El blog de las Energías Renovables

Artículos de 08 - 2009

La Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa, a través de la Agencia Andaluza de la Energía, está llevando a cabo el proyecto de  una nueva planta termosolar en Sevilla con tecnología única en Europa, para esto, ha incentivado dicha instalación con más de 2 millones. La producción eléctrica se realizará con tecnología de torre con receptor cilíndrico y helióstatos pero añadiéndole algunas nuevas tecnologías.

Comienza así la construcción de la primera planta comercial en el mundo con tecnología de torre central y helióstatos con sistema de almacenamiento en sales fundidas. Esta nueva instalación, denominada Gemasolar, es el proyecto bandera de la empresa Torresol Energy, perteneciente a SENER Grupo de Ingeniería.

La planta que se ubicará en el municipio sevillano de Fuentes de Andalucía, ocupa 185 hectáreas, lo que equivalente a unos 260 campos de fútbol, está previsto que cuente con una potencia eléctrica de unos 17 MW, además de la aportación energética, con la construcción de la planta se generarán 400 nuevos empleos.

Además, generará anualmente 110 GWh de energía eléctrica, es decir, 110.000.000 de kWh/año, suficientes para abastecer a más de 16.000 hogares andaluces. Además, evitará la emisión de más de 40.000 toneladas anuales de CO2, el equivalente a retirar de la circulación 16.300 vehículos. La energía generada inyecta a la red, mediante una línea de alta tensión de 66 kV, en la subestación de Villanueva del Rey, para su distribución en Andalucía principalmente.

Esta instalación utilizará la tecnología de helióstatos y torre (ya utilizada en otros proyectos en Andalucía), pero con unas innovaciones tecnológicas y particularidades que la hacen única.

El receptor es cilíndrico, y se ubicará en la parte alta de una torre rodeada por 2.600 helióstatos, que seguirán la posición del sol en todo momento y orientarán el rayo reflejado hacia el foco receptor.

Además, otra novedad, es que el fluido que circula por el receptor son las propias sales fundidas, que captan la energía solar como energía térmica, y posteriormente se almacenan en tanques de sales fundidas.

Gemasolar dispone de un almacenamiento en calor de alta temperatura que permite extender eficientemente el periodo de funcionamiento normal de estas plantas. Las sales, constituidas por nitratos de sodio y de potasio, se mantienen fundidas con la aportación de la energía solar recogida por los helióstatos, de tal modo que almacenan el excedente de calor acumulado durante las horas de insolación, lo que posibilita seguir produciendo electricidad aún cuando no hay suficiente radiación solar. Gracias a este sistema, la autonomía de Gemasolar será de unas 15 horas en ausencia de insolación. Además, la elevada temperatura a la que se capta la energía solar en el receptor de sales permite disponer de vapor de mayor presión y temperatura, lo que aumenta considerablemente el rendimiento de la turbina de vapor.

Gracias a ello, se consigue una total gestión de la planta y la estabilidad del sistema eléctrico, porque, según las estimaciones, suministrará electricidad a la red sin fluctuaciones ni interrupciones durante 6.000 horas anuales. Todas estas aportaciones tecnológicas han sido desarrolladas por la empresa SENER Ingeniería y Sistemas, S.A.

El complejo de la central tendrá también un centro de ensayo y laboratorios para desarrollar y aplicar la experiencia generada, y un centro de I+D para la obtención de nuevos productos y procedimientos para la mejora de los parámetros de la central.

La Agencia Andaluza de la Energía apoya esta actuación de diseño único e innovador, que servirá de ejemplo a otros proyectos futuros de la zona y del resto de la comunidad, porque validará la tecnología de torre y helióstatos combinada con el almacenamiento de sales fundidas en Europa, permitiendo su avance y desarrollo.

Además, contribuirá a alcanzar los objetivos establecidos en el Plan Andaluz de Sostenibilidad Energética 2007-2013 (Pasener), de 800 MW termoeléctricos instalados en 2013. Actualmente, en la Comunidad Autónoma andaluza existen 131 MW en funcionamiento y 566 MW en construcción.

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En 2001, EPIA (European Photovoltaic Industry Association) y Greenpeace se unieron por primera vez con el objetivo de informar a la gente de los últimos desarrollos y del futuro de la energía fotovoltaica. Así fue como nació el informe Solar Generation.

Actualmente en 2008, EPIA y Greenpeace han tenido que actualizar sus hipótesis para mantener el dinámico ritmo de desarrollo de la industria solar fotovoltaica. Como es lógico la situación de la energía mundial ha cambiado de forma drástica en solo un año.

Los precios de la energía se han disparado. La energía es cada día más inaccesible para más gente en todo el mundo. Las capacidades de la energía solar fotovoltaica (FV) a nivel mundial tienen que crecer más rápidamente, y lo mejor de todo, es que pueden hacerlo, como demuestra el informe Solar Generation V. A fecha de hoy, la industria FV mundial está deseando afrontar este reto.

Si se espera que la tecnología fotovoltaica tenga un futuro prometedor como fuente de energía principal, deberá desarrollarse a partir de las experiencias de los países que ya han abierto el camino impulsando el mercado de la electricidad solar.

En el Informe Solar Generation V – 2008,  EPIA y Greenpeace, plantean dos hipótesis que se describen a continuación basándose en las siguientes premisas:

• Los datos actuales del mercado fotovoltaico procedentes de fuentes.
• El desarrollo del mercado FV en los últimos años.
• Los programas de apoyo a los mercados nacional y regional.
• Los objetivos nacionales de instalaciones FV y capacidad de fabricación
• El potencial FV en los aspectos de irradiación solar, disponibilidad de espacio adecuado en los tejados y demanda de electricidad en zonas no conectadas a la red.

La primera hipótesis, denominada Hipótesis Avanzada se basa en el supuesto de que mediante un apoyo continuado al mercado propiciará una enorme expansión de la capacidad FV instalada en todo el mundo. EPIA y Greenpeace creen firmemente que esta hipótesis se puede hacer realidad si se obtiene el apoyo político necesario.

Según dicha hipótesis, las tasas de crecimiento del mercado serían las siguientes:

• Tasa de crecimiento media 2007-2010 del 40%
• Tasa de crecimiento media 2011-2020 del 28%
• Tasa de crecimiento media 2021-2030 del 18%

La segunda hipótesis, o Hipótesis Moderada, contempla el desarrollo de la energía FV con un menor compromiso político, esto provocaría un despliegue más lento del mercado fotovoltaico.

Las tasas de crecimiento del mercado en la hipótesis Moderada serían:

• Tasa de crecimiento media 2007-2010 del 30%
• Tasa de crecimiento media 2011-2020 del 21%
• Tasa de crecimiento media 2021-2030 del 12%

Como puede verse, la influencia política en el desarrollo de este mercado es crucial, pero además, fijándonos en otros datos, la diferencia entre una hipótesis y otra aún queda más clara.

Hipótesis Avanzada para el año 2030

• Instalaciones anuales 281GW en total
• Puestos de trabajo en millares  9.967 en total.
• Reducción acumulada de CO2 en millones de toneladas 8.953.

Hipótesis Moderada para el año 2030

• Instalaciones anuales 105GW en total
• Puestos de trabajo en millares  3.718 en total.
• Reducción acumulada de CO2 en millones de toneladas 5.333.

Los resultados de ambas hipótesis muestran claramente que la electricidad de origen fotovoltaico tiene el potencial de contribuir de forma relevante tanto al suministro mundial de energía del futuro como a la reducción del cambio climático. Eso sí, dicha contribución será tanto mayor como lo sea el apoyo de las instituciones políticas y gubernamentales de todos los países generadores de FV. Esperemos pues que dicho apoyo sea lo mayor posible.

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Como todos nos podemos imaginar gran porcentaje de los hogares disponen de un nivel elevado de consumo energético debido a las pautas de comportamiento, el confort adquirido y como no, el elevado número de dispositivos que consumen algún tipo de energía. Dichas pautas de consumo, son esenciales para que los recursos energéticos se empleen de forma lo más eficientemente posible. Según estudios, el potencial total de ahorro de energía en las viviendas para 2020 está calculado en un 27% según el Plan de Acción para la Eficiencia Energética (2007-2012) del IDAE.

Para poder situarnos un poco respecto de dichos consumos, un hogar medio consume alrededor de unos 4000 Kwh al año. Dichos consumos estarían repartidos de la siguiente forma entre todos los puntos de consumo del hogar (asumiendo que único suministro de energía fuera la electricidad):

• Electrodomésticos 42,9%
• Calefacción 27,9%
• Agua caliente 11,9 %
• Iluminación 11,6 %
• Cocina 3,8%
• Aire acondicionado 2,0%

La utilización de la domótica actual puede llegar a aumentar la calidad de vida y consigue que la vivienda sea más funcional, así como permite una gestión integrada de los diferentes dispositivos del hogar: la iluminación, los toldos y persianas, la calefacción, el aire acondicionado, los sistemas de riego, los sistemas de seguridad, etc, lo que nos permitirá conseguir un mayor ahorro energético, económico y ambiental.

Pero realmente ¿cómo podemos conseguir esto? La respuesta depende de cada uno de los sectores en los que queremos que actúe la domótica dentro de nuestro sistema. Por ejemplo, en cuanto a los sistemas de iluminación, podríamos instalar los siguientes dispositivos:

• Sistemas de iluminación eficientes.
• Detectores de presencia de personas en zonas de paso.
• Control automático inteligente de toldos, persianas y cortinas de la vivienda.
• Control automático del encendido y apagado de todas las luces interiores y exteriores de la vivienda.
• Control de forma automática del encendido y apagado de las luces exteriores en función de la luz solar.

Respecto a los sistemas de climatización podría disponerse de:

• Sistemas de regulación de la calefacción en función de la variación de la temperatura exterior, la hora del día, la zona de la casa o la presencia de personas.
• Control automático inteligente de toldos, persianas y cortinas de la vivienda para que se aproveche al máximo la energía solar.

También podríamos actuar sobre los diversos electrodomésticos utilizando secuenciadores de puesta en marcha para activarlos en horarios en los que el precio de la energía es más barato.

La verdad es que las posibilidades que nos ofrece la domótica son muy extensas pudiendo encontrar una solución para cada casa o instalación. Lo que no debemos olvidar es que la domótica nos ofrece la posibilidad de crear casas que gestionan inteligentemente sus recursos energéticos.

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Antes de entrar en materia convendría definir primero el término domótica. Podríamos decir que la domótica es la disciplina o técnica que busca conseguir la automatización de una vivienda, aportando así una serie de servicios como pueden ser la gestión energética, la seguridad, el confort, las comunicaciones, etc, utilizando para ello redes interiores y exteriores de comunicación, cableadas o inalámbricas, proporcionando una gran flexibilidad en el control de todo el sistema desde dentro y fuera del hogar.

Pero, centrándonos en el campo de la gestión energética, ¿es posible conseguir un sustancial ahorro energético mediante estos sistemas? Sin duda alguna la respuesta es sí.

La gestión energética de una vivienda es cada día más compleja ya que el consumo es cada vez mayor: electrodomésticos, equipos informáticos y audiovisuales, sistemas de iluminación, calefacción, producción de ACS, aire acondicionado, etc. En este sentido, si queremos consumir la energía de forma eficiente debemos conocer como la estamos consumiendo y establecer estrategias para su utilización. Esta facilidad nos la aporta la domótica, proporcionando información sobre el consumo y ayudándonos a gestionarlo mejor.

Toda instalación domótica está enfocada a la utilización de cada sistema (iluminación, calefacción, etc) única y exclusivamente cuando es necesario, por lo tanto podemos decir que busca en gran medida el ahorro de consumo energético y el aprovechamiento óptimo, económico y racional de la energía para el funcionamiento de la vivienda. Aunque es más exacto decir que una de las aplicaciones más importantes de la domótica es la gestión eficiente de la energía y que el ahorro es el resultado de esta eficiencia.

La aplicación de estos sistemas nos permite controlar por ejemplo:

• La iluminación. Permitiendo mediante sensores que las luces se encienden sólo cuando un detector de presencia se active al entrar alguien en las habitaciones. También se podrá regular la intensidad de luz o encender a intervalos los diferentes interruptores de la casa. Por otro lado, la luz del porche, por ejemplo, puede programarse para permanecer encendida durante un espacio de tiempo determinado.

• La utilización de los aparatos domésticos haciendo que máquinas como la lavadora o el lavavajillas funcionen cuando la tarifa energética es más reducida.

• Los sistemas de climatización, pudiendo disponer de un control total sobre la climatización de la casa al poder regular la temperatura de cada estancia mediante la programación. Los nuevos dispositivos tienen también la opción de rebajar la temperatura interior si aumenta el calor en la calle. El control remoto permite regular el termostato a distancia con una sola llamada telefónica.

• Control de toldos, cortinas y persianas para que aun estando fuera del hogar se pueda conseguir un mejor aprovechamiento de la luz y el calor del sol.

• Gestión del jardín y del control del riego por sensores meteorológicos, incluso para distintas parcelas, o sistemas de riego.

• Sistemas de vigilancia y seguridad que gestionan la protección y aviso en caso de alarma, o la vigilancia remota pudiendo visualizar el estado de la vivienda desde cualquier dispositivo móvil. También se puede automatizar el accionamiento de rejas protectoras y cierres a las horas deseadas.

En artículos posteriores profundizaremos un poco más en estas técnicas de gestión para el ahorro energético.

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Una de las características que deben cumplir todas las tecnologías que a energías renovables se refiere, es la utilización de materiales lo más eficientes posibles, para así poder conseguir la mayor transformación de la fuente renovable en energía efectiva.

En el caso de los paneles solares, ya sean térmicos o fotovoltaicos, lo normal es que siempre prestemos nuestra atención a los componentes “clave”, es decir, las células fotovoltaicas, o el absorbedor térmico. Sin embargo hay otros materiales como por ejemplo los vidrios de los paneles y colectores solares, los cuales tienen un papel importante, ya que son una pieza clave para que el resultado sea lo más eficiente posible.

Lo primero que cabe pensar es que un vidrio solar no es más que una plancha de vidrio con algún tipo de tratamiento que lo refuerce para evitar roturas, pero hay otros factores muy importantes los cuales dependen de dicho vidrio.

Para empezar debemos decir que el vidrio solar debe satisfacer unas exigencias muy precisas. Por lo menos debería ser un vidrio flotado (consiste en una plancha de vidrio fabricada haciendo flotar el vidrio fundido sobre una capa de estaño fundido) que además debe tener, como hemos dicho antes, un tratamiento tipo “templado”, para poder soportar las cargas térmicas y mecánicas a las cuales es sometido el acristalamiento de los colectores. Recordar que variaciones de temperatura que un vidrio de estas características puede llegar a sufrir al cabo del día son considerables y debe resistir las dilataciones y contracciones derivadas de las mismas.

Pero esto no queda aquí, debemos recordar que el objetivo principal de una instalación solar, es transformar la mayor cantidad de energía posible proveniente de la irradiación del sol bajo la forma de calor. Dicho esto, es evidente que el coeficiente de transmisión solar, representa un criterio a la hora de seleccionar un vidrio para ser considerado “vidrio solar”.

El rendimiento de la energía solar de cristal no es sólo determinado por la transmisión solar perpendicular a la radiación. Un factor importante es la pérdida adicional de reflexión en la superficie cuando el sol no está perpendicular a la superficie del vidrio. Así que la estructura de superficie es especialmente importante, ya que sirve para reducir los reflejos directos, por ejemplo de los rayos solares, y para evitar el efecto espejo. Por ejemplo, algunas de estas estructuras podrían ser las siguientes (utilizadas por una marca reconocida de fabricación de vidrios solares):

• La micro-textura (superficie similar a la de una naranja) adecuado para los módulos fotovoltaicos y colectores térmicos.
• La estructura geométrica en forma de cono se utiliza a menudo en los módulos fotovoltaicos. La cara lisa permite reducir el grado de suciedad de la atmósfera sobre el módulo.
• La estructura piramidal se utiliza principalmente para fachadas solares.
• La textura áspera con baja pérdida de reflexión para el uso de colectores solares térmicos.

Otro aspecto a tener en cuenta es el rendimiento del vidrio, el cual indica la influencia de la cobertura del colector sobre el rendimiento del campo colector de una instalación solar. Esto es el resultado de los siguientes valores:

Otros factores a tener en cuenta a la hora de elegir un vidrio solar son:

• La cantidad de Radiación solar captada. Son tres los tipos de radiación que caracterizan el espectro solar: los rayos visibles para el ojo humano (en un 50%), los ultravioletas (5%) y los infrarrojos (45%). Estos dos últimos son invisibles. En cambio, todos desprenden energía y, por tanto, son fuente de calor.
• El Factor solar (FS), expresa el porcentaje total de energía, y por tanto, de calor, que atraviesa dicho acristalamiento.
• La Transmisión luminosa (TL), es el porcentaje de luz, es decir, de rayos visibles, transmitidos por el acristalamiento.
• La Reflexión luminosa (RL), es el porcentaje de luz reflejado por el acristalamiento de la luz solar, el resto lo transmite o absorbe el acristalamiento.

El Instituto para la tecnología solar SPF, elaboró en su día un procedimiento de certificación, e introduce el concepto de rendimiento del vidrio por el cual se cuantifica los influjos ópticos de una cubierta del colector sobre la potencialidad de la instalación.

Como ejemplo, una marca comercial acaba de sacar al mercado un nuevo vidrio solar templado, bajo en óxidos metálicos, pero que mantiene las mismas propiedades físicas y mecánicas que el vidrio flotado, con una transmisión de luz superior al 91,18% y con una transmisión de energía superior al 90%, apto para sistemas de energía fotovoltaica, el cual ofrece un patrón de transmisión de energía significativamente mayor que otros vidrios solares.

Bueno, sólo ha sido una pequeña reseña acerca de otro de los componentes esenciales dentro de una instalación solar.

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