca de hombre
con un diámetro mínimo de 400 mm, situada en uno de los laterales del
acumulador y cerca del suelo. Todo ello para permitir la entrada de una
persona en el interior del depósito.
Deberá estar recubierto de material aislante y disponer de una protección
en chapa pintada al horno o una lámina de material plástico. Además, se
dispondrán en sitios que permitan su sustitución.
Los diferentes tipos de acumuladores pueden ser de acero vitrificado con protección
catódica, de acero con un tratamiento que asegure la resistencia a temperatura y
corrosión con un sistema de protección catódica, de acero inoxidable adecuado al
tipo de agua y la temperatura de trabajo, de cobre, no metálicos que soporten la
temperatura máxima del circuito y esté autorizada su utilización por las compañías de
suministro de agua potable, y de acero negro. Estos acumuladores se diseñarán en
función de la energía diaria y no de la potencia del generador (captadores solares). Por
tanto, se debe prever una acumulación acorde a la demanda al no ser ésta simultánea
a la generación.
Página 136 de 180
Para la aplicación, el área total de los captadores
tendrá un valor tal que se cumpla la condición 50
< V/A < 180, siendo A la suma de las áreas de los
captadores [m²] y V el volumen del depósito de
acumulación solar [litros].
Las características del diseño de los depósitos tendrán en cuenta su configuración
3
vertical y su ubicación en zonas interiores. Si tienen una capacidad de más de 2 m ,
deben llevar válvulas de corte u otros sistemas para cortar flujos al exterior del depósito
en caso de daños del sistema. No se podrá usar ningún depósito de acumulación
cuando las instalaciones sean de climatización de piscinas exclusivamente. Para la
prevención de la legionelosis se debe alcanzar los niveles térmicos necesarios según la
normativa y ubicar un termómetro cuya lectura sea fácilmente visible por el usuario.
3.5. Conexiones
Las características de la conexiones son: que la conexión de entrada de agua
caliente procedente del intercambiador o de los captadores se realizará a una altura
comprendida entre el 50% y el 75% de la altura total; las conexiones de entrada y
salida se situarán de forma que se eviten caminos preferentes de circulación del
fluido; la conexión de salida de agua fría del acumulador hacia el intercambiador o los
captadores se realizará por la parte inferior de éste; la conexión de retorno de consumo
al acumulador y el agua fría de red se realizarán por la parte inferior; la extracción de
agua caliente del acumulador se realizará por la parte superior; la conexión de los
acumuladores permitirá la desconexión individual sin interrumpir el funcionamiento
de la instalación. No se permite la conexión de un sistema de generación auxiliar en
el acumulador solar. Cabe destacar que se pueden colocar los depósitos de manera
horizontal en casos debidamente justificados en los que sea necesario, pero las tomas
de agua caliente y fría estarán situadas en extremos diagonalmente opuestos.
3.6. Sistema de intercambio
Hay dos tipos de intercambiadores: independiente e incorporado al acumulador.
En el primero se tiene que cumplir que la potencia mínima del intercambiador (W)
sea mayor o igual a 500 por el área de los captadores (metros cuadrados), y para
el segundo la relación entre la superficie útil de intercambio y la superficie total de
captación no será inferior a 0,15. En cada una de las tuberías de entrada y salida de
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agua del intercambiador de calor se instalará una válvula de cierre próxima al manguito
correspondiente.
3.7. Circuito hidráulico
Para el diseño del circuito hidráulico hay que tener en cuenta que el caudal de diseño
del fluido portador tiene que ajustarse a las especificaciones del fabricante o estar
comprendido entre 1,2 l/s y 2 l/s por cada 100 m² de red de captadores. Cuando están
en serie hay que dividir el resultado entre el número de captadores.
3.8. Tuberías
Algunas de las características de las tuberías son que estarán construidas con cobre
y acero inoxidable; las uniones serán roscadas, soldadas o embridadas; dispondrán
de una protección exterior con pintura anticorrosiva; el diseño y los materiales deben
impedir la formación de obturaciones o depósitos de cal para unas determinadas
condiciones de trabajo; su longitud debe ser corta y evitar los codos; prevenir las
pérdidas de carga en general; las tuberías horizontales deben tener como mínimo
un 1% de pendiente; disponer de protección externa (revestimientos con pinturas
asfálticas, poliésteres reforzados con fibra de vidrio o pinturas acrílicas) contra las
condiciones climáticas; finalmente, el aislamiento no dejará zonas visibles de tuberías o
accesorios (excepto los necesarios para su óptimo funcionamiento).
3.9. Bombas
Algunas de las características de las bombas de circulación son que los materiales
de la bomba del circuito primario serán compatibles con el fluido de trabajo utilizado;
permitir efectuar de forma simple la operación de desaireación o purga; y si el circuito
de captadores está dotado con una bomba de circulación, la caída de presión se
debería mantener aceptablemente baja en todo el circuito.
Página 138 de 180
3.10. Vasos de expansión
Se conectan en la aspiración de la bomba, a una altura que garantice que no se
desbordará el fluido y no se introducirá aire en el circuito.
3.11. Purga de aire
Sirve para que no quede aire acumulado. Estos sistemas pueden ser manuales o
automáticos, y se colocan en los puntos altos de la salida de baterías de captadores y
en donde quede aire acumulado.
3.12. Sistema de energía convencional auxiliar
Un sistema auxiliar se instala para cubrir el abastecimiento de la demanda térmica
cuando no se dispone de sistema solar. Están prohibidos los sistemas de energía
convencional auxiliar en el circuito primario de captadores.
Página 139 de 180
3.13. Sistema de control
El diseño del sistema de control atenderá el conveniente y eficaz funcionamiento de las
instalaciones, con la finalidad de conseguir un óptimo aprovechamiento de la energía
solar. Además, controlará los circuitos y los sistemas de protección y seguridad contra
sobrecalentamientos, heladas, etc. En las instalaciones mayores de 20 metros se
dispondrá de un sistema de medida que indique las siguientes variables:
•
•
•
Temperatura de entrada agua fría de red.
Temperatura de salida acumulador solar.
Caudal de agua fría de red.
En el mercado se encuentran sistemas solares
prefabricados, bajo un solo nombre comercial, que
se venden como equipos completos y listos para
instalar.
En resumen, una instalación solar térmica para agua caliente se compone de:
Página 140 de 180
•
•
•
•
•
•
Sistema de captación o captadores solares, encargado de transformar la
radiación solar incidente en energía térmica porque calienta el fluido de
trabajo que circula por ellos.
Sistema de acumulación constituido por uno o varios depósitos que
almacenan el agua caliente hasta que se precisa su uso.
Circuito hidráulico constituido por tuberías, bombas, válvulas, etc., que se
encarga de establecer el movimiento del fluido caliente hasta el sistema de
acumulación.
Sistema de intercambio que realiza la transferencia de energía térmica
captada desde el circuito de captadores, o circuito primario, al agua caliente
que se consume.
Sistema de regulación y control que se encarga de asegurar el correcto
funcionamiento del equipo y de protección frente a la acción de múltiples
factores como sobrecalentamientos del sistema, riesgos de congelaciones,
etc.
Equipo de energía convencional auxiliar, que se utiliza como complemento y
cubre de este modo la demanda prevista en caso de escasa radiación solar.
U.D.4. Evaluación del impacto medioambiental de la energía
solar térmica
1. introducción
La energía solar térmica, junto con la fotovoltáica, se considera la fuente renovable
más limpia. Produce mínimas emisiones, ruidos o vibraciones, y su impacto visual,
sobre todo en los ámbitos doméstico o industrial, es muy reducido. Además, el carácter
modular del campo de helióstatos, en el caso de grandes centrales solares térmicas,
permite adaptarse a la morfología de las áreas donde se vayan a disponer. Por otro
lado, al producir energía cerca de los lugares de consumo o redes de distribución, se
evitan pérdidas causadas por el transporte. Independientemente de esta situación
ambiental favorable, hay que tener en cuenta su impacto. Esta unidad didáctica
pretende identificar y determinar su importancia ambiental.
El creciente desarrollo de la energía solar térmica ha potenciado el estudio y la
investigación de los impactos ambientales, que varían en función de la ubicación y
el tamaño de la explotación. Por ello resulta difícil generalizar sobre los principales
impactos. En primer lugar hay que distinguir entre las pequeñas instalaciones
domésticas de energía solar térmica, que normalmente sirven para abastecer de agua
caliente a la vivienda, y por otro las grandes instalaciones de energía solar térmica de
Página 141 de 180
alta temperatura de concentración, como es el caso de las centrales solares u otras
instalaciones que requieren un despliegue importante de paneles solares o helióstatos.
En el caso de pequeñas instalaciones de paneles solares térmicos domésticos, o
incluso en la mayoría de los casos para uso industrial, los impactos ambientales son
mínimos y se centran principalmente en el proceso de fabricación de los paneles. Este
tipo de impactos ambientales serán analizados con posterioridad.
En relación con las grandes instalaciones solares térmicas como colectores de
concentración (huertos solares) y centrales solares, es necesario contemplar la
necesidad de evaluar el impacto ambiental de la instalación, ya que el procedimiento
de esa evaluación está regulado en los ámbitos estatal y autonómico. La normativa
establece claramente las actividades que requieren someterse a dicho procedimiento
así como el contenido que debe presentar el estudio de impacto ambiental. La
legislación básica estatal no considera las instalaciones solares térmicas como
supuestos sometidos a este procedimiento, pero habrá que tener en cuenta
la normativa autonómica y en algunos casos solicitar aclaración explicita a la
Administración autonómica.
2. aspectos ambientales
Independientemente de la necesidad de elaborar un estudio de impacto ambiental,
hay que valorar algunos aspectos ambientales antes de poner en marcha cualquier
tipo de instalación solar térmica de concentración de gran envergadura. Centrándonos,
por tanto, en grandes instalaciones de helióstatos o paneles solares que ocupan
extensiones importantes de terreno, deberemos prestar especial atención a los
siguientes aspectos ambientales:
[Animación Flash]
3. impactos ambientales de un proyecto
solar térmico
Una vez analizados los principales aspectos ambientales antes de poner en marcha
una instalación solar térmica de envergadura, de forma genérica es necesario tener en
cuenta los siguientes desde la concepción y el diseño hasta el final de su vida útil.
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3.1. Fabricación de helióstatos y paneles solares
En primer lugar es importante diferenciar entre helióstato y panel solar. El primero es
un conjunto de espejos situado sobre unos ejes que le permiten orientarse, para que el
reflejo de los rayos solares que inciden sobre él se fijen en todo momento en un punto.
En cambio, los paneles solares tienen la función de absorber el calor para calentar un
conducto en contacto o próximo al panel. Tanto las funciones como los materiales son
diferentes. A continuación se presentan de forma general los impactos ambientales de
su fabricación.
En el caso de las instalaciones térmicas domésticas, y en la mayoría de las industriales,
el mayor impacto ambiental se produce durante la fabricación de los paneles
solares. Los siguientes apartados, correspondientes a los impactos causados en su
acondicionamiento, montaje y construcción, mantenimiento y funcionamiento, sólo
hacen referencia a grandes centrales solares y no a proyectos domésticos de escasa
relevancia ambiental. La mayor parte de las fábricas que producen paneles solares
térmicos también fabrican paneles fotovoltaicos y comparten en muchos casos los
impactos ambientales aunque sean líneas productivas diferentes.
No resultan relevantes ni la cantidad consumida ni la toxicidad de las materias primas
empleadas para la fabricación de paneles o helióstatos. Algunas de ellas son: cobre
y níquel sobre todo para conductos; aluminio y plásticos como elementos protectores;
vidrio, plata y aluminio como reflectores; poliuretano, polietileno y fibra de vidrio como
aislantes; así como materiales para la fabricación de circuitos y depósitos hidráulicos.
También hay que tener en cuenta que en las grandes centrales solares, aparte de
los helióstatos, puede haber instalaciones como el horno solar, condensadores,
generadores, transformadores, etc. que requieren diseño y fabricación y, por tanto,
generan un impacto ambiental en las empresas que se encarguen de su diseño y
producción.
Por un lado, la fabricación de paneles puede dar lugar a emisiones derivadas del
consumo de combustibles fósiles y, por otro, en toda la vida útil de una instalación solar
térmica sólo se debería producir consumo de agua en la fase de fabricación de células,
lo que se considera un impacto ambiental mínimo.
Una vez finalizada la vida útil de los paneles y los
helióstatos, deben reciclarse convenientemente ya
que su combustión podría producir gases tóxicos
muy contaminantes.
Página 143 de 180
3.2. Acondicionamiento previo al montaje y
construcción
Un aspecto fundamental del montaje de una central solar térmica es la elección idónea
del entorno donde se ubicarán los diferentes equipos, componentes, instalaciones, vías
de acceso y líneas auxiliares, tanto desde los puntos de vista operativo y productivo
como ambiental. Se deberá tener en cuenta el impacto visual, por ejemplo de grandes
campos de helióstatos o gigantescos hornos solares con torres de cientos de metros
de altura. Los objetivos son estudiar la forma de integrar las instalaciones en el entorno
según criterios paisajísticos, así como situarlos en zonas alejadas de poblaciones o
carreteras. Esta integración considerará el desarrollo de pantallas naturales y setos que
minimicen el impacto e impidan una visión incómoda de la instalación.
3.3. Montaje y construcción
La instalación de todo el aparataje eléctrico (conducciones, cableado, equipos e
instalaciones), el montaje de los helióstatos y la construcción de vías de acceso son
las actividades que mayores impactos ambientales pueden causar, pero se reducen
considerablemente en caso de aplicar unos criterios ambientales mínimos. Los
impactos se producen principalmente por el acondicionamiento y la nivelación del
suelo, según los requisitos de la propia instalación, que pueden dar lugar a procesos
erosivos de cierta relevancia, por lo que la siembra de cultivos de laboreo superficial es
una posible solución. En este punto se deberá valorar el soterramiento de gran parte
del cableado así como de los impactos de las diferentes alternativas.
Hay que intentar que los componentes y las
instalaciones se integren en el entorno como, por
ejemplo, con un color adecuado.
3.4. Mantenimiento y funcionamiento
En condiciones normales no se generan importantes impactos además de los visuales
derivados de la propia existencia de la central solar térmica. En todo caso, no será
desdeñable aplicar buenas prácticas de mantenimiento que tengan en cuenta posibles
situaciones anómalas o de emergencia que puedan causar derrames o vertidos
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de productos nocivos. Además, en caso de que el terreno haya sido sembrado, los
residuos orgánicos vegetales se deberán gestionar según criterios ambientales.
Durante el mantenimiento y el funcionamiento, habrá que tener en cuenta aspectos
mecánicos y eléctricos debido a la gran diversidad de instalaciones que han de estar
perfectamente coordinadas y controladas: condensadores, ordenadores, elementos
de orientación, generadores, conducción de fluidos térmicos, líneas eléctricas de
transporte, transformadores, etc.
3.5. Impacto ambiental positivo
Todo análisis ambiental de una instalación u obra de cierta envergadura debe
contemplar los impactos negativos, pero también los positivos. La solar destaca
por derecho propio como la energía renovable de menor impacto ambiental, tanto
por sus reducidas emisiones como mínimos residuos, ruido y otras huellas. Su
desarrollo también debe conllevar el retroceso de las energías convencionales más
contaminantes como la nuclear o la térmica.
Teniendo en cuenta que este tipo de producción eléctrica no genera emisiones de
CO2 y que, según los datos que presenta el Plan de Energías Renovables (PER),
cada kWh originado por la combustión de carbón da lugar a unas emisiones de 977
g de CO2, y de 394 g si es producido con gas natural en ciclos combinados, quedan
en evidencia las bondades ambientales de la energía solar térmica. Teniendo en
cuenta los diferentes sectores energéticos presentes en nuestro país, el kWh generado
produce por término medio unas emisiones de 400 g de CO2.
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Página 146 de 180
U.D.5. Presente y perspectivas de futuro de esta energía
1. situación actual y evolución
1.1. Energía solar térmica en Europa
La situación de la energía solar térmica instalada en Europa viene marcada por la
supremacía y liderazgo de Alemania, seguida de lejos por países como Grecia, Austria,
Francia, España, Holanda e Italia.
1.2. Energía solar térmica en España
La evolución de la energía solar térmica viene marcada en gran parte por el Plan de
Energías Renovables (PER) 2005-2010, que establece para el año 2010 el objetivo de
2
incrementar 4.200.000 m respecto a 2005. La energía acumulada en este periodo de
cinco años será de 809.000 toneladas equivalentes de petróleo. Desde los puntos de
vista social y medioambiental, durante el periodo del PER se prevé:
•
•
•
Disminución de un millón de tCO2 a partir de 2010.
Un hito importante en la evolución de esta energía en nuestro país fue la publicación
del Real Decreto 314/2006, que estableció la obligatoriedad de instalar energía solar
térmica en los edificios nuevos o durante su rehabilitación con una demanda de ACS o
piscina. Este Real Decreto entró en vigor el 29 de septiembre de 2006 y se prevé que
dé lugar a una producción de energía de 132.000 toneladas equivalentes de petróleo,
lo que supondría una reducción en la emisión de CO2 a la atmósfera de 490.000
toneladas.
1.3. Energía solar termoeléctrica en España
Al igual que la energía térmica, la evolución de la solar termoeléctrica viene marcada
en gran parte por el Plan de Energías Renovables (PER) 2005-2010, que establece
para el año 2010 el objetivo de incrementar 500 MW respecto a 2005. Se estima que la
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energía acumulada en estos cinco años será de 2.882 GWh. Desde los ámbitos social y
medioambiental, destacan las siguientes cifras:
•
•
•
Disminución de 483.000 tCO2 a partir de 2010.
La legislación que regula este tipo de energía es el Real Decreto de Régimen Especial
661/2007, de 25 de mayo. Uno de sus aspectos medioambientales positivos es la
posibilidad de hibridación con otros combustibles como, por ejemplo, biomasa de
cultivos energéticos, estiércoles o biogás.
España vive hoy en día un punto de inflexión en cuanto a la energía solar
termoeléctrica, ya que en los dos últimos años se han puesto en marcha varias
centrales de este tipo de energía (no llegan a la decena), y hay proyectadas y en
construcción un gran número de ellas, además de muchas otras que están anunciadas
y en trámites de conseguir las autorizaciones pertinentes. La capacidad de la mayoría
de estas centrales rondan entre los 150 y los 50 MW, aunque ya hay anunciada alguna
que alcanza los 200 MW.
U.D.6. Ventajas e inconvenientes
1. ventajas e inconvenientes
[Animación Flash]
normas
UNE-EN 12975-1:2001 “Sistemas solares térmicos y componentes—Captadores
solares — Parte 1: Requisitos generales”.
UNE-EN 12975-2:2002 “Sistemas solares térmicos y componentes—Captadores
solares — Parte 2: Métodos de ensayo”.
UNE-EN 12976-1:2001 “Sistemas solares térmicos y componentes—Sistemas solares
prefabricados—Parte 1: Requisitos generales”.
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UNE-EN 12976-2:2001 “Sistemas solares térmicos y componentes— Sistemas solares
prefabricados —Parte 2: Métodos de ensayo”.
UNE-EN 12977-1:2002 “Sistemas solares térmicos y componentes—Sistemas solares
a medida— Parte1: Requisitos generales”.
UNE-EN 12977-2:2002 “Sistemas solares térmicos y componentes— Sistemas solares
a medida —Parte 2: Métodos de ensayo”.
UNE EN 806-1:2001 “Especificaciones para instalaciones de conducción de agua
destinada al consumo humano en el interior de edificios. Parte 1: Generalidades”.
UNE EN 1717:2001 “Protección contra la contaminación del agua potable en las
instalaciones de aguas y requisitos generales de los dispositivos para evitar la
contaminación por reflujo”.
UNE EN 60335-1:1997 “Seguridad de los aparatos electrodomésticos y análogos. Parte
1: Requisitos generales”.
UNE EN 60335-2-21:2001 “Seguridad de los aparatos electrodomésticos y análogos.
Parte 2: Requisitos particulares para los termos eléctricos”.
UNE EN-ISO 9488:2001 “Energía solar. Vocabulario”.
UNE-EN 94 002: 2004 “Instalaciones solares térmicas para producción de agua caliente
sanitaria: Cálculo de la demanda de energía térmica”.
de energía. DOCE 332/C, de 03-11-97.
Libro Blanco sobre Energías Renovables de la Unión Europea.
Libro Blanco sobre Energía para el futuro: fuentes de energía renovables.
Libro Verde "Hacia una estrategia europea de seguridad del abastecimiento
energético".
renovables en el mercado interior de la electricidad. DOCE 27-10-2001.
Página 149 de 180
2002, relativa a la eficiencia energética de los edificios. DOCE de 4.1.2003.
BOE 107, de 0-5-1998.
Real Decreto 891/1980, de 14 de abril, por el que se dictan normas sobre
homologación de prototipos y modelos de paneles solares. BOE 114, de 12-5-1980.
Orden de 28 de julio de 1980, por la que se aprueban normas e instrucciones técnicas
complementarias para la homologación de paneles solares. BOE 198, de 18-8-1980.
Orden Ministerial de 9 de abril de 1981, sobre condiciones técnicas exigibles para
la obtención de subvenciones por propietarios de sistemas para agua caliente y
climatización. BOE de 25-4-1981.
Resolución de 26 de febrero de 1988, de la Dirección General de Innovación y
Tecnología, por el cual se autoriza a la Asociación Española de Normalización y
Certificación (AENOR) para asumir las funciones de normalización en el ámbito de la
energía solar. BOE de 29-03-88.
Real Decreto 1751/1998, de 31 de julio que aprueba el Reglamento de Instalaciones
Térmicas en los Edificios -RITE- y sus Instrucciones Técnicas Complementarias -ITE-).
ITE 10. Instalaciones específicas. BOE de 5-8-1998.
Real Decreto 2223/1998, de 16 de octubre, por el que se establece el certificado de
profesionalidad de la ocupación de instalador de sistemas de energía solar térmica.
BOE 269, de 10-11-1998.
Real Decreto 1663/2000, de 29 de septiembre, sobre conexión de instalaciones
fotovoltaicas a la red de baja tensión. BOE 235, de 30-09-00.
Resolución de 31 de mayo de 2001, de la Dirección General de Política Energética
y Minas, por la que se establecen modelo de contrato tipo y modelo de factura para
instalaciones solares fotovoltaicas conectadas a la red de baja tensión. BOE 148, de
21-6-2001.
Página 150 de 180
Real Decreto 865/2003, de 4 de julio, por el que se establecen los criterios higiénicosanitarios para la prevención y control de la legionelosis. BOE 171 de 18 de julio de
2003. BOE 171 de 18 de julio de 2003.
Real Decreto 1027/2007, de 20 de julio, por el que se aprueba el Reglamento de
Instalaciones Térmicas en los Edificios (BOE n. 207 de 29/8/2007).
Real Decreto 47/2007, de 19 de enero, por el que se aprueba el procedimiento básico
para la certificación de eficiencia energética de edificios de nueva construcción (BOE nº
27, de 31/01/07).
REAL DECRETO 661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la actividad de
producción de energía eléctrica en régimen especial. BOE de 26 de mayo de 2007.
Andalucía
eficiencia energética de Andalucía. BOJA 70, de 10-4-2007.
Castilla-La Mancha
del ahorro y eficiencia energética en Castilla-la Mancha. BOE 118, de 17-5-2007.
Canarias
Ley 1/2001, de 21 de mayo, sobre construcción de edificios para la utilización de
energía solar. BOE 160, de 05-07-01. BOC 67, de 30-05-01. c.e BOC 74, de 15-06-01.
La Rioja
medio de energías alternativas. BOLR de 27-6-1996.
Página 151 de 180
Orden de 15 de mayo de 1998, que modifica la Orden de 31 de mayo de 1996, sobre
BOLR de 28-5-1998.
Madrid
Ordenanza municipal del Ayuntamiento de Madrid sobre captación de energía solar
para usos térmicos.
Murcia
energética de la Región de Murcia. BOE 111, de 9-5-2007.
Resumen
Autoevaluación
Pregunta 1:
Dependiendo de la temperatura que puede llegar a tener la superficie captadora,
se distingue entre técnicas de baja temperatura y técnicas de media y alta
temperatura.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 2:
La energía solar térmica de baja temperatura es un sistema que aprovecha la
energía de los rayos solares para utilizarla en forma de electricidad.
•
Verdadero
•
Falso
Página 152 de 180
Pregunta 3:
Un colector común consta de cubierta exterior y placa absorbente, aislamiento y
caja exterior.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 4:
La cubierta exterior normalmente es una placa oscura prácticamente negra.
•
•
Verdadero
Falso
Pregunta 5:
La placa absorbente consiste en una superficie de cristal tan transparente como
sea posible.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 6:
Para la estructura soporte se aplican las exigencias del Código Técnico de la
Edificación en cuanto a seguridad.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 7:
El mercado ofrece sistemas solares prefabricados como equipos completos y
listos para instalar.
•
Verdadero
•
Falso
Página 153 de 180
Pregunta 8:
Aunque es una energía renovable, se produce gran cantidad de contaminación
atmosférica, de las aguas y de los suelos.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 9:
El Real Decreto 314/2006 establece la obligación de ejecutar una instalación de
energía solar térmica a los edificios nuevos.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 10:
Según la legislación, se debe realizar dos tipos de actuaciones: plan de vigilancia
y plan de mantenimiento preventivo.
•
Verdadero
•
Falso
Ejercicio. Relación de conceptos de energía térmica
Página 154 de 180
Energía solar y eólica / Energía Solar / Módulo III. Energía solar térmica
Hornos solares de torre central
Energia solar térmica
Aspectos ambientales
Aislamiento térmico lateral
Ventajas y desventajas de energia solar térmica
Página 155 de 180
Módulo IV. Energía eólico solar
U.D.1. Energía eólico-solar
1. introducción
En este apartado vamos a estudiar los sistemas híbridos de energía que aprovechan
la energía del Sol y la energía del viento, que se complementan entre sí. Normalmente
en días fríos y ventosos, en muchos casos nublados, no se puede aprovechar la
mayor parte de la radiación solar, pero se dan las condiciones ideales para los
aerogeneradores. Por otro lado, los días en los que predomina un anticiclón suelen
ser despejados y con escaso viento, y resultan óptimos para el aprovechamiento de la
energía solar. España presenta condiciones muy adecuadas para el desarrollo de estos
sistemas mixtos.
El caso expuesto entre días ventosos y nublados y días claros y soleados, también se
puede aplicar a las diferentes épocas del año en nuestro país, de forma que en invierno
los días de viento pueden compensar la falta de luz, y el resto del año la elevada
radiación solar equilibrará la falta de energía eólica.
Página 156 de 180
Es habitual que los sistemas híbridos cuenten con un grupo electrógeno auxiliar
alimentado por algún tipo de combustible para impedir variaciones de carga en
los acumuladores en caso de falta de radiación solar o de viento. Este aspecto
resulta fundamental en demandas puntuales elevadas, y funciona de forma que el
grupo electrógeno suministra la energía óptima a las baterías hasta llegar a un nivel
determinado, lo cual permite un uso más apropiado de la energía así como el aumento
de la longevidad del sistema.
A continuación presentamos una imagen que esquematiza el funcionamiento de una
instalación híbrida, igual al de una instalación fotovoltaica más un aerogenerador
con su correspondiente regulador para transformar la corriente alterna en continua
e inyectarla posteriormente en la red común a la instalación de los paneles
fotovoltaicos. Ambos elementos, panel solar y aerogenerador, son perfectamente
compatibles. Es necesario destacar el importante potencial de aporte energético de los
aerogeneradores.
Página 157 de 180
La decisión de poner en marcha sistemas híbridos debe evaluarse cuidadosamente
debido a su importante coste inicial. Hay que tener la seguridad de que no conviene
optar únicamente por un tipo de energía. Contactar con empresas profesionales del
sector puede suponer una ayuda inestimable, y se aconseja barajar diversas opciones
para valorar en profundidad sus ventajas e inconvenientes. Estas mismas empresas o
profesionales pueden asesorar sobre las ayudas y subvenciones disponibles.
Se ha instalado un sistema híbrido en una casa
rural situada en el Valle del Baztán (Navarra) que
cuenta con paneles fotovoltaicos, un pequeño
aerogenerador y un grupo electrógeno que auxilia
los otros sistemas renovables de generación de
energía eléctrica. De esta forma puede atender
las necesidades eléctricas de los inquilinos y de
la producción ganadera. La casa no disponía de
energía eléctrica debido a que se encontraba
aislada de la red.
Estos sistemas híbridos pueden instalarse en centros industriales y domésticos con
pequeños aerogeneradores que produzcan entre 400 W y 3 kW. La gran ventaja
de los equipos domésticos es que la energía se comienza a aprovechar incluso
con bajas velocidades de viento pero los grandes aerogeneradores necesitan una
elevada intensidad. La ubicación de los aerogeneradores, al igual que la inclinación
y la orientación de los paneles solares, es un aspecto fundamental para alcanzar
velocidades mínimas durante la mayor parte de los días del año.
Investigaciones recientes están demostrando la gran eficiencia de los sistemas híbridos
frente a sistemas únicos solares o eólicos, así como su importante complementariedad,
lo que reduce considerablemente los periodos de amortización de la instalación.
Algunas estimaciones consideran que en la próxima década los sistemas mixtos
pueden llegar a aportar el 10% de la energía total consumida en nuestro país.
Los sistemas eólico-solares presentan las ventajas propias de las energías renovables
solar y eólica por separado, como por ejemplo nula generación de residuos y emisiones
atmosféricas propias de los sistemas energéticos convencionales (petróleo, carbón,
etc.), que intervienen en el cambio climático y en el efecto invernadero, y mayor
eficiencia y rendimiento. Todo ello se traduce en menor tiempo de amortización,
facilidad de instalación y montaje en áreas diversas, así como la posibilidad de
aplicación tanto a gran escala como en viviendas particulares.
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2. torre solar
Este sistema se basa en obtener energía a partir del aire calentado por el Sol que, tras
ascender por una chimenea, pasa por unos generadores. Hasta la fecha, el sistema
consistía en una amplia superficie de terreno cubierta por un plástico transparente y en
el centro una chimenea de gran altura llamada columna Venturi, que tiene en su parte
superior un rotor para aprovechar las corrientes de aire que suben por la columna. Por
tanto, los plásticos producen un efecto invernadero al calentar el aire que se encuentra
debajo, y este aire caliente tiende a ascender produciendo un flujo que se conduce por
la columna hasta el rotor.
Un nuevo sistema desarrollado recientemente mantiene el efecto chimenea pero
con la base compuesta por tres capas: tierra, aislante y cerámica acumuladora. La
instalación tiene forma cónica, con una torre en su parte superior. En la parte baja de
la torre, transparente, se sitúa una turbina interconectada a un alternador. Una serie de
concentradores solares dirigen la radiación solar a la parte transparente y se produce
un sobrecalentamiento del aire en el centro de la turbina, que la mueve a modo de
combustible.
El primer prototipo de central eólico-solar del mundo fue puesto en marcha en
Manzanares (Ciudad Real, España) en el año 1982, gracias a la colaboración del
Gobierno español y la compañía Schlaich Bergermann and Partners, responsable
de su diseño. Algunas de las características más importantes de la central son: 195
metros de altura de la torre y 10 de anchura, así como un toldo colector de 240 metros
de diámetro. Tuvo una vida de siete años, hasta que en 1989 una tormenta derribó
la torre. Se consiguió comprobar el funcionamiento básico de este tipo de centrales
y aportar valiosos datos para mejorar su diseño y funcionamiento. La capacidad de
producción fue de tan sólo 50 kilovatios, pero gracias a este prototipo se desarrollaron
los siguientes.
La experiencia adquirida con el prototipo de Ciudad Real ha permitido que veinte
años después se haya apostado por otra central eólico-solar de tipo torre en Fuente
el Fresno, de nuevo en la provincia de Ciudad Real. La torre tendrá una altura de 750
metros y una capacidad de producción de 50 MW, lo que permitirá cubrir la demanda
energética equivalente a 230.000 personas.
50 MW equivalen aproximadamente a 310.000
barriles de petróleo, lo cual indica que se dejarían de
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emitir a la atmósfera 180.000 toneladas de dióxido
de carbono.
Uno de los últimos proyectos de torres eólico-solares ha sido diseñado en Australia
por EnviroMission Limited, que actualmente está buscando posibles emplazamientos
en el resto del mundo. Es el más ambicioso de los llevados a cabo o diseñados hasta
la fecha, ya que su torre alcanza mil metros de altura y la central una capacidad de
200 MW, lo que podría abastecer a 200.000 familias. Su funcionamiento es el mismo
que el demostrado hace veinte años, que consiste en calentar el aire próximo al
suelo mediante colectores solares y conducirlo hacia la torre central, en cuya base se
disponen turbinas que generan electricidad conforme las atraviesa el aire ascendente.
[Animación Flash]
Los huertos solares presentan una mayor eficiencia, pero los materiales son bastante
más caros, lo que supone un importante argumento para desarrollar las torres solares.
Además, la empresa promotora del proyecto ha diseñado torres de menor envergadura
para comprobar su aceptación y su funcionamiento en el mercado.
3. otros sistemas híbridos eólico-solares
Otro sistema mixto eólico-solar es el generador que aparece bajo estas líneas, llamado
Solar Wind Turbina, cuyo funcionamiento se basa en el aprovechamiento de la luz solar
y de la energía del viento mediante una estructura helicoidal cuya superficie presenta
paneles solares.
Página 160 de 180
Algunas de las características de este novedoso diseño es la proporción de energías
eólica y solar que genera, de 70/30, el teflón como material de las células solares para
asegurar un adecuado rendimiento en movimiento, un margen operativo de velocidad
de viento muy amplio entre 6 y 145 kilómetros por hora, y el enfriamiento al que se
someten las células fotovoltaicas por la velocidad de rotación (que mejora de esta
forma su rendimiento).
Otras ventajas añadidas son la generación homogénea y continua a lo largo de todo el
año, puesto que aumenta la proporción de energía eólica en invierno y solar en verano;
mayor rendimiento que las turbinas tradicionales de hélice horizontal; un diseño que
permite captar la luz y aprovechar el viento en cualquier dirección; y un mínimo impacto
ambiental, que se reduce a estético principalmente en ubicaciones urbanas de mínimo
impacto acústico. En la actualidad hay tres tipos de aparatos diseñados de 3 kW, 5 kW
y 8 kW.
Otro sistema híbrido aparece en la siguiente imagen, que consiste en una farola que
aprovecha la luz solar y la velocidad del viento para cargar unas baterías que aseguran
Página 161 de 180
su iluminación durante la noche. Este sistema se encuentra en el Centro de Tecnología
de Panasonic en Tokio y, según el fabricante, se amortiza rápidamente debido a la
reducción de la cuenta eléctrica.
En la siguiente imagen presentamos otro sistema híbrido diseñado recientemente y
que se ubicará en el Campus de la Universidad del Estado de California, en Fullerton.
El proyecto consiste en un aerogenerador de eje vertical y cuatro anillos circulares
recubiertos por células fotovoltaicas. La energía se almacena en acumuladores y
Página 162 de 180
servirá, junto con la recolección de agua de lluvia en una cubierta diseñada a modo
de paraguas, para generar hidrógeno. Tanto el agua de lluvia como el hidrógeno se
almacenan bajo la estructura.
La energía servirá para abastecer a la propia universidad, y la sobrante se almacena
para los momentos en los que la producción eólico-solar no satisfaga la demanda.
El hidrógeno se empleará como combustible en vehículos que circulen por la propia
universidad. La estructura puede servir como sala de reuniones del campus, centro de
exposiciones, de ocio, etc.
Página 163 de 180
Otro sistema híbrido interesante consiste en una embarcación que dispone de dos
alerones o aletas laterales recubiertos con células fotovoltaicas que pueden acercarse
una a la otra (al estar unidas al mástil central) y rotar sobre si mismas, de forma que
también funcionan como velas y pueden aprovechar la energía del viento.
Página 164 de 180
Energía solar y eólica / Energía Solar / Módulo IV. Energía eólico solar
Proyecto de chimenea eolico solar
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Energía solar y eólica / Energía Solar / Módulo IV. Energía eólico solar
Resumen
Juego: El laberinto del Minotaruro
Autoevaluación
Pregunta 1:
Los paneles solares y aerogeneradores son perfectamente compatibles.
•
•
Verdadero
Falso
Pregunta 2:
La ubicación de los aerogeneradores es un aspecto fundamental para su
rendimiento.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 3:
La inclinación y la orientación de los paneles solares son dos aspectos
fundamentales para su rendimiento.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 4:
Página 166 de 180
La torre solar es un sistema que se basa en la obtención de energía a partir del
aire producido por un aerogenerador y, que tras descender por una chimenea,
pasa por unos generadores.
•
Verdadero
•
Falso
Pregunta 5:
El sistema Solar Wind Turbine consiste en una farola que aprovecha la luz solar
y la velocidad del viento para cargar unas baterías que aseguran su iluminación
durante la noche.
•
Verdadero
•
Falso
Ejercicio. Entrevista a un experto de energía solar
Página 167 de 180
Evaluación Módulos III y IV. Energía solar
Página 168 de 180
Evaluación final
Página 169 de 180
Recursos comunes
Enlaces
Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía
http://www.idae.es
Asociación de Productores de Energías Renovables
http://www.appa.es/
Asociación Europea de Energía Eólica
http://www.ewea.org/
Asociación Americana de Energía Eólica
http://www.awea.org/
Asociación Inglesa de Energía Eólica
http://www.bwea.com/
Revista de energías renovables en España
http://www.energias-renovables.com/paginas/index.asp
Fabricante de aerogeneradores
http://www.gamesa.es/
http://www.ecotecnia.com/
http://www.izar.com
http://www.vestas.com/
Centro de información y portal de las Energías Renovables de la Unión Europea
http://www.agores.org
Comisión Nacional de Energía
http://www.cne.es
Página 170 de 180
Asociación de la Industria Fotovoltaica (ASIF)
http://www.asif.org
Asociación Europea de la Industria Fotovoltaica
http://www.epia.org
Asociación Solar de la Industria Térmica
http://www.asit-solar.com
FAQ
¿Cómo se produce la energía eólica?
Las palas del aerogenerador están unidas a un generador, por lo que al rotar por el
efecto del viento hacen girar al rotor del generador y éste produce energía eléctrica.
¿Cuál es el número de palas de un aerogenerador?
Tres palas. Aunque la energía máxima que se extrae del viento es independiente del
número de palas, se considera que más palas incrementarían los costes de fabricación
e instalación y, por otra parte, tres palas forman un sistema más estable que una o dos.
¿Los aerogeneradores producen ruido?
Sí, pero es un nivel bajo ya que se produce a una altura considerable. Los
aerogeneradores modernos tienen un sistema de control que regula la velocidad y,
por tanto, disminuye el ruido aerodinámico. También hay que contar con el ruido que
generan sus componentes mecánicos.
¿Qué tipos de turbinas de viento existen?
Principalmente existen dos tipos de turbinas de viento: una de tres aspas accionada a
contra-viento, y otra de dos aspas accionada a favor del viento.
¿Cuánto tiempo duran los equipos solares térmicos?
Tienen una vida útil superior a los veinte años. Si se hace un correcto uso y
mantenimiento de los equipos, aumentarán las probabilidades de mayor duración.
¿Es caro instalar un sistema solar térmico?
Una instalación solar térmica para una casa puede costar entre 2.400 y 3.500 €, pero el
ahorro en consumo eléctrico es entre el 65% y el 85%. Esto, unido a posibles ayudas,
hace que se amortice rápidamente la inversión.
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¿Se requiere algún requisito para instalar los captadores solares térmicos o
fotovoltaicos?
La ubicación es importante, ya que no debe interferir ningún obstáculo que produzca
sombras. Por otra parte, se ha de disponer de un mínimo de superficie en la que
instalar los captadores (12 metros cuadrados aproximadamente).
¿Pueden afectar las inclemencias climatologicas a una instalación solar
doméstica?
Si hablamos de tormentas fuertes o granizadas, el riesgo de ruptura es bajo, similar
al que tienen las lunas de los coches. Si son heladas, tampoco hay riesgos ya que el
liquido que circula, en el caso de energía térmica, es anticongelante.
¿Qué pasa si el día está nublado?
Los captadores recogen la radiación directa y la radiación difusa, la cual se da también
en días nublados. Por tanto, aunque en menor medida, también se captará radiación
en días poco soleados. Para estos días hay que contar con un sistema convencional de
apoyo.
Glosario
Absorbancia
Parte de la luz o de otra energía radiante que, al incidir en un cuerpo, es absorbida por
éste.
Absorbedor
Componente de un captador solar cuya función es absorber la energía radiante y
transferirla a un fluido en forma de calor.
Acumulador
Equipo que permite almacenar energía química para liberarla posteriormente en forma
de energía eléctrica. Se emplea, por ejemplo, en dispositivos solares.
Aerogenerador
Dispositivo formado por un generador eléctrico unido a un aeromotor que se mueve por
impulso del viento y es capaz de llevar a cabo la captación de la energía eólica para
transformarla en otra forma de energía.
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Alternador
Generador eléctrico a causa de movimiento mecánico.
Balance energético
Resultado cuantificable de las cantidades de energía que se conservan e intercambian
en un sistema establecido.
Calentamiento global
Aumento de la temperatura de la Tierra debido a la emisión de gases de diferentes
actividades humanas.
Cambio climático
Alteración del clima debido a la actividad humana.
Captador plano
Dispositivo constituido por un vidrio, una placa absorbente (por ella circula un fluido),
un aislante y una caja para proteger al conjunto, que sirve para transformar la energía
radiante del Sol en energía térmica, transmitiéndola a un fluido.
Carcasa
Componente del captador que forma su superficie exterior, fija la cubierta, contiene y
protege los restantes componentes del colector y soporta los anclajes.
Célula fotovoltaica
Dispositivo, generalmente de silicio, que permite transformar la radiación solar en
electricidad.
Central de generación eólica
Tipo de central donde se usa la fuerza del viento para mover el eje de los generadores
eléctricos.
Central eléctrica
Instalación donde se efectúa la transformación de una fuente de energía primaria en
energía eléctrica.
Central electrosolar
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Equipo donde se origina energía eléctrica a partir de la radiación solar.
Central eólica
Instalación en la que se produce electricidad a partir del viento.
Central termoeléctrica
Instalación donde se genera energía eléctrica a partir de la energía química procedente
de los combustibles fósiles, sólidos, líquidos o gaseosos.
Cesta energética
Porcentajes de distintas fuentes de energía empleadas para cubrir las necesidades
energéticas de una zona.
Circuito primario
Circuito formado por los captadores y las tuberías que los unen y donde el fluido recoge
la energía solar y la transmite.
Circuito secundario
Circuito en el que se recoge la energía transferida del circuito primario para ser
distribuida a los puntos de consumo.
Colector solar
Equipo cuyo destino es captar la radiación solar que incide, para transformarla en
energía térmica y ser transferida a un portador de calor.
Combustibles fósiles
Sustancias combustibles procedentes de residuos vegetales o animales almacenados
durante largos periodos de tiempo. Se engloban dentro de estos combustibles el
petróleo, el gas natural, el carbón, los esquistos bituminosos, las pizarras y las arenas
asfálticas.
Combustión
Reacción química exotérmica del oxígeno (comburente) con una sustancia
(combustible).
Conversión fotobiológica
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Transformación bioquímica que consiste en que la radiación solar que incide en los
vegetales origina la fotosíntesis, produciendo energía química que se almacena en las
plantas.
Conversión fotoquímica
Transformación de la radiación solar en energía química.
Conversión fototérmica
Transformación de radiación solar en energía térmica.
Conversión fotovoltáica
Transformación directa de la radiación solar en energía eléctrica.
Efecto fotoeléctrico
Emisión de partículas cargadas eléctricamente por un material conductor, cuando se
ilumina con radiación electromagnética.
Efecto invernadero
Fenómeno que se basa en la retención, por parte de determinados gases, de parte
de la energía que el suelo emite a causa del calentamiento por la radiación solar.
Tiene lugar en todos los planetas que presentan atmósfera. Este efecto se ha visto
incrementado en la Tierra a causa de la emisión de estos gases responsables de la
retención del calor, por parte de industrias y vehículos, como por ejemplo el dióxido de
carbono.
Electricidad
Propiedad fundamental de la materia que se manifiesta por la atracción o repulsión
entre sus partes, creada por la existencia de electrones, partículas cargadas
negativamente, o protones, partículas cargadas positivamente.
Emisión
Liberación de todo fluido gaseoso, puro o con sustancias en suspensión, así como toda
forma de energía radioactiva o electromagnética (sonido), al medio, procedente de un
foco productor.
Energía
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Desde el punto de vista físico, es la capacidad de realizar un trabajo. Desde el punto de
vista tecnológico, se podría entender como un recurso natural y la tecnología asociada
a dicho recurso para su explotación y aprovechamiento.
Energía calórica
La liberada al agitar las moléculas de una sustancia cuando se produce un aumento de
temperatura.
Energía cinética
Energía que posee un cuerpo en movimiento en función de la masa y de la velocidad a
la que se desplaza.
Energía eléctrica
Forma de energía causada por una diferencia de potencial entre dos puntos dando
lugar a una corriente eléctrica entre ambos, siempre que se pongan en contacto a
través de un conductor eléctrico.
Energía eólica
La obtenida a través del viento, mediante el uso de la energía cinética generada por el
efecto de las corrientes de aire.
Energía mecánica
La poseen los cuerpos capaces de producir movimiento o trabajo, como resultado de la
suma de las energías cinética y potencial.
Energía potencial
Capacidad que tienen los cuerpos de realizar un trabajo, dependiendo de su
configuración y posición en un sistema de cuerpos que ejercen fuerzas entre sí.
Energía primaria
Se obtiene de fuentes de energía natural que no han sufrido ningún tipo de
transformación, y se encuentran en la Naturaleza. Por ejemplo, el carbón, el petróleo,
el gas natural, el uranio, así como el Sol, los recursos hídricos, las mareas, el viento, el
calor de la Tierra, etc.
Energía secundaria
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Conjunto de los productos energéticos disponibles, y que no se encuentran en
estado natural sin haber sufrido ninguna transformación, en forma apta para su
aprovechamiento final.
Energía solar
Energía obtenida directamente del Sol. Por la naturaleza de la radiación y su capacidad
para calentar un cuerpo, puede aprovecharse de una forma renovable y limpia.
Energía solar fotovoltaica
Es una forma de obtención de energía eléctrica, producida a partir de la energía
solar, mediante células fotovoltaicas que liberan electrones al contacto con la energía
luminosa del Sol. De esta forma se genera una diferencia de potencial que puede ser
aprovechada para producir energía.
Energía solar térmica
Aprovechamiento de la energía del Sol para producir calor, que posteriormente puede
usarse en cocinas solares o también para el calentamiento de agua destinada al
consumo doméstico o industrial, bien con fines sanitarios, calefacción, o para producir
energía mecánica y, a partir de ella, electricidad.
Energías alternativas
Energías que pueden sustituir a las fuentes energéticas clásicas (carbón, petróleo y
gas natural) bien por su menor efecto contaminante, o principalmente por su posibilidad
de renovación. Se consideran energías alternativas la solar, la eólica, la geotérmica, la
mareomotriz y la de la biomasa.
Energías renovables
Se consideran inagotables y además se producen y renuevan de forma continuada,
como es el caso de la energía solar y la energía de las mareas. Forman parte de ciclos
naturales, en oposición a las energías que proceden de reservas.
Helióstato
Dispositivo esencial de las centrales solares termoeléctricas que sirve para concentrar
la energía solar sobre el receptor y así obtener altas temperaturas.
Inversor
Dispositivo que transforma la corriente continua que suministran las baterías o los
paneles en corriente alterna.
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Irradiancia solar
Potencia radiante incidente por unidad de superficie sobre un plano. Se expresa en kW/
m2.
Off-shore
Parques eólicos localizados a pocos kilómetros de la costa marítima.
Parque eólico
Instalación eólica que comprende varios aerogeneradores.
Radiación
Forma de transmisión de energía en forma de ondas electromagnéticas (rayos X, rayos
UV, etc.) o partículas subatómicas (neutrones, etc.) a través del vacío o de un medio
material. Todos los cuerpos emiten y absorben este tipo de energía.
Radiación solar
Radiación electromagnética emitida por el Sol, que actúa prácticamente como un
cuerpo negro (cuerpo que absorbe toda la luz y energía radiante que incide sobre él) y
libera energía según la ley de Planck.
Reserva
Cantidad conocida de un recurso natural determinado (carbón, petróleo, gas natural,
etc.) con las condiciones económicas y tecnológicas de aprovechamiento del momento.
Sistemas energéticos híbridos o mixtos
Aquellos en los que intervienen más de un tipo de fuente energética en la entrada del
sistema, como un generador eólico y placas solares, ayudado de un grupo electrógeno.
Bibliografía
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INDUSTRIA FOTOVOLTAICA.
Editorial ASIF, Madrid 2005.
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medioambientales y normativa. CENTRO NACIONAL DE ENERGÍAS
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Editorial Centro Nacional de Energías Renovables, Madrid 2005.
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Editorial MUNDI-PRENSA LIBROS, S.A., Madrid 2004.
Energías alternativas. DOMÍNGUEZ GÓMEZ, JOSÉ ANDRÉS.
Editorial Equipo Sirius, S.A., Madrid 2004.
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Editorial Antonio Madrid Vicente, Editor, Madrid 2007.
Energía eólica práctica. GIPE, PAUL.
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Energía fotovoltaica. GREEN, MARTIN.
Editorial Acribia Editorial, Huesca 2002.
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Editorial IDAE, Madrid 2007.
Energía solar. JUTGLAR I BANYERAS, LLUIS.
Editorial Grupo Editorial CEAC, Madrid 2004.
Las energías renovables. MERINO RUESGA, LUIS.
Editorial Haya Comunicación, Madrid 2003.
Energía eólica. VILLARRUBIA, MIGUEL.
Editorial Grupo Editorial CEAC, Barcelona 2004.
Tecnología y aplicaciones de la energía solar. WILLIAMS, RICHARD J..
Editorial Bellisco, Madrid 2007.
Pasapalabra
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Juego 50x15
Este recurso es de tipo Juego 50x15.
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