E-manual Arquitecto Fv[1599].pdf

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Ninguna parte de este libro puede ser reproducida, grabada en sistema de almacenamiento o transmitida en forma alguna ni por cualquier procedimiento, ya sea eléctrico, mecánico, reprográfico, magnético o cualquier otro, sin autorización previa y por escrito del EREN.

Energía Solar Fotovoltaica: Manual del Arquitecto EDITA: JUNTA DE CASTILLA Y LEÓN - CONSEJERÍA DE ECONOMÍA Y EMPLEO ENTE REGIONAL DE LA ENERGÍA DE CASTILLA Y LEÓN (EREN) COLABORACIÓN: FUNDACIÓN CIDAUT IMPRESIÓN: GRÁFICAS CELARAYN DEPÓSITO LEGAL: LE-817-2004 ISBN: 84-9718-258-8

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Las actuaciones que desde la Consejería de Economía y Empleo del Gobierno Regional se vienen realizando en materia de Energías Renovables buscan el aprovechamiento de los recursos propios, inagotables y sin ningún impacto ambiental, con el fin de contribuir, desde nuestra Comunidad Autónoma, al cumplimiento de los objetivos del Libro Blanco de la Energía de la Unión Europea y del Plan de Fomento de las Energías Renovables y, en definitiva, al Desarrollo Sostenible. El sol en nuestra Región es más que suficiente para, con los sistemas actuales, poder satisfacer con garantía las demandas de electricidad de un importante número de usuarios, como viviendas, explotaciones agrícolas y ganaderas, bombeos, telecomunicación y señalización, alumbrado de viales o suministro de energía eléctrica a la red de distribución, de manera económicamente más ventajosa y promoviendo su coparticipación y corresponsabilidad en la utilización de una energía menos contaminante. En este sentido, la Consejería de Economía y Empleo, a través del Ente Regional de la Energía de Castilla y León, ha elaborado un Plan para potenciar el desarrollo de la Energía Solar en nuestra Comunidad Autónoma, con el principal objetivo de establecer un acción integral que aúne, tanto aspectos financieros como técnicos y administrativos. El Plan Solar de Castilla y León establece la necesidad de formación técnica de los profesionales de nuestra Región, verdaderos motores del desarrollo del mercado, con el consiguiente aumento de la actividad económica, de creación de empleo... Este Manual va dirigido a los Arquitectos, de modo que su profesionalidad satisfaga las expectativas de los usuarios, entendiendo que esta tecnología es susceptible de aprovechamiento por numerosos consumidores de energía eléctrica en Castilla y León. Tomás Villanueva Rodríguez Consejero de Economía y Empleo

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Edificio de las Consejerías de Fomento, Agricultura y Ganadería y de Medio Ambiente de la Junta de Castilla y León (Valladolid)

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Capítulo 1: 1. Introducción a la energía solar fotovoltaica 1.1. La energía solar..........................................................................................15 1.2. Sistema solar fotovoltaico.. ...................................................................16 1.3. Objetivos de una instalación solar fotovoltaica.. .........................16

Capítulo 2: 2. Descripción de componentes y equipos 2.1. Generalidades..............................................................................................21 2.2. Módulos fotovoltaicos.............................................................................21 2.3. Acumuladores eléctricos ........................................................................23 2.4. Regulador......................................................................................................23 2.5. Inversor ..........................................................................................................25 2.6. Otros elementos .........................................................................................25

Capítulo 3: 3. Configuración de instalaciones de energía solar fotovoltaica 3.1. Generalidades..............................................................................................33 3.2. Instalaciones aisladas de red ................................................................33 3.3. Instalaciones conectadas a red ............................................................40

Capítulo 4: 4. Datos para el dimensionado de una instalación 4.1. Generalidades..............................................................................................45 4.2. Condiciones de uso ..................................................................................45 4.3. Condiciones climáticas ...........................................................................47 4.3.1. Radiación sobre superficie horizontal..........................47 4.3.2. Radiación sobre superficie inclinada............................47 4.3.3. Horas pico solar .....................................................................48 4.4. Datos geográficos......................................................................................49 4.5. Dimensionado básico del campo generador..................................50 4.6. Especificaciones del Plan Solar de Castilla y León...................50 4.7. Dimensionado de instalaciones aisladas .........................................50 ÍNDICE

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4.7.1. Evaluación de la demanda energética ..........................51 4.7.2. Evaluación del aporte solar ..............................................53 4.7.3. Definición de la potencia del campo generador ......53 4.8. Dimensionado de instalaciones conectadas a la red general de distribución ...........................................................................57 4.9. Superficie necesaria para la ubicación del campo fotovoltaico ............................................................................58

Capítulo 5: 5. Dimensionado y diseño del resto de componentes y equipos 5.1. Sistema acumulador o de baterías .....................................................63 5.2. Regulador......................................................................................................67 5.3. Inversor ..........................................................................................................68 5.4. Cableado .......................................................................................................69 5.5. Ubicación de los componentes............................................................70 5.6. Sistema aerogenerador ............................................................................70

Capítulo 6: 6. Implicación de la instalación solar en el edificio 6.1. Generalidades..............................................................................................77 6.2. Orientación e inclinación .......................................................................77 6.3. Determinación de sombras y distancia mínima entre módulos ..79 6.4. Estructura soporte .....................................................................................81 6.5. Conexionado de los módulos ...............................................................84

Capítulo 7: 7. Integración Arquitectónica en la edificación 7.1. Generalidades..............................................................................................89 7.2. Grados de integración de los módulos fotovoltaicos en la edificación ........................................................................................90 7.2.1. Estructura Soporte ................................................................90 7.2.2. Superpuesto .............................................................................91 7.2.3. Integrado ...................................................................................92

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ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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7.2.3.1. Integración en tejados .............................................93 7.2.3.2. Integración en fachadas ..........................................93 7.2.3.3. Elementos de sombra ..............................................96 7.3. Integración en el medio urbano ..........................................................96 7.4. Consideraciones sobre integración arquitectónica según el Plan solar de Castilla y León .........................................................98 7.5. Soluciones constructivas para distintos tipos de integración.99

ANEXO I Conversión de unidades ................................................................... 103

ANEXO II Glosario

........................................................................................................ 109

ANEXO III Simbología .................................................................................................. 117

ANEXO IV Bibliografía

................................................................................................ 121

ANEXO V Direcciones de interés AV.1. Junta de Castilla y León

................................................................ 127

AV.2. Entidades públicas, Centros de Investigación y Universidades

................................................................................ 128

AV.3. Otras direcciones de interés

........................................................ 131

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I.E.S. Duque de Alburquerque (Cuéllar - Segovia)

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Introducción a la energía solar fotovoltaica

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Introducción a la energía solar fotovoltaica

1.1. La Energía Solar El aprovechamiento energético del sol, directo o indirecto, de forma natural o artificial ha sido una constante de la humanidad en sus estructuras agrícola, urbana, industrial, etc. Aumentar el campo de actuación en la energía solar llevando su aplicación a sistemas más dinámicos y directos constituye un objetivo del que se ha tomado conciencia en épocas más recientes. La energía solar como fuente energética presenta como características propias una elevada calidad energética con nulo impacto ecológico e inagotable a escala humana. Como dificultades principales asociadas al aprovechamiento de este tipo de energía cabe destacar la variabilidad con la que esta energía llega a la tierra como consecuencia de aspectos geográficos, climáticos y estacionales. En cualquier caso para los próximos años se prevé una gran demanda de uso de la energía solar impuesta por el contexto que tratan de desarrollar las políticas energéticas materializadas en diferentes planes de actuación a nivel europeo, nacional y regional. El Plan de Fomento de las Energías Renovables establece el entorno de desarrollo de las energías renovables en nuestro país. Este Plan marca como objetivo general conseguir que en el año 2010 el 12.3% del total de la energía consumida en España tenga su origen en fuentes renovables, lo cual requiere duplicar la participación porcentual actual de este tipo de energías en el sistema energético nacional. A nivel regional, desde el año 1989 la Junta de Castilla y León ha aprobado diferentes iniciativas para el fomento de las energías renovables. En el campo de la Energía Solar, ha desarrollado una serie de actuaciones que se integran en el Plan Solar de Castilla y León. Para el presente manual se tendrá en cuenta la Línea II - Energía Solar Fotovoltaica y Eólico-Fotovoltaica no conectada a red, cuya finalidad es la promoción de proyectos, que se desarrollen en el área del uso de la energía solar fotovoltaica, a realizar en Castilla y León. En este sentido, el Ente Regional de la Energía de Castilla y León (EREN), refuerza la instrumentación existente, para un mayor desarrollo del programa.

INTRODUCCIÓN A LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA

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1.2. Sistema solar fotovoltaico Se llama sistema solar fotovoltaico a toda instalación destinada a convertir la radiación solar en energía eléctrica.

Un sistema solar fotovoltaico, de forma general, requiere el acoplamiento de cuatro elementos principales: Módulos fotovoltaicos, regulador, inversor y baterías.

Figura 1.1: Sistema solar fotovoltaico aislado.

Los sistemas solares fotovoltaicos se caracterizan por su simplicidad, fácil instalación, modularidad, ausencia de ruido durante su funcionamiento, larga duración, elevada fiabilidad y requerir poco mantenimiento. Por otro lado, la tecnología fotovoltaica tiene el valor añadido de generar puestos de trabajo y emplear recursos autóctonos, disminuyendo la dependencia energética del exterior. Todo arquitecto que en el proyecto de un nuevo edificio o en una rehabilitación considere la instalación de un sistema de energía solar fotovoltaica debe tener presente que un buen diseño de este tipo de instalaciones no debe afectar negativamente a la estética del edificio.

1.3. Objetivos de una instalación solar fotovoltaica El principal objetivo de una instalación solar es conseguir la máxima producción de energía eléctrica.

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ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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La cantidad de energía solar aprovechable depende de múltiples factores, algunos de ellos pueden ser controlados en el diseño e instalación (orientación, inclinación, ubicación de los módulos fotovoltaicos, etc.) y otros se escapan a toda posibilidad de control, ya que son consecuencia de la localización geográfica de la instalación y de los parámetros meteorológicos del lugar. Básicamente existen dos tipos de instalaciones fotovoltaicas: • Instalaciones aisladas de la red eléctrica, en las que la dependencia no posee energía eléctrica de la red convencional y, por tanto, su consumo eléctrico ha de ser proporcionado íntegramente por la instalación solar fotovoltaica, que almacenará la generación eléctrica solar en baterías para cuando sea solicitada. • Instalaciones conectadas a la red eléctrica convencional, en las que la dependencia posee suministro eléctrico y, por tanto, la generación eléctrica de la instalación es destinada, íntegramente, a su venta a la red eléctrica de distribución convencional. La autosuficiencia de los sistemas aislados da autonomía y libertad respecto a las compañías eléctricas, además es la opción más económica y más ecológica para los lugares alejados de las redes eléctricas. Los sistemas conectados a la red son sencillos, sólo requieren instalar los módulos fotovoltaicos, el cableado y el inversor, no precisando del uso de baterías. Para que las instalaciones solares fotovoltaicas resulten competitivas económicamente es necesario acceder a las ayudas que reducen el coste de la instalación (subvenciones, créditos con bajos tipos de interés, desgravaciones fiscales, financiación por terceros, etc.). En estos momentos, para lograr la plena incorporación de las instalaciones fotovoltaicas en la sociedad, como una solución complementaria a los sistemas tradicionales de suministro eléctrico, es necesario superar ciertas barreras: • Administrativas: obtención del máximo apoyo de todas las administraciones públicas. • Económicas: reducción de costes de fabricación y precio final de la instalación. • Sociales: difusión y mentalización de la necesidad de las energías renovables, como solución a los problemas medioambientales.

INTRODUCCIÓN A LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA

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Área de Presidencia de la Junta de Castilla y León (Valladolid)

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Descripción de componentes y equipos

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Descripción de componentes y equipos

2.1. Generalidades Una instalación de energía solar fotovoltaica ha de incluir una serie de elementos indispensables para el correcto funcionamiento y control de la instalación. Estos equipos son el módulo fotovoltaico, la batería o sistema de acumulación eléctrica, el regulador, el inversor, y otros elementos necesarios para mantener las condiciones de seguridad y rendimiento de la instalación. En este capítulo se hace una breve descripción de los componentes y equipos mencionados anteriormente.

2.2. Módulos Fotovoltaicos El módulo fotovoltaico es el elemento fundamental de cualquier sistema solar fotovoltaico. Tiene como misión captar la energía solar incidente y generar una corriente eléctrica. El módulo fotovoltaico está compuesto por los siguientes elementos:

Figura 2.1: Esquema de un módulo fotovoltaico

DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES Y EQUIPOS

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Células solares o células fotovoltaicas, fabricadas mediante silicio. Pueden ser de tres tipos principales: • Silicio monocristalino, en las que el silicio que compone las células está formado por un único cristal, cuya red cristalina es idéntica en todo el cristal y caracterizada por la solidificación de los átomos de silicio en tres direcciones espaciales perpendiculares entre sí, y sin imperfecciones. • Silicio policristalino, en la que los procesos de cristalización del silicio no son ordenados, obteniéndose redes cristalinas diferentes en cada cristal y conformándose la célula mediante la unión de diferentes cristales. • Silicio amorfo, en el cual no hay red cristalina alguna y el material es depositado sobre finas capas que se unen entre sí. En ellas se produce el efecto fotovoltaico, consistente en la excitación de un material semiconductor, el silicio, por la incidencia de la radiación solar, provocando el movimiento de los electrones del material por el interior del mismo, movimiento que es transformado en corriente eléctrica continua cuando se cierra el circuito. El fundamento de la corriente eléctrica interna está en la existencia de dos zonas de conductividades diferentes denominadas p y n en el material que constituye las células. Estas zonas se logran añadiendo impurezas en el silicio (dopaje del silicio). Las impurezas de boro generan la zona p (positiva por tener un electrón de enlace menos que el silicio) y las impurezas de fósforo generan la zona tipo n (negativo, por tener un electrón de enlace más que el silicio). Al incidir la radiación solar (fotones) y al unirse ambas zonas (p y n) de los semiconductores, se generará una fuerza electromotriz por el movimiento de los electrones (cargas -) en exceso de la zona n hacia los huecos (cargas +) de la zona p.

Figura 2.2: Efecto fotovoltaico

Para cerrar el circuito y permitir el movimiento exterior de los electrones (corriente eléctrica) se disponen sendas mallas metálicas en la parte frontal de las células (en forma de 22

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rejilla para permitir el paso de la radiación solar) y en la parte posterior (en forma de plancha por no recibir radiación solar), que serán unidas mediante conductores eléctricos para extraer la corriente eléctrica generada por la célula. Recubrimiento exterior, generalmente de vidrio para facilitar al máximo la captación de la radiación solar por la célula fotovoltaica. También los hay de materiales orgánicos. Material encapsulante, actúa como protección de las células. Para este fin se utilizan productos a base de siliconas que son muy transparentes a la radiación solar y no se degradan fácilmente con el tiempo y protegen a las células contra la acción de la humedad. Recubrimiento posterior, dota al módulo de protección y sirve de cerramiento. Suele ser también de vidrio (TEDLAR). En ocasiones este recubrimiento es de color claro, lo que supone una ventaja, ya que la radiación solar que ha pasado entre las células es reflejada por esa superficie y vuelve hacia el recubrimiento exterior, el cual vuelve a reflejar la radiación y es absorbida por las células. Conexiones eléctricas, deben ser accesibles, normalmente se sitúan en la parte posterior del módulo. Estas conexiones deberán garantizar la estanqueidad en la conexión con otros módulos o con el conductor exterior. Marco metálico, de aluminio anodizado o acero inoxidable para envolver todo el conjunto del módulo. Tiene que ser una estructura estanca y que esté preparada para la fijación en el bastidor o su integración en otro sistema constructivo.

1. Recubrimiento Exterior 2. Material Encapsulante 3. Células 4. Recubrimiento posterior 5. Conexiones eléctricas 6. Marco Metálico

Figura 2.3: Esquema e imagen de un panel solar fotovoltaico

2.3. Acumuladores Eléctricos La necesidad de energía no siempre coincide en el tiempo con la captación que se obtiene del sol, por lo que es necesario disponer de un sistema de acumulación que haga frente a la demanda en momentos de poca o nula radiación solar, así como a la producción solar en momentos de poco o nulo consumo.

DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES Y EQUIPOS

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Para los sistemas solares fotovoltaicos se utilizan acumuladores eléctricos o baterías donde se almacena energía en forma de electricidad.

Figura 2.4: Acumulador eléctrico

Respecto a las medidas de seguridad a tener en cuenta con las baterías son: • Deben ser instaladas en lugares ventilados. • Se debe mantener el nivel de electrolito que indique el fabricante. • Se deben cubrir las bornas con vaselina una vez que estén conectadas.

2.4. Regulador El regulador es el equipo que controla los procesos de carga y descarga de la batería. Controla el proceso de carga evitando que, con la batería a plena capacidad, los módulos fotovoltaicos sigan inyectando corriente en la misma. Se lleva a cabo anulando o reduciendo el paso de corriente del campo fotovoltaico. Controla el proceso de descarga evitando que el estado de carga de la batería alcance un valor demasiado bajo cuando se está consumiendo la energía almacenada. Esto se lleva a cabo desconectando la batería de los circuitos de consumo. El regulador también es una fuente de información de los parámetros eléctricos de la instalación fotovoltaica. Puede proporcionar datos de la tensión, intensidad, estado de carga de las baterías, etc.

Figura 2.5: Reguladores

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2.5. Inversor El inversor, convertidor o rectificador es el sistema que adapta la corriente generada en los módulos a las condiciones de consumo de las diferentes cargas eléctricas. La denominación de cada uno de ellos depende del tipo de corriente que transforme. Así, se denomina inversor al elemento que transforma la corriente continua en alterna, convertidor al que transforma la alterna en continua y rectificador el que transforma la continua en continua. Generalmente, el inversor se conecta a la salida del regulador, si bien puede conectarse directamente en los bornes de la batería cuando posee control de descarga de la batería. Los módulos fotovoltaicos y las baterías trabajan en corriente continua, por eso cuando los elementos de consumo trabajan en continua es necesario un convertidor continua – continua para adecuar la tensión proporcionada por el acumulador a la solicitada por las cargas de consumo. En cambio, cuando los elementos de consumo trabajan en alterna, es necesario un inversor continua – alterna.

Figura 2.6: Inversores

2.6. Otros Elementos Además de los elementos característicos de la mayoría de las instalaciones fotovoltaicas, existen varios accesorios que son necesarios para la seguridad y control de la instalación. En una instalación fotovoltaica se hace uso de equipos y elementos utilizados en instalaciones eléctricas comunes, sin embargo, hay que prestar especial atención a la parte de corriente continua, ya que en instalaciones eléctricas convencionales los sistemas están habitualmente alimentados por corriente alterna y esto conduce a errores comunes en fotovoltaica. A continuación se citan los elementos más característicos: Cableado: En instalaciones fotovoltaicas se utilizan secciones de cableado superiores a las utilizadas en instalaciones convencionales debido a la utilización de bajas tensiones continuas (12, 24 y 48 V) y requerimientos de potencia de cierta consideración.

DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES Y EQUIPOS

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Figura 2.7: Cableado

Figura 2.8: Terminales para cableado

Conexiones: Se deben utilizar cajas de conexiones estancas y con grado de protección IP adecuado y cableado protegido contra la humedad, la radiación ultravioleta y otros fenómenos atmosféricos, dada su instalación a la intemperie.

Figura 2.9: Caja de conexiones

Protecciones: No es recomendable utilizar aparamenta de corriente alterna en circuitos en continua, por esto los elementos de protección (fusibles, magnetotérmicos e interruptores en general y diodos) deben ser adecuados para los valores de tensión y corriente de una instalación fotovoltaica. Los fusibles se utilizan para evitar sobreintensidades accidentales. Cada aparato suele llevar su propio fusible. Los magnetotérmicos limitan la intensidad en el circuito de consumo y son como los que se instalan habitualmente en las viviendas y saltarán si se conecta algún equipo de excesiva potencia. Es recomendable incluir un magnetotérmico en la salida del acumulador y del inversor. Los diodos son dispositivos de protección para evitar que los módulos actúen como receptores en determinadas ocasiones.

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Los diodos de bloqueo evitan que se disipe la potencia de los módulos o de la batería en situaciones de defecto eléctrico. Se colocan a la salida de cada grupo de módulos fotovoltaicos. Los diodos de paso evitan los efectos del sombreado parcial impidiendo que las células sombreadas actúen como receptores. Están incluidos por el propio fabricante en la caja de conexiones del módulo.

Diodos de paso:

Diodos de bloqueo:

Figura 2.10: Diodos

Se debe conectar la estructura soporte a una toma de tierra, tal y como se especifica en el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión.

Figura 2.11: Fusibles y protecciones

Monitorización y control: Indicadores y visualizadores que muestran al usuario datos sobre la instalación y su funcionamiento. Estos indicadores se encuentran en los propios aparatos de control. La información que pueden facilitar es: tensión del campo fotovoltaico, tensión de la batería, intensidad del campo fotovoltaico, intensidad de consumo, carga de la batería, regulación de la carga, energía eléctrica generada por el campo fotovoltaico, energía eléctrica consumida, etc.

DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES Y EQUIPOS

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Figura 2.12: Controlador

Aerogeneradores: En ocasiones las instalaciones fotovoltaicas se complementan con aerogeneradores de pequeña potencia constituyendo el sistema auxiliar de la instalación. Los principales componentes del sistema aerogenerador son: Turbina eólica: Consta de las hélices captadoras del viento, sistema de orientación y generador. Torre: Constituye el soporte de la turbina dotando a ésta de la altura necesaria para captar la mayor cantidad de viento posible y proporcionar su giro libre de obstáculos. Regulador: Al igual que el necesario para el campo fotovoltaico, regula la carga de las baterías. No es adecuado utilizar únicamente el regulador fotovoltaico, ya que al hacerlo se podría provocar el funcionamiento en vacío de la turbina.

Figura 2.13: Aerogeneradores

Grupos electrógenos: Se trata de otro sistema de generación complementario para una instalación fotovoltaica. Los grupos electrógenos se utilizan en instalaciones de mediana y alta potencia, cuando es preciso asegurar el suministro eléctrico o cuando existan ciertos consumos de alta potencia que no compense cubrir por el sistema fotovoltaico. 28

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Los grupos electrógenos se alimentan con gasóleo o gas y, generalmente, generan corriente en alterna. El dimensionado del grupo estará en función del consumo total previsto en la instalación y las condiciones particulares de utilización del grupo. Los inversores que se conectan en la instalación fotovoltaica pueden estar adaptados para conectarse con un grupo electrógeno, efectuándose el control de entrada del grupo atendiendo al consumo existente, a la producción fotovoltaica y al estado de carga de las baterías.

Figura 2.14: Grupos electrógenos

DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES Y EQUIPOS

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Edificio de las Consejerías de Economía y Empleo y de Hacienda de la Junta de Castilla y León (Valladolid)

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Configuración de instalaciones de energía solar fotovoltaica

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Configuración de instalaciones de energía solar fotovoltaica

3.1. Generalidades Normalmente, se tiene la idea que los sistemas de aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica han de ser siempre simples. Esto suele venir motivado por la consideración de que, como la energía solar es gratis, abundante y natural, se adaptará fácilmente a cualquier sistema.

Ciertamente tanto los principios de funcionamiento como las configuraciones de instalaciones básicas son sencillos, pero esto no quiere decir que la labor tanto del diseñador como del instalador sea sencilla y no necesite de verdaderos profesionales para llevarla a cabo. En algunos casos se han realizado instalaciones por aficionados sin apenas conocimientos del tema, que aunque en principio funcionen correctamente, inevitablemente conducen en un breve periodo de tiempo al fracaso de la misma. La mayoría de instalaciones fotovoltaicas han sido concebidas como sistemas de generación para zonas donde no llega la red eléctrica convencional o resulta excesivamente caro instalarla. Éstas instalaciones son las denominadas instalaciones aisladas de red. Sin embargo, en los últimos años se ha desarrollado otro tipo de aplicación de las instalaciones fotovoltaicas que son las instalaciones conectadas a la red de distribución. Éstas han experimentado una importante evolución debido, principalmente, al descenso de precios de los componentes de una instalación fotovoltaica, al aumento del rendimiento y fiabilidad de los sistemas, y a las condiciones ventajosas que ha impuesto, para la venta de esta producción eléctrica, la Administración pública.

3.2. Instalaciones aisladas de red Son las instalaciones que carecen de conexión con la red eléctrica convencional, siendo la instalación fotovoltaica más común, tanto en instalaciones domésticas como de alumbrado, bombeo o telecomunicaciones. CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES DE ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

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Dentro de los sistemas aislados de red se puede diferenciar entre sistemas con acumulación y sistemas de conexión directa. Los sistemas con acumulación son los que están conectados a baterías que permiten el suministro eléctrico en periodos de poco o nulo aprovechamiento de la radiación solar. Estos a su vez pueden diferenciarse por el consumo al que están conectados, así puede haber instalaciones aisladas con elementos de consumo en corriente alterna (AC) (Fig. 3.1) o elementos de consumo en corriente continua (CC) (Fig. 3.2). También pueden darse los dos casos simultáneamente (Fig. 3.3).

1. Campo fotovoltaico 2. Regulador 3. Batería 4. Inversor

Figura 3.1: Instalación aislada con acumulación y consumo en AC

1. Campo fotovoltaico 2. Regulador 3. Batería

Figura 3.2: Instalación aislada con acumulación y consumo en CC

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1. Campo fotovoltaico 2. Regulador 3. Batería 4. Inversor

Figura 3.3: Instalación aislada con acumulación y consumo en AC y CC.

Los sistemas directos no disponen de baterías, de forma que únicamente se dispondrá de corriente eléctrica en los periodos en que se disponga de radiación solar, por lo que estos sistemas son utilizados cuando no es importante que existan interrupciones o variaciones del suministro eléctrico. 1. Módulo fotovoltaico 2. Inversor

Figura 3.4: Instalación aislada y consumo directo.

Las instalaciones aisladas pueden tener diferentes aplicaciones, siendo las más comunes la electrificación doméstica y los sistemas de bombeo. La electrificación de viviendas es la utilización más usual de la energía solar fotovoltaica, especialmente en los casos de viviendas alejadas de la red eléctrica convencional. Para diseñar una instalación de forma adecuada se han de conocer los hábitos de consumo de energía eléctrica por parte de los usuarios, evitándose así los riesgos de un mal dimensionado de la instalación. Los elementos de consumo a los que alimentan las instalaciones fotovoltaicas en las aplicaciones domésticas pueden ser en corriente continua o corriente alterna, con las siguientes peculiaridades:

CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES DE ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

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• Los equipos de corriente continua proporcionan un bajo nivel de confort al usuario y generalmente corresponden con utilizaciones de iluminación, televisión y pequeños electrodomésticos. Estos equipos tienen un coste mayor que los análogos alimentados por CA. • Los equipos de corriente alterna proporcionan un alto nivel de confort al usuario, pudiendo utilizarse los elementos de consumo utilizados en las instalaciones convencionales. Este tipo de instalaciones requieren de un inversor que transforme la CC en CA. Las instalaciones domésticas también pueden subdividirse en instalaciones descentralizadas y centralizadas. • Las primeras son aquellas en las que cada vivienda está alimentada por un generador fotovoltaico. Este sistema se utiliza cuando existen dificultades para alimentar una vivienda o grupo de viviendas de forma económica, a través de una única línea general de distribución. La ventaja de este sistema es la independencia en el diseño y en el posterior uso y mantenimiento de cada una de las instalaciones solares fotovoltaicas. • Las instalaciones centralizadas son aquellas en las que un único generador fotovoltaico alimenta a un grupo de viviendas. Las ventajas que presenta la instalación centralizada es que el número de módulos y baterías se reduce, solamente es necesaria la instalación de un inversor y se unifican las tareas de mantenimiento, presentándose como principal desventaja el encarecimiento de la instalación por la necesidad de ejecutar una línea de distribución eléctrica que conecte el generador fotovoltaico con todas y cada una de las viviendas.

Figura 3.5: Esquema de instalación descentralizada

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Figura 3.6: Esquema de instalación centralizada

Los sistemas de bombeo son la otra aplicación más común de las instalaciones fotovoltaicas aisladas de la red. Al igual que la electrificación doméstica, esta aplicación se utiliza cuando existe dificultad o imposibilidad para la conexión a la red convencional eléctrica. Al igual que en las instalaciones en viviendas, el consumo eléctrico puede solicitarse con bombas de corriente continua (Fig. 3.7) o de corriente alterna (Fig. 3.8). En estas instalaciones no siempre es necesaria la instalación de la batería, ya que se puede bombear la máxima cantidad de agua posible durante todo el periodo en que exista radiación solar y almacenarla en forma de energía potencial del agua en un aljibe para su posterior utilización.

1. Módulo fotovoltaico 2. Convertidor 3. Bomba CC

Figura 3.7: Instalación de bombeo CC sin acumulación

CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES DE ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

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1. Módulo fotovoltaico 2. Regulador 3. Bomba AC 4. Inversor

Figura 3.8: Instalación de bombeo CA sin acumulación

El otro tipo de instalaciones de bombeo es el que dispone de acumulación eléctrica para hacer frente a la demanda de bombeo en periodos de escaso o nulo aprovechamiento de la radiación solar. 1. Módulo fotovoltaico 2. Regulador 3. Batería 4. Inversor 5. Bomba AC

Figura 3.9: Instalación de bombeo CA con acumulación

Otras utilizaciones de la energía solar fotovoltaica abarcan desde satélites artificiales hasta alumbrado vial, equipos de telecomunicaciones y telefonía, máquinas expendedoras de la ORA, linternas, calculadoras de bolsillo, etc. Según el Plan Solar de Castilla y León: Las instalaciones fotovoltaicas no conectadas a la red general de distribución se diseñarán de forma que el campo de paneles se conecte directamente al regulador y éste, directamente tanto a la línea de consumo de corriente continua, si existe, como a las baterías. De éstas últimas, se sacará la conexión para la alimentación del inversor, el cual será el encargado de proporcionar la cobertura eléctrica de los consumos eléctricos de corriente alterna de la instalación.

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En los casos en que las instalaciones fotovoltaicas se complementan con aerogeneradores o grupos electrógenos, los esquemas de las instalaciones serían los representados en las figuras 3.10., 3.11. y 3.12. 1. Campo fotovoltaico 2. Regulador 3. Baterías 4. Inversor 5. Aerogenerador en CA 6. Rectificador

Figura 3.10: Instalación eólico – fotovoltaica con aerogenerador en CA

1. Campo fotovoltaico 2. Regulador 3. Baterías 4. Inversor 5. Aerogenerador en CC

Figura 3.11: Instalación eólico – fotovoltaica con aerogenerador en CC

1. Módulo fotovoltaico 2. Regulador 3. Batería 4. Inversor 5. Grupo electrógeno

Figura 3.12: Instalación fotovoltaica con grupo electrógeno

CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES DE ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

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3.3. Instalaciones conectadas a red Son las instalaciones en las que la energía generada por el campo fotovoltaico se vierte, en su totalidad, directamente a la red general de distribución. Las instalaciones conectadas a red no tienen baterías ni reguladores, componiéndose, únicamente, de los módulos fotovoltaicos y del inversor. Los módulos fotovoltaicos son los mismos que para las instalaciones aisladas de red, sin embargo, los inversores deberán tener las siguientes características: • Disponer de un sistema de medida de la energía consumida y entregada. • Ser capaz de interrumpir o reanudar el suministro en función del estado del campo de paneles. • Adaptar la corriente alterna producida en el inversor a la fase de la energía de la red. Existe normativa al respecto que regula las instalaciones fotovoltaicas conectadas a red: • Real Decreto 436/2004, de 12 de marzo, por el que se establece la metodología para la actualización y sistematización del régimen jurídico y económico de la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial (deroga el Real Decreto 2818/1998, de 23 de diciembre, sobre producción de energía eléctrica por instalaciones abastecidas por recursos o fuentes de energía renovables, residuos y cogeneración). • Real Decreto 1663/2000, de 29 de septiembre, sobre “Conexión de instalaciones fotovoltaicas a la red de baja tensión”. • Resolución de 31 de mayo de 2001 de la Dirección General de Política Energética y Minas, que incluye el modelo de contrato y factura, así como el esquema unifilar de obligado cumplimiento. La compañía eléctrica propietaria de la red puede tener sus propias especificaciones técnicas adicionales a las que establece la normativa vigente. En España está prohibida la existencia de instalaciones mixtas (aisladas – conectadas red), es decir, no se puede acumular o alimentar parte del consumo con la energía eléctrica generada en el campo fotovoltaico: todo lo que se genera se debe inyectar a la red. Actualmente en España un sistema fotovoltaico conectado a red no es un sistema autoabastecedor sino generador.

40

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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ÍNDICE

1. Campo fotovoltaico 2. Protecciones 3. Inversor 4. Contadores de energía entrada - salida 5. Red eléctrica

Figura 3.13: Instalación conectada red

Según el Plan Solar de Castilla y León: Las instalaciones conectadas a la red general están compuestas del campo generador de paneles y del inversor, los cuales se interconectarán entre sí y, este último, a la red general de distribución a través de los contadores y protecciones estipuladas por la empresa de distribución.

Figura 3.14. Esquema unifilar instalación conectada a red.

Fuente: B.O.E. 21 06 2001 RESOLUCIÓN de 31 de mayo de 2001, de la Dirección General de Política Energética y Minas, por la que se establece el modelo de contrato tipo y modelo de factura para instalaciones solares fotovoltaicas conectadas a la red de baja tensión.

CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES DE ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

41

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I.E.S. María Moliner (Segovia)

4

Datos para el dimensionado de una instalación

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4

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Datos para el dimensionado de una instalación de energía solar fotovoltaica

4.1. Generalidades Antes de realizar el dimensionado de una instalación solar fotovoltaica, es necesario conocer una serie de datos: • Condiciones de uso: Consumo / Demanda Energética. • Datos climatológicos: Radiación disponible. • Datos geográficos: Latitud del lugar de ubicación de los captadores.

4.2. Condiciones de uso Según el Plan Solar de Castilla y León: La memoria de diseño o proyecto especificará las necesidades de uso, con indicación del consumo de energía eléctrica en corriente continua y en corriente alterna, definiendo: • Criterio de consumo adoptado. • Consumo unitario máximo. • Consumo máximo simultáneo o pico.

Los datos de consumo se obtendrán principalmente a partir de: • Valores medidos en años anteriores, a partir de lectura de contadores, facturas eléctricas, equipos de medida como los analizadores de redes eléctricas, etc. • Especificación de la potencia eléctrica de los equipos de corriente alterna y continua y estimación del número de horas diarias de funcionamiento.

DATOS PARA EL DIMENSIONADO DE UNA INSTALACIÓN

45

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Electrificación de viviendas.

Según el Plan Solar de Castilla y León: En aplicaciones de electrificación de viviendas para las que no se disponga de datos, se utilizarán para el diseño los consumos eléctricos de corriente alterna (CA) y continua (CC) orientativos de la tabla 4.1. Aparato

Potencia (W)

Tiempo de uso

CA

CC

Iluminación de dormitorio

20

13

1

Iluminación de cuartos de baño

20

13

2

Iluminación cocina

20

13

3

Iluminación salón

40

13

7

1.600

—

0,5

300

—

0,2

Lavavajillas

1.600

—

1

Frigorífico

100

—

24

Microondas

850

—

1

1.000-3.000

—

1

Plancha

1.500

—

1

Aspirador

1.500

—

0,5

300

—

1

45-90

—

4

Equipo Hi-Fi

150

—

1

Vídeo

90

—

1

Ordenador

100

—

1

Lavadora Lavadora en frío

Vitrocerámica

Pequeños electrodomésticos Televisor

Tabla 4.1: Consumo medio de aparatos domésticos

46

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

(horas / día)

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4.3. Datos climatológicos Otros datos necesarios para el dimensionado de la instalación son, para cada mes, las condiciones climáticas del lugar donde se encuentra ubicada la instalación solar: • Radiación horizontal e inclinada que incide sobre el panel fotovoltaico. • Horas Pico Solar.

4.3.1. Radiación sobre superficie horizontal En la tabla 4.2. se muestra, para las diferentes provincias de Castilla y León, el valor medio mensual de la radiación diaria sobre superficie horizontal (en kWh/m2 día), según el Plan Solar de Castilla y León. Ene

Feb

Mar

Avila

1,67

2,53

Burgos

1,42

León

Abr

May

Jun

Jul

Ago

Sept

Oct

Nov

Dic

3,75 4,92 5,39

6,20

7,31

7,03

5,22

3,11 1,92

1,45

2,20

3,45 4,45 5,20

5,98

6,39

5,75

4,64

2,81 1,81

1,25

1,61

2,42

3,84 4,78 5,42

6,14

6,73

5,81

4,78

2,89 1,95

1,33

Palencia

1,47

2,50

3,67 4,86 5,47

6,06

6,70

6,00

4,75

3,03 1,83

1,28

Salamanca

1,70

2,64

3,75 4,75 5,47

6,34

6,84

6,28

4,86

3,14 2,06

1,45

Segovia

1,58

2,45

3,72 5,11 5,67

6,28

7,14

6,92

5,22

3,17 1,89

1,42

Soria

1,64

2,42

3,56 4,75 5,47

6,06

6,70

6,20

4,86

3,08 2,11

1,56

Valladolid

1,53

2,45

3,86 4,78 5,53

6,28

6,98

6,39

5,09

3,11 1,92

1,17

Zamora

1,50

2,47

3,67 4,81 6,17

6,00

6,53

6,11

4,78

3,08 1,86

1,28

Tabla 4.2: Radiación sobre superficie horizontal (en kWh/m2 día)

4.3.2. Radiación sobre superficie inclinada Para conocer la radiación incidente sobre el panel fotovoltaico según su inclinación respecto a la horizontal, se utilizarán los coeficientes representados en la tabla 4.3., según establece el Plan Solar de Castilla y León. La radiación sobre el módulo inclinado se calcula multiplicando la radiación sobre superficie horizontal por el coeficiente correspondiente a la inclinación elegida. Rβ = R0 · kβ

DATOS PARA EL DIMENSIONADO DE UNA INSTALACIÓN

47

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Donde: • β = Ángulo de inclinación del módulo fotovoltaico respecto a la horizontal. • R0 = Valor medio mensual de la radiación diaria sobre superficie horizontal, en kWh/m2día. • Rβ = Valor medio mensual de la radiación diaria sobre el módulo fotovoltaico con un ángulo de inclinación β, en kWh/m2día. • kβ = Coeficiente corrector en función del ángulo de inclinación β. Grados

Ene

Feb

Mar

Abr

May

0

1,00

1,00

1,00

1,00

10

1,15

1,12

1,09

20

1,27

1,21

30

1,36

40

Jun

Jul

Ago

Sept

Oct

Nov

Dic

1,00 1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,06

1,04 1,03

1,04

1,06

1,11

1,15

1,18

1,17

1,15

1,09

1,04 1,03

1,05

1,10

1,18

1,28

1,34

1,32

1,28

1,19

1,09

1,02 1,00

1,02

1,10

1,23

1,37

1,46

1,44

1,42

1,31

1,19

1,06

0,97 0,94

0,97

1,08

1,24

1,42

1,54

1,52

50

1,44

1,31

1,16

1,00

0,89 0,86

0,90

1,02

1,21

1,44

1,59

1,56

60

1,43

1,28

1,10

0,92

0,79 0,75

0,80

0,93

1,15

1,41

1,59

1,57

70

1,38

1,21

1,01

0,81

0,67 0,62

0,67

0,82

1,07

1,35

1,55

1,53

80

1,30

1,12

0,90

0,68

0,53 0,48

0,53

0,69

0,95

1,25

1,47

1,46

90

1,19

1,00

0,76

0,54

0,38 0,32

0,38

0,54

0,81

1,12

1,36

1,35

Tabla 4.3: Factor de corrección kβ para superficies inclinadas (para una latitud de 42º)

4.3.3. Horas Pico Solar Los paneles fotovoltaicos son caracterizados bajo unas condiciones de radiación y temperatura del panel, que son tomadas como referencia y que se denominan Condiciones Estándar de Medida (CEM). • Radiación: 1.000 W/m2. • Distribución espectral: AM 1,5 G. • Incidencia normal. • Temperatura de célula: 25ºC. Si se quiere evaluar la energía que el panel fotovoltaico puede producir diariamente, habría que conocer cuántas horas diarias con una radiación de 1.000 W/m2 equivalen a la 48

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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radiación total diaria (la correspondiente a la inclinación del panel fotovoltaico). Este concepto se denomina Horas Pico Solar (HPS). Atendiendo a su definición, las horas pico solar se pueden estimar según la siguiente expresión: Rβ HPSβ

= Iβ (CEM)

Donde: • HPSβ = Horas pico solar para una inclinación β. • Rβ = Radiación media diaria en kWh/m2día para una inclinación β. • Iβ (CEM) = Potencia de radiación incidente en kW/m2. Para las Condiciones Estándar de Medida (CEM) su valor es 1 kW/m2. Por lo tanto, si los datos de la radiación diaria se dan en kWh/m2día, el valor numérico de las horas pico solar y la radiación diaria coincide.

4.4. Datos geográficos El principal dato geográfico que va a ser de interés es la latitud del lugar, ya que de acuerdo con la misma se determinará la inclinación de los módulos fotovoltaicos. Altitud sobre el nivel del mar (m)

Latitud (Grados)

Avila

1126

40.7

Burgos

929

42.3

León

908

42.6

Palencia

734

42.0

Salamanca

803

41.0

Segovia

1002

41.0

Soria

1063

41.8

Valladolid

694

41.5

Zamora

649

41.5

Tabla 4.4: Altitud sobre el nivel del mar y latitud de las capitales de las provincias de Castilla y León DATOS PARA EL DIMENSIONADO DE UNA INSTALACIÓN

49

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4.5. Dimensionado básico del campo generador El dimensionado básico de la instalación hace referencia a la selección de la potencia del campo de paneles fotovoltaico o campo generador. En el siguiente capítulo se trata el dimensionado del resto de componentes de la instalación. Cuando se realiza el cálculo del dimensionado de la instalación, hay que tener muy presente el tipo de instalación fotovoltaica a diseñar. En el caso de instalaciones aisladas de la red, el objetivo será garantizar el suministro de energía eléctrica. Sin embargo, en instalaciones conectadas a la red eléctrica, aunque podría cubrirse parte de las necesidades de electricidad mediante la instalación solar y el resto ser proporcionadas por el suministro convencional, el objetivo será maximizar dicha producción de electricidad solar o garantizar, al menos, unas prestaciones eléctricas mínimas anuales de la misma. En general, el procedimiento básico de dimensionado se divide en tres partes fundamentales: • Estimar la demanda de energía • Evaluar la energía solar disponible • Definición de la potencia del campo generador, a partir de los datos anteriores. En los puntos 4.7 y 4.8 se describe de manera más detallada los pasos anteriores según sea la instalación aislada o conectada a la red general.

4.6. Especificaciones del Plan Solar de Castilla y León Para el dimensionado básico, podrá utilizarse cualquiera de los métodos de cálculo aceptado por proyectistas, fabricantes e instaladores, con preferencia, fundamentalmente, del descrito en el Plan Solar de Castilla y León. El método de cálculo especificará, para cada mes, los valores medios diarios de: • La demanda energética. • La aportación del sistema solar. • El rendimiento de la instalación. También se deben especificar las prestaciones globales anuales definidas por: • La demanda de energía anual. • La energía solar aportada total anual. • La aportación renovable media anual (%). Una vez realizada la selección de la potencia de los paneles fotovoltaicos, serán definidos los

50

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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aportes solares mensuales y anuales, para una curva de consumo correspondientes a dos valores de la carga de consumo de ± 30%, respecto al valor de consumo utilizado para el diseño.

4.7. Dimensionado de instalaciones aisladas El cálculo de la instalación vendrá dado por la relación entre la demanda de energía del sistema y la energía que puede aportar el sol.

4.7.1. Evaluación de la demanda energética Como ya se ha comentado anteriormente, la estimación correcta de la energía consumida no es fácil, pues intervienen multitud de factores que afectan al consumo final de electricidad. Para cada mes se estima el consumo medio diario. En primer lugar es necesario realizar un inventario de los diferentes equipos eléctricos de corriente alterna (CA) y continua (CC), indicando su potencia y tiempo estimado de utilización diaria para cada mes. El consumo diario total, Ed en Wh/día, vendrá dado por la suma del consumo de corriente alterna y continua, teniendo en cuenta los rendimientos del regulador e inversor, por lo tanto:

Ed =

Ecc

ηreg

+

Eca

ηreg · ηinv

Donde: • Ecc = Consumo diario de energía en Wh/día de los equipos en continua. • Eca = Consumo diario de energía en Wh/día de los equipos en alterna. • ηreg = Rendimiento del regulador en tanto por uno. Se puede considerar un valor medio de 0,98. • ηinv = Rendimiento del inversor en tanto por uno. El rendimiento mínimo del inversor variará entre 0,7 y 0,85, en función del tipo de inversor y carga a la que está trabajando. Para facilitar la tarea se proponen unas tablas mensuales (Tabla 4.5) a completar con los datos anteriores.

DATOS PARA EL DIMENSIONADO DE UNA INSTALACIÓN

51

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ÍNDICE

MES CORRIENTE ALTERNA (CA) EQUIPO

Potencia Pcai (W) (1)

Tiempo utilización Horas/Día

Consumo diario Ecai (Wh/día) (3)=(1)x(2)

(2)

(3)’ (3)’’

Consumo total alterna Eca (Wh/día)

(4)=(3)+(3)’+…

Rendimiento inversor ηinv (tanto por uno)

(5) (6)

Rendimiento regulador ηreg (tanto por uno)

(7)=(4)/(5)x(6)

Consumo total alterna con pérdidas Eca/ηinvηreg (Wh/día) CORRIENTE CONTINUA (CC) EQUIPO

Potencia Pcci (W) (8)

Tiempo utilización Horas/Día (9)

Consumo diario Ecai (Wh/día) (10)=(8)x(9) (10)’ (10)’’

Consumo total continua Ecc (Wh/día) Rendimiento regulador ηreg (tanto por uno)

(11)=(10)+(10)’+... (6)

Consumo total alterna con pérdidas Ecc/ηreg (Wh/día)

(12)=(11)/(6)

VALORES TOTALES Consumo total diario Ed (Wh/día)

(13)=(7)+(12)

Utilización mensual, días/mes Consumo total mensual Em (Wh/mes)

(14) (15)=(13)x(14)

Tabla 4.5: Tabla para calcular la demanda eléctrica a satisfacer por la instalación fotovoltaica

52

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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4.7.2. Evaluación del aporte solar Para evaluar la energía solar aportada, es necesario conocer la radiación solar incidente por m2 de panel fotovoltaico orientado hacia el sur y con un ángulo de inclinación β respecto a la horizontal. Estos datos se encuentran recogidos en la tabla 4.2 Radiación sobre superficie horizontal Ro y tabla 4.3 Factor de corrección para superficies inclinadas kβ. Se considera, como norma general, que la inclinación del panel coincida con la latitud del lugar. El tema de la orientación e inclinación del panel fotovoltaico será tratado con más profundidad en el capítulo 6 Implicación de la instalación solar en el edificio. Rellenando una tabla similar a la tabla 4.6. se puede calcular el valor de la radiación media diaria y horas pico solar de cada mes, para la inclinación y localización escogida. Mes

Ene

R0

kβ, factor

Rβ

HPSβ

(kWh/m2día)

corrección

(kWh/m2día)

Horas/día

(1)

(2)

(3)=(1)x(2)

(4)=(3)

Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Tabla 4.6: Cálculo de la energía solar disponible

Es necesario incidir de nuevo que el valor numérico de las horas pico solar y la radiación media diaria coincide si las unidades de la radiación diaria vienen en kWh/m2día.

4.7.3. Definición de la potencia del campo generador A partir de los apartados anteriores, se conoce para cada mes las necesidades de energía y la energía disponible por aporte solar. DATOS PARA EL DIMENSIONADO DE UNA INSTALACIÓN

53

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ÍNDICE

Como el criterio general es que los consumos queden garantizados durante el periodo de utilización de la instalación, es necesario tomar como base de cálculo de la instalación, el mes más desfavorable del año. Según el Plan Solar de Castilla y León: Se considerarán los siguientes periodos de cálculo a efectos de dimensionado del campo generador. Instalaciones no conectadas a la red general de distribución Aplicación de la instalación

Periodo de cálculo considerado

- Instalaciones de uso estacional

Mes más desfavorable del periodo de uso

- Instalaciones de uso permanente

Mes más desfavorable del periodo anual

Se entiende como mes más desfavorable del periodo en estudio, aquel en que el cociente entre la energía disponible por aporte solar y las necesidades de energía alcance el valor más pequeño. Para la obtención del mes más desfavorable, se puede rellenar la tabla 4.7 donde se compara para cada mes, el consumo medio diario frente a la energía disponible. Se calcula para cada mes el cociente entre el consumo de energía (Ed) y la energía disponible (Rβ). Se dimensionará la instalación para el mes en que este cociente resulte más bajo. Mes Ene

Energía disponible

Consumo de Energía

Rβ (kWh/m2día)

Ed (kWh/m2día)

Cociente Rβ / Ed

(1)

(2)

(3) =(1) / (2)

Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic MES DE DISEÑO: Tabla 4.7: Obtención del mes más desfavorable

54

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

MIN (Rβ / Ed)

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Según el Plan Solar de Castilla y León: La potencia del campo de paneles fotovoltaicos se establecerá como el consumo diario total y la cobertura de la instalación solar prevista, partido por el producto de las horas pico de sol en el mes de cálculo y el rendimiento medio del panel definido en el apartado 4.2 de la misma Especificación. En principio, en este tipo de instalaciones, se intenta cubrir toda la demanda, por lo tanto se va a tomar una cobertura igual que la unidad. La potencia a la que hace referencia es la potencia pico del campo generador, Ppgenerador, que es la potencia máxima en kW que puede entregar el campo fotovoltaico en las Condiciones Estándar de Medida (CEM). Para obtener el valor de esta potencia, en el mes de cálculo, se iguala la energía media diaria que puede aportar el campo fotovoltaico con el consumo medio diario. Energía media diaria generada

=

Energía media diaria consumida

Ppgenerador · ηpanel · HPSβ

=

Ed

Donde: • Ppgenerador = Potencia pico del campo generador en Condiciones Estándar de Medida (CEM), en kW. • ηpanel = Rendimiento medio del panel fotovoltaico. Se puede tomar un valor de 0,85. • HPSβ = Horas Pico Solar para un ángulo de inclinación β. • Ed = Energía media diaria consumida en kWh/m2día. Por lo tanto, la potencia del campo de paneles fotovoltaicos viene dada por la siguiente expresión: Ed Ppgenerador

= ηpanel · HPSβ

Por cuestiones de seguridad en el abastecimiento de energía, en ocasiones esta potencia puede incrementarse hasta un 20%. Es decir, se puede multiplicar la potencia obtenida por un factor de seguridad de 1,2. En el caso de instalaciones mixtas con sistemas complementarios compuestos por aerogeneradores o grupos electrógenos, es necesario establecer qué parte de la demanda satisface el sistema complementario y, por tanto, qué parte va a ser abastecida por la instalación solar. Si el sistema compuesto por el aerogenerador o grupo electrógeno está dimenDATOS PARA EL DIMENSIONADO DE UNA INSTALACIÓN

55

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sionado para cubrir un α % de la demanda diaria, la demanda a cubrir por el sistema de paneles fotovoltaicos sería: Ed · (100-α) 100 Y, por lo tanto, la potencia del campo de paneles fotovoltaico vendría dada por la siguiente expresión: Ed (100-α) Ppgenerador

= ηpanel · HPSβ ·100

Según el Plan Solar de Castilla y León: Se elegirá el número de paneles fotovoltaicos de acuerdo a su potencia pico y voltaje de trabajo, dependiente del regulador e inversor seleccionados, necesarios para proporcionar la potencia calculada del campo de paneles, redondeándose el resultado del cálculo anterior al número de módulos inmediatamente superior. Según lo descrito en el párrafo anterior, el número de paneles fotovoltaico vendrá dado por la siguiente expresión: Nº paneles = Parte entera (

Ppgenerador

) +1

Pppanel Donde: • Ppgenerador = Potencia pico del campo de paneles fotovoltaico en kW. • Pppanel = Potencia pico del panel fotovoltaico en kW en Condiciones Estándar de Medida, según datos del fabricante. Como se explica cuando se hace referencia al conexionado de los módulos o paneles fotovoltaicos, éstos se agrupan en ramas o baterías fotovoltaicas, dentro de las cuales los módulos se conectan en serie o en asociaciones serie-paralelo. Por otra parte, las ramas o baterías se agrupan en paralelo para formar el campo generador. Por lo tanto, una vez calculado el número de paneles fotovoltaicos, puede resultar válida la siguiente aproximación para calcular el número de ramas y paneles por rama fotovoltaica. Vn Nº paneles/rama fv = Vnpanel 56

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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Donde. • Vn = Tensión nominal de la instalación en Voltios. • Vnpanel = Tensión nominal de los paneles en Voltios. El número de ramas fotovoltaicas sería: Nº paneles Nº ramas fv = Nº paneles /ramas fv Según el Plan Solar de Castilla y León: El dimensionado de las instalaciones solares fotovoltaicas no conectadas a la red general de distribución deberá cumplir, de manera obligatoria, las siguiente prestaciones mínimas, en horas de funcionamiento al año: Aplicación

Prestaciones mínimas anuales

Fotovoltaica aislada

1.000 kWh / kWpico

4.8. Dimensionado de instalaciones conectadas a la red general de distribución La motivación principal del dimensionado de instalaciones solares fotovoltaicas aisladas es asegurar un suministro de energía, por lo que la potencia del campo de paneles viene determinada por la relación entre la demanda de energía del usuario y el aporte solar. En instalaciones conectadas a la red eléctrica, esta relación no es tan determinante, puesto que toda la energía eléctrica demandada es suministrada desde la red eléctrica convencional de distribución, red a la cual se volcará toda la energía proporcionada por la instalación solar. Así, el criterio de dimensionamiento varía, calculándose la potencia del campo generador de acuerdo a la potencia que el usuario pretenda volcar a la red. Según el Plan Solar de Castilla y León: Se considerarán los siguientes periodos de cálculo a efectos de dimensionado del campo generador. Instalaciones conectadas a la red general de distribución Aplicación de la instalación Maximización de la producción de energía eléctrica

Periodo de cálculo considerado Anual

En instalaciones conectadas a la red general de distribución, la potencia del campo de paneles se elegirá como el cociente entre la potencia que se pretende volcar a la red y el producto del rendimiento medio del módulo fotovoltaico por el rendimiento del inversor seleccionado. DATOS PARA EL DIMENSIONADO DE UNA INSTALACIÓN

57

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La potencia del campo de paneles viene dado por la siguiente expresión: Pred Ppgenerador =

ηpanel · ηinv

Donde: • Ppgenerador = Potencia pico del campo de paneles fotovoltaico en kW. • Pred = Potencia a volcar en red en kW. • ηinv = Rendimiento del inversor en tanto por uno. El rendimiento mínimo del inversor variará entre 0,83 y 0,89, en función de la potencia del inversor y carga a la que está trabajando. • ηpanel = Rendimiento medio del panel fotovoltaico. Se puede tomar un valor de 0,85. Para calcular el número de paneles fotovoltaicos, una vez conocida la potencia del campo fotovoltaico, se aplica el mismo criterio que en instalaciones fotovoltaicas aisladas. Según el Plan Solar de Castilla y León: El dimensionado de las instalaciones solares fotovoltaicas conectadas a la red general de distribución deberá cumplir, de manera obligatoria, las siguientes prestaciones mínimas, en horas de funcionamiento al año. Aplicación

Prestaciones mínimas anuales

Fotovoltaica conectada a red

1.000 kWh / kWpico

4.9. Superficie necesaria para la ubicación del campo fotovoltaico En el mercado existe una gran variedad de fabricantes de módulos fotovoltaicos y por lo tanto una gran variedad en las dimensiones de los módulos. En la siguiente tabla se muesPOTENCIA (Wp)

SUPERFICIE (m2)

10

0,15

20

0,27

50

0,45

85

0,65

100

0,84

150

1,30

Tabla 4.8: Dimensiones comerciales de módulos fotovoltaicos 58

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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tra la superficie aproximada de los módulos en función de su potencia pico. La superficie aproximada que ocupará el campo fotovoltaico dependerá de si los módulos están integrados o superpuestos en fachadas o tejados, o si se instalan con cierta inclinación respecto a la horizontal o la vertical. En el caso de instalaciones integradas o superpuestas, la superficie requerida corresponderá con la superficie en planta que ocupen los módulos. Aproximadamente, esta superficie equivale a unos 8 – 10 m2 por kW pico instalado. En el caso de instalaciones con módulos instalados sobre estructuras soporte, la superficie libre que requiere la instalación tiene que ser tal que se eviten las sombras entre las filas de módulos. La superficie necesaria, dependerá de la latitud del lugar y de la inclinación de los móduSNECESARIA = F x SCAPTACIÓN los y es igual a la superficie de captación multiplicado por un factor (F). Para una latitud de 41º (valor promedio de las provincias de Castilla y León) y una inclinación de los módulos de entre 30º y 60º respecto a la horizontal, el factor F tendrá los valores que aparecen en la siguiente tabla: INCLINACIÓN(º) F 30

1,89

35

1,99

40

2,08

45

2,16

50

2,21

55

2,25

60

2,27

DATOS PARA EL DIMENSIONADO DE UNA INSTALACIÓN

59

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ÍNDICE

I.E.S. Vasco de la Zarza (Ávila)

5

Dimensionado y diseño del resto de componentes y equipos

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5

ÍNDICE

Dimensionado y diseño del resto de componentes y equipos

5.1. Sistema acumulador o de baterías Para dimensionar el sistema acumulador hay que tener en cuenta tanto los parámetros nominales de la batería como las condiciones de funcionamiento de la instalación. 1. Parámetros nominales de la batería • Capacidad nominal (Cn): Cantidad de carga en Ah que es posible extraer de una batería en un número n de horas determinado. Normalmente se referencia a 20 horas (C20) o 100 horas (C100), la relación entre ambas es C100/C20 ≈ 1,25. • Profundidad de descarga (PD): Cociente, en porcentaje, entre la carga extraída de una batería y su capacidad nominal. • Capacidad útil (Cu): Capacidad en Ah disponible o utilizable en función de la profundidad máxima de descarga permitida (PDmax). Viene definido por la siguiente expresión:

Cu = Cn·PDmax

Por lo tanto, cuanto mayor sea la profundidad máxima de descarga permitida, más parecida es la capacidad útil a la capacidad nominal. 2. Condiciones de funcionamiento de la instalación. • Consumo medio diario de la instalación en Wh (Ed) para el mes de diseño (el más desfavorable). Este valor fue calculado en el capítulo 4 a partir de los consumos de los equipos en corriente continua y alterna, incluyendo los rendimientos del inversor y del regulador. • Autonomía (A): Sería el máximo número de días seguidos que la instalación es capaz de satisfacer el consumo de electricidad en condiciones completamente desfavorables, es decir, a expensas de las baterías sin producción de energía en los paneles. DIMENSIONADO Y DISEÑO DEL RESTO DE COMPONENTES

63

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A partir de los parámetros anteriores se siguen los pasos siguientes para dimensionar el campo de baterías. 1. La capacidad disponible (útil) del campo de baterías Cu tiene que asegurar que satisface las necesidades diarias de consumo para el número de días de autonomía establecido. Por cuestiones de seguridad se puede aumentar esa capacidad en un 10%:

Cu = 1,1 · Ed · A (Wh)

2. La capacidad se expresa normalmente en Ah, por lo que habrá que dividir el valor en Wh por la tensión nominal de la instalación (Vn);

Cu =

1,1 · Ed · A

(Ah)

Vn 3. La capacidad nominal (Cn) del campo de baterías, se calcula a partir de la capacidad disponible (Cu) en función de la profundidad de descarga máxima permitida (PDmax):

Cn =

Cu PD max

=

1,1 · Ed · A

(Ah)

PDmax · Vn

4. Es necesario imponer una restricción en el tamaño o capacidad del sistema acumulador con el fin de evitar que las corrientes de carga resulten excesivamente bajas para el tipo de baterías escogido. Por lo tanto la capacidad total del sistema de baterías se encontrará en el intervalo siguiente: 1,1 · Ed · A

≤ Cn ≤ 25 · Iccgenerador

PD max · Vn Donde Iccgenerador es la corriente de cortocircuito del sistema generador, que vendrá dado por el número de ramas de paneles fotovoltaicos conectados en paralelo y la corriente de cortocircuito en CEM de los paneles (Iccpanel).

64

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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Iccgenerador = Iccpanel · Nº ramas fv

5. El número de baterías que forman el campo acumulador vendrá dado por la relación entre la capacidad nominal total del campo y la C100 de la batería escogida: Cn

Nº Baterías =

C100

6. Los acumuladores se conectan entre sí, de forma que la tensión del campo de baterías sea la de diseño del campo generador. Las baterías pueden formar grupos de baterías, de forma que dentro de cada grupo se conecten en serie, mientras que los grupos se conectan en paralelo. El número de baterías que forma cada grupo es:

Nº Baterías / grupo =

Vn Vnbatería

Donde: • Vn = Tensión nominal de la instalación en Voltios. • Vnbatería = Tensión nominal de las baterías en Voltios. El número de grupos en paralelo sería:

Nº grupos =

Nº baterías Nº baterías / grupo

Consideración equivalente a la indicada en el punto 5, por cuanto el número de grupos en paralelo vendrá determinada por la capacidad de acumulación total que se quiere conseguir. En las siguientes figuras se muestran diferentes modos de conexión de las baterías entre sí.

DIMENSIONADO Y DISEÑO DEL RESTO DE COMPONENTES

65

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ÍNDICE

A regulador / inversor y consumo

Figura 5.1: Conexión de baterías en serie

A regulador / inversor y consumo

Figura 5.2: Conexión de baterías en paralelo

A regulador / inversor y consumo

Figura 5.3: Conexión de baterías en serie - paralelo

66

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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ÍNDICE

Los elementos de una instalación solar fotovoltaica que más espacio ocupan y que más pesan, son las baterías. Por este motivo es muy importante para el arquitecto conocer las dimensiones de las mismas y su peso, tanto si es para un edificio en fase de proyecto o construcción, como para uno que se vaya a rehabilitar. En los edificios aún sin construir, habrá que tener en cuenta las dimensiones tanto para poder introducir los equipos en la sala, como para ubicarlos en su interior. Por otra parte, habrá que considerar las cargas derivadas del peso de las baterías en el caso de que se quieran instalar en lugares elevados. En el caso de rehabilitación de edificios, si no hubiera espacio suficiente en la sala actual, habrá que construir una nueva. En el mercado existe una gran variedad de baterías. En la siguiente tabla se muestran algunos valores de dimensiones y pesos para diferentes capacidades. Tensión (V)

Capacidad (Ah)

DIMENSIONES (mm) Largo

Ancho

Alto

Peso (Kg)

Baterías Monoblock 12

60

258

166

235

24

12

65

355

167

183

22,2

12

80

355

167

183

24

12

100

330

171

227

32

Vasos 2

200

171

106

367

15

2

300

171

151

367

21

2

400

210

173

367

28

2

500

241

171

367

33

Tabla 5.1: Dimensiones y pesos de baterías

5.2. Regulador Una vez conocido el número de módulos fotovoltaicos y la capacidad de los acumuladores, el dimensionado del regulador consistirá en elegir un equipo en el mercado que se adapte al resto de parámetros eléctricos de los componentes de la instalación. El regulador debe asegurar las siguientes funciones: • Proteger a la batería frente a la sobrecarga y a la sobredescarga.

DIMENSIONADO Y DISEÑO DEL RESTO DE COMPONENTES

67

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ÍNDICE

• Disponer de alarmas de baja carga de la batería y de aumento de la carga manuales y que se activen automáticamente cuando se alcancen los valores de consigna. • Reconexión automática o manual. El regulador deberá estar tarado para que se desconecte de la carga cuando se alcance la máxima profundidad de descarga.

5.3. Inversor Al igual que el dimensionado del regulador, el dimensionado del inversor se realizará una vez conocido el número de módulos fotovoltaicos y la capacidad de los acumuladores. Los parámetros que hay que tener en cuenta en el dimensionado son los siguientes: La tensión nominal de entrada del inversor es un valor de referencia. El inversor debe ser capaz de transformar distintas tensiones, ya que la tensión de entrada no siempre va a corresponder con un valor fijo. La potencia nominal del inversor, en ocasiones es superada por la puesta en marcha de determinados elementos de consumo. Por esto el inversor deberá soportar las siguientes sobrecargas: • 160% de la potencia nominal durante 1 minuto. • 140% de la potencia nominal durante 3 minutos. • 120% de la potencia nominal durante 10 minutos. La tensión de salida no deberá ser superior a un 5% de la tensión nominal de salida en inversores de onda senoidal y un 10% en inversores de onda cuadrada. La eficiencia del inversor tendrá los siguientes valores: % Potencia Nominal

10

20

30

40

> 40

Eficiencia

60

70

75

80

85

Los dispositivos de seguridad de los inversores son: • Dispositivo de corte por falta de carga. • Protección contra cortocicuitos, sobrecargas e inversión de la polaridad. La elección del inversor debe hacerse de forma que sea compatible en cuanto a potencia nominal, forma de onda, y factor de distorsión, con los equipos a los que vaya a conectarse.

68

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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5.4. Cableado La longitud del cableado de instalaciones fotovoltaicas deberá de ser la mínima posible, por ello habrá que instalar lo más cerca posible los módulos, el regulador, las baterías y el inversor. El cálculo de la sección del cableado se hará aplicando la fórmula siguiente: L·I S = 3,448 VAB · ∆V Donde: L = Distancia entre los puntos A y B (m). I = Intensidad de corriente (A). VAB = Tensión de trabajo entre los puntos A y B (V).

∆V = Caída de tensión entre los puntos A y B (%). Las mínimas secciones de cables en cada una de las líneas deberían ser al menos: • 2,5 mm2 del generador al regulador. • 4 mm2 del regulador a las baterías.

Según el Plan Solar de Castilla y León: Para cualquier condición de trabajo, los conductores de la parte de corriente continua deberán tener la sección suficiente para que la caída de tensión sea inferior, incluyendo cualquier terminal intermedio, a los valores especificados a continuación (referidos a la tensión nominal continua del sistema): • Caídas de tensión máxima entre generador y regulador/inversor: 3%. • Caídas de tensión máxima entre regulador y batería: 1%. • Caídas de tensión máxima entre inversor y batería: 1%. • Caídas de tensión máxima entre regulador e inversor: 1%. • Caídas de tensión máxima entre inversor/regulador y cargas: 3%.

En la tabla 5.2 se muestran algunos ejemplos de secciones en función de los demás parámetros. DIMENSIONADO Y DISEÑO DEL RESTO DE COMPONENTES

69

IMPRIMIR Caída de tensión (%)

ÍNDICE

Distancia (m)

Intensidad (A)

Tensión (V)

Sección (mm2)

5

5

12

3

(generador y regulador/inversor)

2,4

10

5

12

3

(generador y regulador/inversor)

5

20

5

12

3

(generador y regulador/inversor)

9,5

5

5

24

3

(generador y regulador/inversor)

1,2

10

5

24

3

(generador y regulador/inversor)

2,4

20

5

24

3

(generador y regulador/inversor)

4,8

Tabla 5.2: Secciones de cableado

El arquitecto deberá tener presente estas secciones para dejar huecos para la instalación del cableado correspondiente a la instalación fotovoltaica. Los huecos deberán ser registrables para controlar averías.

5.5. Ubicación de los componentes Los componentes de una instalación fotovoltaica suelen estar ubicados en casetas que pueden ser anexas al campo de módulos fotovoltaicos o lejanas a éste y más próximas al punto de consumo. En caso de instalaciones domésticas los componentes pueden encontrarse en la propia vivienda en alguna dependencia habilitada como “sala de equipos”. Sea cual sea esta ubicación, debe garantizar las condiciones de seguridad de los equipos que se han descrito en anteriores capítulos. La altura de la sala debe estar en torno a 2,5 metros y unas condiciones de ventilación tales que impidan las condensaciones y el sobrecalentamiento de los equipos.

5.6. Sistema aerogenerador En cualquier sistema aerogenerador para la producción de energía eléctrica se deben considerar los siguientes factores:

Aeromotor • Sistema de regulación: Debe conferir al rotor una velocidad de rotación estable a partir de cierta velocidad de viento. • Sistema de seguridad: Destinado a frenar la máquina en caso de tempestad, si el sistema de regulación es inoperante a altas velocidades.

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ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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• Generador eléctrico: Puede ir directamente acoplado al aeromotor, en el caso más sencillo las palas van montadas sobre el eje del motor. Puede existir un multiplicador entre el aeromotor y el generador. • Mecanismo de giro: Permite que la máquina esté siempre orientada en la dirección del viento. • Armazón: Envuelve y protege a todas las piezas del conjunto de los factores climáticos.

Torre soporte Los aeromotores suelen estar colocados en dos tipos de soportes: • Soportes autoportantes: De estructura metálica, tubulares, de hormigón, etc. • Soportes atirantados: Estructura metálica y tubulares. Los factores a considerar son los siguientes: • Altura: El aerogenerador debe estar situado por encima de las perturbaciones causadas por el terreno.

Según el Plan Solar de Castilla y León: Los aerogeneradores se ubicarán en aquellas zonas en las que el viento fluya lo más libremente posible, bien sobre tejados o construcciones existentes, o sobre el terreno montado sobre estructuras metálicas, de forma que el aerogenerador pueda girar libremente 360º sin ningún obstáculo. Para ello, se recomienda la no presencia de objetos u obstáculos a una distancia inferior a 150 m, medida la altura del rotor, del eje del aerogenerador. La altura mínima del rotor del aerogenerador, cuando se instale sobre un tejado, sobre el nivel de éste será de 2,5 m.

• Frecuencia: Una máquina giratoria produce vibraciones, por lo tanto es importante que la frecuencia de la propia torre sea muy diferente a la frecuencia de las vibraciones producidas en el aerogenerador. • Mantenimiento: El acceso de la torre debe ser fácil para su buen mantenimiento. • Forma: Preferiblemente no angular, para evitar esfuerzos innecesarios en la misma torre, mejorando así el flujo de corriente de aire. • Robustez: La torre deberá resistir las sobrecargas producidas; esfuerzos producidos por funcionamiento anormal, ráfagas de viento y turbulencias. DIMENSIONADO Y DISEÑO DEL RESTO DE COMPONENTES

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Según el Plan Solar de Castilla y León: Se recomienda que la zapata de soporte de la torre posea una profundidad mínima por debajo del nivel del terreno de 1 m. No obstante, sus dimensiones serán tales que soporten el propio peso de la torre y del aerogenerador. Cuando sea precisa la instalación de vientos o tensores, éstos se dispondrán en un número no inferior a 3, debiendo instalarse éstos, al menos, cada 3 m. de torre y siempre para los 5 primeros metros. Los vientos, preferentemente, se instalarán con un ángulo de inclinación de 45º y consistirán en cable de acero de, al menos, 6 mm. de grosor.

Conexionado Protección contra rayos: Como los aerogeneradores se colocan generalmente en puntos elevados, y además deben ser más altos que los obstáculos de sus alrededores, constituyen puntos de descarga de electricidad electrostática durante las tormentas. Aunque por propia constitución el generador está protegido contra las descargas eléctricas, por estar encerrado en una estructura metálica conectada a tierra (caja de Faraday), la instalación a la que está conectada puede ser destruida por las sobretensiones que se propagan por el cable eléctrico de alimentación colocado entre el aerogenerador y la utilización. El generador eléctrico puede resultar dañado por contracorriente, en caso de que la utilización quede en cortocircuito. Por tanto, para emplazamientos expuestos a posibles descargas atmosféricas, es indispensable: • Conectar la torre soporte a una buena toma de tierra. • Colocar elementos de protección para reducir las sobretensiones de origen atmosférico, como los descargadores de tensión o varistores.

Según el Plan Solar de Castilla y León: Se tendrá especial atención a la protección del cableado, así como a la posibilidad de inversión de la polaridad. Las torres o mástiles en las que se ubiquen los aerogeneradores se conectarán siempre a tierra mediante picas ubicadas, preferentemente, en la base del mástil.

Circuitos asociados En el caso de un aerogenerador de corriente continua debe contar con los siguientes dispositivos de protección, en serie con el circuito de carga de la batería de acumuladores: 72

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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• Diodo de potencia que evite que la batería pueda descargarse a través del generador, cuando esté parado por la falta de viento o por estar frenado. • Un interruptor y un fusible en el circuito de carga del aerogenerador, que pueden estar colocados en la misma caja. El interruptor permite abrir el circuito de carga, cuando las baterías estén totalmente cargadas. El fusible protege a los componentes en caso de falsas maniobras o de fallo de un componente; debe estar calibrado en función de la corriente máxima que puede proporcionar el aerogenerador. • Voltímetro calibrado según la tensión de la batería y que sirva para verificar su estado de carga. • Un amperímetro o testigo de carga montado en serie en el circuito de carga que permita medir la corriente suministrada por el aerogenerador. Para un aerogenerador de corriente alterna el diodo es sustituido por un rectificador monofásico o trifásico según el alternador utilizado. Entre el alternador y el rectificador puede intercalarse un transformador para adaptar la tensión de salida a la del alternador de la batería de acumuladores.

Según el Plan Solar de Castilla y León: El conexionado de los aerogeneradores se realizará al regulador de la instalación. Caso de que exista más de un aerogenerador, se conectarán entre sí en paralelo, cada uno de ellos con su correspondiente fusible de protección en la línea de corriente positiva. A la salida del regulador hacia la batería se dispondrá, preferentemente, un amperímetro en la línea de corriente positiva, así como un fusible de protección cuando el propio regulador carezca de dicha protección. En instalaciones mixtas, la configuración del campo de paneles se adecuará al voltaje de diseño de los aerogeneradores o viceversa.

DIMENSIONADO Y DISEÑO DEL RESTO DE COMPONENTES

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I.E.S. Virgen del Espino (Soria)

6

Implicación de la instalación solar en el edificio

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6

ÍNDICE

Implicación de la instalación solar en el edificio

6.1. Generalidades Una vez conocido el número de módulos necesarios, hay que estudiar la adaptación de los mismos al edificio. Habrá que considerar la orientación y la inclinación de los módulos, las posibles sombras, la distancia mínima entre módulos y el anclaje de los mismos a la estructura del edificio. Según el Plan Solar de Castilla y León: En la memoria de diseño o proyecto se especificará de los módulos: • El modelo. • Número. • Orientación. • Inclinación. • Esquema completo de conexionado. Todos los módulos que integren la instalación serán del mismo modelo y marca.

6.2. Orientación e inclinación La orientación de los módulos debe ser siempre hacia el sur porque es la orientación en la que el aprovechamiento anual de la radiación es máximo. Se podrá variar esta orientación por circunstancias especiales, como sombras, falta de espacio, imposibilidad de ejecución por la falta de fachadas o cubiertas con orientación sur, etc. La inclinación más idónea depende de las condiciones de utilización de la instalación, así pueden darse diferentes casos: • 20º mayor que la latitud para utilización principalmente en invierno (albergues de montaña).

IMPLICACIÓN DE LA INSTALACIÓN SOLAR EN EL EDIFICIO

77

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• 10º mayor que la latitud para utilización uniforme a lo largo de todo el año (electrificación de viviendas, bombas de agua, repetidores de TV, etc.). • 10º menor que la latitud para utilizaciones principalmente en primavera y verano.

Según el Plan Solar de Castilla y León: El diseño de la estructura se realizará para la orientación y el ángulo de inclinación especificado para el módulo, salvo en sistemas de seguimiento solar, y teniendo en cuenta la facilidad de montaje y desmontaje. Se admitirán unas desviaciones máximas de ± 20º respecto al sur geográfico, para la orientación. Se admitirán unas desviaciones máximas de ± 10º respecto de la latitud, para la inclinación.

Figura 6.1: Orientación e inclinación de los módulos

Es conveniente saber que el sur geográfico no coincide con el magnético dado por la brújula, pudiendo localizarse de la siguiente manera: • 2 ó 3 horas antes del mediodía solar, colocar una varilla vertical en el suelo, medir su sombra y hacer una señal. • Hacer un círculo con la medida de la sombra en el suelo. • Por la tarde, cuando la sombra tenga otra vez la medida del círculo, hacer otra señal. • La recta que une ambas señales, mirando hacia la varilla, está orientada al sur geográfico.

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ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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Figura 6.2: Determinación práctica del sur geográfico

Dispositivos de seguimiento solar Generalmente los módulos de las instalaciones fotovoltaicas tienen una orientación e inclinación fijas pero, sin embargo, existen instalaciones con sistemas de modificación de la orientación y la inclinación del módulo. Estos sistemas logran mantener la superficie del panel lo más perpendicular posible a la radiación solar durante más tiempo que las fijas, por lo que serán capaces de proporcionar mayor cantidad de energía eléctrica durante todo el año. Dependiendo del mecanismo de rotación que se instale pueden realizarse los siguientes seguimientos: • Seguimiento del azimut del sol (eje de giro en dirección Norte – Sur). • Seguimiento de la altura solar (eje de giro en dirección Este – Oeste). • Seguimiento en dos ejes, el primero es el eje polar del módulo (eje cuya inclinación coincide con la latitud del lugar) y el segundo es un eje horizontal Este – Oeste que permite variar el ángulo del módulo respecto a la horizontal. Según el Plan Solar de Castilla y León: A efectos de esta especificación, se entenderá como sistema de seguimiento solar a aquella estructura que permite orientar los módulos fotovoltaicos perpendicularmente al sol, en uno o dos ejes, de manera automática. En las instalaciones que incorporen sistemas de seguimiento solar se describirá su funcionamiento y solución constructiva en el proyecto técnico.

6.3. Determinación de sombras y distancia mínima entre módulos A la hora de la instalación de los módulos fotovoltaicos influyen las sombras que puedan dar los obstáculos próximos (edificios colindantes, árboles, otros módulos, chimeneas, etc.) sobre los mismos, por lo que hay que evitar que queden a su sombra. IMPLICACIÓN DE LA INSTALACIÓN SOLAR EN EL EDIFICIO

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En energía solar fotovoltaica las sombras son especialmente peligrosas, ya que pueden provocar la inversión en el funcionamiento de los módulos actuando éstos como receptores de la corriente en las zonas sombreadas.

Según el Plan Solar de Castilla y León: La instalación del campo de colectores se realizará de forma que se asegure que al mediodía solar del solsticio de invierno no haya más de un 2% de la superficie útil de captación en sombra. Por razones justificadas (integración arquitectónica, superficie libre para la ubicación de colectores, etc.) podrá no cumplirse el requisito anterior, en cuyo caso se evaluará la reducción producida por las sombras en las prestaciones energéticas de la instalación. En este caso se justificará el aumento de superficie de captación. Los topes de sujeción de paneles y la propia estructura no arrojarán sombra sobre los módulos.

Una determinación exacta de las posibles sombras se puede realizar conociendo la altura solar y el azimut durante todo el año, y así comprobar si algún obstáculo puede ocultar el sol en algún momento a la instalación. El cálculo de distancia mínima se realizará cuando exista peligro de proyección de sombras en los siguientes casos: • Entre el campo fotovoltaico y algún obstáculo próximo. • Entre dos filas de módulos, cuando éstos tienen cierta inclinación con respecto a la horizontal o la vertical. En el caso de instalaciones integradas o superpuestas en fachadas o tejados no tiene sentido calcular las sombras que proyectará una fila de módulos sobre la otra. La distancia d, medida sobre la horizontal, entre una fila de módulos y un obstáculo (o dos filas de módulos inclinados) de altura h, que pueda producir sombra sobre la instalación será igual o superior al valor obtenido por la expresión:

d = h/tg (67º - latitud) = h • k Siendo: d = la separación entre filas de módulos o distancia de una fila a un obstáculo. h = la altura del obstáculo, o diferencia de altura entre la parte alta de una fila de módulos y la parte baja de la siguiente. 80

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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k = 1/tg (67º - latitud) un coeficiente adimensional cuyo valor se obtiene en la tabla 6.1 a partir de la latitud del lugar. La distancia entre la parte posterior de una fila de módulos y la parte baja de la siguiente debe ser igual o mayor que el valor obtenido mediante la expresión anterior. Latitud (º)

29

37

39

41

43

45

k

1,280

1,732

1,881

2,050

2,246

2,475

Tabla 6.1: Coeficiente de separación entre filas de módulos

Figura 6.3: Distancia mínima entre módulos

En la figura 6.3: • L es la longitud del módulo. • α es el ángulo de inclinación del módulo. • d es la distancia mínima entre la parte posterior de una fila de módulos y la parte baja de la siguiente. Para hacer una estimación de la superficie en planta necesaria para la ubicación de los módulos, incluidos los módulos y la separación entre ellos, bastará con multiplicar los metros cuadrados de superficie captadora por el valor de (k senα+cosα). Se ha de tener en cuenta que los módulos fotovoltaicos pueden ser instalados, indistintamente, tanto en disposición vertical como horizontal.

6.4. Estructura soporte Es el sistema de fijación de los módulos en el campo fotovoltaico. La estructura debe tener un anclaje que la haga resistente a la acción de los agentes atmosféricos de la zona, pero, como mínimo, resistirá una velocidad de 150 km/h. Además, esta estructura debe IMPLICACIÓN DE LA INSTALACIÓN SOLAR EN EL EDIFICIO

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de mantener al campo fotovoltaico con la orientación y la inclinación adecuadas para el máximo aprovechamiento de la instalación. En el caso de instalaciones en que los módulos estén sujetos por medio de estructuras inclinadas respecto a la horizontal y aproximadamente orientadas hacia el sur, las cargas de viento que pueden ser peligrosas serán las que vengan del norte, ya que suponen fuerzas de tracción sobre los anclajes que son mucho más peligrosas que las de compresión. La fuerza del viento es f = p S senα Siendo: S= la superficie del módulo.

α= el ángulo de inclinación del módulo con la horizontal. p= la presión frontal del viento, es decir, la presión que ejercería el viento sobre una superficie perpendicular a la dirección del mismo. Depende de la velocidad.

Figura 6.4: Esquema de actuación de la fuerza del viento sobre un módulo

Según el Plan Solar de Castilla y León: En el proyecto técnico se especificarán cuáles son las cargas máximas que soportará la estructura y que transmitirá al suelo, o lugar sobre el que se asiente, así como la capacidad del mismo para soportar las cargas transmitidas por la estructura. Los materiales que se deben utilizar para las estructuras soportes son, preferiblemente, aluminio anodizado, acero inoxidable o hierro galvanizado, y la tornillería siempre debe ser de acero inoxidable. Se debe conectar la estructura soporte a una toma de tierra tal y como se especifica en el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión. Las diferentes posibilidades de colocación de las estructuras son: Suelo: Es la forma más habitual de las instalaciones fotovoltaicas. Presentan ventajas en cuanto a montaje, accesibilidad, pero es más susceptible de sufrir inundaciones, roturas, etc. 82

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Tejado: También es de las más comunes, aunque presenta inconvenientes en cuanto a impermeabilizaciones de los tejados. Pared: Es necesario disponer de buenos puntos de anclaje y han de ser situadas en paredes orientadas al sur, lo cual puede presentar problemas de accesibilidad. Poste: Se utiliza en instalaciones de pequeñas dimensiones para equipos aislados.

Figura 6.5: Estructura para tejado o suelo

Figura 6.6: Estructura para tejado

Figura 6.7: Estructuras en poste

El diseño y la construcción de la estructura y el sistema de fijación de los paneles permitirán las necesarias dilataciones térmicas, sin transmitir cargas que puedan afectar a la integridad de los propios módulos. Los puntos de sujeción de los módulos fotovoltaicos serán suficientes en número, teniendo el área de apoyo y posición relativa adecuadas, de forma que no se produzcan flexiones en el panel superiores a las permitidas por el fabricante. IMPLICACIÓN DE LA INSTALACIÓN SOLAR EN EL EDIFICIO

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La realización de taladros en la estructura se llevará a cabo antes de proceder al galvanizado o protección de la estructura. La tornillería y piezas auxiliares estarán protegidas por galvanizado o zincado, o bien serán de acero inoxidable.

Según el Plan Solar de Castilla y León: En el caso de instalaciones integradas en cubierta o fachada que hagan las veces de éstas, el diseño de la estructura y la estanqueidad entre módulos fotovoltaicos se ajustará a las exigencias de las Normas Básicas de la Edificación y a las técnicas usuales en la construcción de cubiertas. El peso de los módulos ha de tenerse en cuenta a la hora de elegir su ubicación, tanto si ésta se trata de una estructura soporte anexa al edificio, como para su integración arquitectónica. En la siguiente tabla se muestran algunos valores de pesos de módulos fotovoltaicos comerciales. Potencia (Wp)

Largo

DIMENSIONES (mm) Ancho

Alto

Peso (Kg)

10

582

262

39

3,4

20

720

370

46

4,8

50

1.003

462

45

5,5

80

1.231

556

45

7,8

100

1.293

650

34

9,3

150

1.580

800

35

16,6

Tabla 6.2: Dimensiones y pesos de módulos fotovoltaicos

6.5. Conexionado de los módulos El conexionado de los módulos es un aspecto muy importante en una instalación de energía solar fotovoltaica. Los acoplamientos entre módulos o paneles para formar una batería de módulos pueden ser en serie y en paralelo (fig. 6.8. y fig. 6.9.) La conexión de módulos en serie hará que el voltaje de la unión sea la suma de los voltajes individuales de cada módulo, mientras que la intensidad resultante será igual a la proporcionada por uno solo de ellos. Sin embargo, con la conexión en paralelo, la tensión se corresponderá con la proporcionada por un sólo módulo y la intensidad con la de la suma de las intensidades de todos los módulos. 84

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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Figura 6.8: Acoplamiento en serie de 4 módulos

Figura 6.9: Acoplamiento en paralelo de 4 módulos

También puede existir una combinación de ambos sistemas serie – paralelo. Por ejemplo, en la figura 6.10 se representa la conexión de dos grupos en paralelo en la que cada grupo está formado por dos módulos conectados en serie.

Figura 6.10: Acoplamiento serie – paralelo de módulos

Para la disposición de los módulos habrá que tener siempre presentes los criterios generales que establece el Plan Solar.

IMPLICACIÓN DE LA INSTALACIÓN SOLAR EN EL EDIFICIO

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Según el Plan Solar de Castilla y León: Los módulos se instalarán en baterías conectándose los módulos entre sí en serie. Las baterías de módulos podrán estar conectados en serie o en paralelo. La configuración del campo de módulos se adecuará al voltaje de diseño establecido para el trabajo de la misma.

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ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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I.E.S. Camino de la Miranda (Palencia)

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Integración arquitectónica en la edificación

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7

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Integración arquitectónica en la edificación

7.1. Generalidades La integración de los módulos fotovoltaicos en un edificio consiste en sustituir parcial o totalmente un elemento constructivo (revestimiento, cerramiento o elementos de sombreado) por dichos módulos, para formar parte de la envolvente del edificio. De este modo los módulos fotovoltaicos cumplen una doble función energética y arquitectónica. En un edificio, existen distintas posibilidades para situar los módulos fotovoltaicos: tejado, fachada, azoteas, etc.

Figura 7.1: Ejemplo de edificio diseñado para la integración de módulos fotovoltaicos

En la búsqueda del lugar idóneo donde ubicar los módulos fotovoltaicos debe primar la recepción de la mayor cantidad de energía posible, entrando en juego la orientación y la inclinación. En el caso de edificios de nueva construcción, la ubicación de los módulos se considerará desde la fase de diseño del edificio. De esta forma la situación de los módulos no perjudicará el aspecto exterior de la edificación, incluso en algunos casos la enriquecerá. Trabajando conjuntamente proyectista y arquitecto, desde el primer momento, los módulos solares se integrarían formalmente en el edificio. En obra existente será habitual colocarlos sobrepuestos en el tejado o fachada, de forma que el impacto visual sea reducido. Desde el punto de vista de la generación energética, la energía solar fotovoltaica integrada en los edificios permite aprovechar los espacios urbanos y las posibilidades arquitectónicas de los edificios para producir energía eléctrica de forma limpia. INTEGRACIÓN ARQUITECTÓNICA EN LA EDIFICACIÓN

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7.2. Grados de integración de los módulos fotovoltaicos en la edificación El arquitecto, además de la situación de los módulos, tendrá que considerar el grado de integración. En este sentido la instalación fotovoltaica puede ubicarse sobre una estructura soporte emplazada sobre la cubierta o la fachada del edificio; superpuesto sobre el tejado o la fachada; o finalmente, completamente integrado en el edificio sustituyendo a los elementos de la envolvente (tejas, acristalamientos, recubrimientos de fachadas, etc.).

7.2.1. Estructura soporte Es la disposición utilizada cuando los elementos de producción de energía solar fotovoltaica no han sido incluidos o adaptados a la estructura del edificio. Es la técnica más sencilla para tejados planos y edificios ya construidos en la que los módulos se montan sobre una estructura independiente de la edificación ya realizada. La estructura soporte permite situar los módulos fotovoltaicos con orientación e inclinación óptima. Por el contrario, el impacto estético es bastante serio, no consiguiéndose, además, ahorro alguno de elementos constructivos.

Figura 7.2: Módulos fotovoltaicos con soportes

Figura 7.3: Esquemas de módulos fotovoltaicos con soportes en tejado y fachada

90

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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Figura 7.4: Módulos fotovoltaicos con soportes en el tejado del edificio

Figura 7.5: Módulos fotovoltaicos con soportes en la fachada del edificio

7.2.2. Superpuesto Consiste en la colocación de los módulos paralelos a la envolvente del edificio (tejado o fachada). En este caso no se sustituye ningún elemento constructivo por lo que la instalación fotovoltaica no cumple la doble función (energética y arquitectónica) definida en el apartado 7.1. El grado de integración en la edificación es mayor que en el caso de estructura con soportes, y por lo tanto el impacto visual es menor. En el caso de un edificio existente, la orientación e inclinación de sus cerramientos puede no ser la óptima para captar la máxima radiación solar. En estos casos será necesario diseñar y dimensionar la instalación cuidadosamente para que se pueda obtener un buen rendimiento energético de la misma.

Figura 7.6: Esquema de instalación de módulos fotovoltaicos superpuestos en tejado y fachada

INTEGRACIÓN ARQUITECTÓNICA EN LA EDIFICACIÓN

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Figura 7.7: Módulos fotovoltaicos superpuestos en el tejado de un edificio

Figura 7.8: Módulos fotovoltaicos superpuestos en la fachada de un edificio

7.2.3. Integrado En este caso los módulos fotovoltaicos cumplen, además de la propia función de generación de energía, una función arquitectónica por formar parte de la envolvente del edificio. Así, se sustituyen ciertos elementos de la envolvente del edificio (revestimientos, cerramientos, elementos de sombreado, etc.) por módulos fotovoltaicos, permitiendo obtener un ahorro en materiales de construcción a la vez que se reduce el impacto estético que provocan las otras formas de colocación de módulos. La integración de módulos fotovoltaicos en las edificaciones de nueva construcción es de fácil consideración, siendo para ello necesario tener en cuenta en el diseño del edificio su emplazamiento, así como las dimensiones de los módulos y el tamaño de la instalación de energía solar fotovoltaica que va a ser incluida en dicho edificio. Integración en tejado

Figura 7.9: Esquema de instalación de módulos fotovoltaicos totalmente integrados en tejado y fachada

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ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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En este caso se sustituyen los elementos constructivos que forman el tejado por los módulos fotovoltaicos. Puede sustituirse completamente el revestimiento de la cubierta por módulos fotovoltaicos o sustituirse parcialmente y utilizar tejas que integren las propias células fotovoltaicas. En este tipo de instalaciones debe asegurarse la estanqueidad de la cubierta. Integración en fachada

Figura 7.10: Sustitución total de la cubierta por módulos fotovoltaicos

En este caso se pueden sustituir parcial o totalmente los elementos constructivos que forman la fachada por los módulos fotovoltaicos. Tanto en el caso de integración en fachadas como en el de tejados, en ocasiones se inter-

Figura 7.11: Módulos fotovoltaicos integrados en la fachada

calan los módulos fotovoltaicos con módulos de acristalamiento convencional a fin de permitir el paso de la luz al interior del recinto. Debido a los últimos avances en la tecnología de la energía solar fotovoltaica, se han desarrollado nuevos materiales que han permitido fabricar módulos semitransparentes que aseguran el paso de luz al interior de las estancias, a la vez que generan energía eléctrica. La aplicación más común de este tipo de módulos son los lucernarios y los muros cortina.

INTEGRACIÓN ARQUITECTÓNICA EN LA EDIFICACIÓN

93

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Lucernarios Los módulos fotovoltaicos semitransparentes que forman parte de lucernarios, generalmente se encuentran instalados en marcos de aluminio de forma similar a un acristalamiento convencional y se presentan en estructuras listas para su montaje. Dependiendo de la zona en la que se ubique el lucernario se requerirá más o menos paso de luz natural, así si se trata de pasillos o vestíbulos, la iluminación natural requerida será menor. En el caso de estancias y zonas de trabajo la iluminación requerida será mayor. Las ventajas que presenta este tipo de integración de módulos fotovoltaicos son: • Se puede conseguir que la orientación e inclinación con que se instalan los módulos se acerque bastante a la óptima para el máximo aprovechamiento de la radiación solar. • No existen costes extraordinarios como consecuencia de la necesidad de ejecutar estructuras soportes adicionales. • Se consigue un cierto ahorro en iluminación artificial debido al paso de luz natural a través del módulo semitransparente. Muros Cortina

Figura 7.12: Módulos fotovoltaicos semitransparentes integrados en lucernario

La construcción e instalación de los muros cortina es muy similar a los lucernarios. Sin embargo, los muros cortina tienen la desventaja que, debido a la orientación vertical con que se instalan los módulos fotovoltaicos, se desaprovecha parte de la radiación solar, aunque esto no supone ningún impedimento para el desarrollo de este tipo de sistemas. Generalmente los sistemas constructivos desarrollados para los lucernarios también se utilizan en las instalaciones de muros cortina. En los muros cortina se puede combinar la instalación de módulos opacos en las zonas donde no se requiere el paso de luz con módulos semitransparentes en las zonas de visión, consiguiéndose un aspecto visual del edificio continuo al no apreciarse desde el exterior la diferencia entre los módulos opacos y los semitransparentes. En la siguiente figura se puede observar un esquema de muro cortina ventilado, en el que las principales características son las siguientes: 94

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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Figura 7.13: Módulos fotovoltaicos semitransparentes integrados en muro cortina

El muro cortina ventilado proporciona una doble piel al edificio con dos paneles, interior y exterior, separados por una cámara de aire continua y ventilada. El acristalamiento exterior puede ser normal o un módulo fotovoltaico semitransparente en zonas con visión al exterior, y opaco en la parte sin visibilidad. Un doble cristal interior aislante en zonas con visibilidad, y en las partes sin visibilidad panel aislante térmico y acústico. Cámara de aire con ventilación por convección natural (efecto “chimenea”) o forzada. La instalación de una persiana veneciana como control solar en el interior de la cámara ventilada permite mejorar de forma importante el factor solar, la transmisión luminosa, la temperatura superficial y el coeficiente de transmisión térmica del muro. La cámara consigue una reducción del coeficiente global de transmisión térmica.

Figura 7.14: Muro cortina ventilado

INTEGRACIÓN ARQUITECTÓNICA EN LA EDIFICACIÓN

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El confort acústico se consigue gracias al triple acristalamiento. Dispositivos de sombra Los módulos fotovoltaicos pueden ser utilizados también como dispositivos para proporcionar sombra al propio edificio como pueden ser toldos, voladizos, aleros, marquesinas, pérgolas, etc. El ángulo de inclinación de estos dispositivos puede regularse de forma manual o automática, a fin de optimizar al máximo las prestaciones de la instalación fotovoltaica, así como para graduar el efecto del sombreado sobre el edificio (y las cargas térmicas asociadas) o la luminosidad en su interior.

Figura 7.15: Módulos fotovoltaicos utilizados como dispositivos de sombra

7.3. Integración en el medio urbano En el medio urbano también se pueden encontrar numerosas aplicaciones de la energía solar fotovoltaica integrada en el mobiliario urbano. Las aplicaciones más comunes que podemos encontrar son: Marquesinas Generalmente se encuentran en aparcamientos de vehículos, cumpliendo su función de elemento de sombreado y a la vez sirviendo de generador de energía eléctrica.

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ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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Figura 7.16: Marquesinas fotovoltaicas

Señalización viaria La energía solar fotovoltaica se está utilizando cada vez más en señalización viaria y aeroportuaria para la alimentación de señales informativas o dispositivos de emergencia. También se utiliza en señalización marítima como fuente de energía para alimentar sistemas de información meteorológica y estado de la navegación.

Figura 7.17: Señalización viaria y marítima

Alumbrado público Una de las aplicaciones de la energía solar fotovoltaica en el medio urbano más desarrollada es el alumbrado público. Con este tipo de sistemas se evitan riesgos de corte de suministro eléctrico y con ello la falta de iluminación en lugares de tránsito.

Figura 7.18: Aplicaciones para alumbrado

INTEGRACIÓN ARQUITECTÓNICA EN LA EDIFICACIÓN

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Barreras antisonido Son sistemas de aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica que a la vez son utilizados como barreras antisonido, impidiendo su propagación hacia aquellas zonas en las que el ruido puede ser perjudicial para el entorno.

Figura 7.19: Barreras antisonido

Aplicaciones específicas También las instalaciones de energía solar fotovoltaica pueden ser utilizadas para alimentar equipos eléctricos y electrónicos de bajo consumo, de forma que la facilidad de su instalación supone la no realización de obras civiles para proveer su suministro eléctrico.

Figura 7.20: Máquinas expendedoras del ticket de la ORA

7.4. Consideraciones sobre integración arquitectónica según el Plan Solar de Castilla y León El Plan Solar aconseja evitar las instalaciones solares que produzcan un impacto visual importante desde el exterior y que no estén integradas en el edificio. Para ello la memoria de diseño o proyecto especificará: • Las condiciones del edificio. • Las condiciones de la instalación. • Los criterios adoptados para fijar medidas correctoras. 98

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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Las condiciones del edificio se refieren a: • Al estudio de características urbanísticas. • Las implicaciones en el diseño. • Actuaciones sobre la construcción. • La necesidad de realizar obras de reforma o ampliación. • Verificaciones estructurales, etc. Las condiciones de la instalación se refieren a: • El impacto visual. • La modificación de las condiciones de funcionamiento del edificio. • La necesidad de habilitar nuevos espacios o ampliar el volumen construido. • Efectos sobre la estructura, etc. En los criterios adoptados para fijar las medidas correctoras se deberá haber analizado si las partes más significativas de la instalación solar deben quedar ocultas o vistas y, en este caso, los medios para conseguir un diseño estético. En general se mantendrá, dentro de lo posible, la alineación con los ejes principales de la edificación, debiendo evaluarse la disminución de prestaciones que se origina al modificar la orientación e inclinación de la superficie de captación. Se evitará que la instalación sea un sistema independiente de la edificación, buscando para ello la continuidad de la construcción, resolviendo la unión de la instalación con el edificio con elementos constructivos que proporcionen la continuidad deseada. En este sentido, debe evitarse que la instalación solar genere un volumen que sobresalga en exceso del volumen del edificio. Para ello, habrá de plantearse si la integración debe buscarse en el propio edificio o debe buscarse la incorporación como construcción anexa y constructivamente independiente de la edificación principal.

7.5. Soluciones constructivas para distintos tipos de integración Dependiendo del grado de integración de la instalación solar se adoptarán soluciones constructivas de mayor o menor complejidad. Además, se deberá tener en cuenta la posibilidad que proporcionan los módulos fotovoltaicos de ser instalados, indistintamente, en sentido vertical u horizontal. Asimismo, ha de tenerse en cuenta que el peso del módulo fotovoltaico es prácticamente despreciable (en el entorno de los 13 kg/m2 de módulo fotovoltaico ó 0,10-0,20 kg/W pico instalado) para las solicitaciones de cargas con las que se diseñan habitualmente los edificios. INTEGRACIÓN ARQUITECTÓNICA EN LA EDIFICACIÓN

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En este apartado se muestran ejemplos de las soluciones constructivas que proporcionan algunos fabricantes de estructuras y sistemas de sujeción: Estructuras soportes

Figura 7.21: Estructuras soporte para distintas superficies

Cada módulo está fijado por cuatro tornillos sobre los angulares de montaje (1). Las bases (2) son fijadas al muro o al suelo. Las barras de reglaje (3) se fijan sobre las bases según el ángulo de inclinación escogido. El grupo de módulos está atornillado a la extremidad de las bases y de las barras de reglaje.

Figura 7.22: Estructuras soporte para superficie horizontal

Cuadro indicando el valor de la cota

Figura 7.23: Cotas típicas en función del número de módulos

100 ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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Estructuras para módulos superpuestos Se muestran dos ejemplos:

Figura 7.24: Estructura para instalar módulos superpuestos

Figura 7.25: Detalle de una pieza para instalar módulos superpuestos

Integrado en tejados El ejemplo de la primera figura muestra cómo lograr la estanqueidad de este tipo de instalaciones. Y la segunda cómo se fijan los módulos.

Figura 7.26: Detalles de estanqueidad y fijaciones entre módulos INTEGRACIÓN ARQUITECTÓNICA EN LA EDIFICACIÓN 101

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Integrado en Fachadas En el siguiente esquema se observa cómo la instalación de módulos fotovoltaicos en fachadas se realiza con sistemas similares a los utilizados en las carpinterías metálicas de los acristalamientos convencionales.

Figura 7.27: Detalle de instalación de módulos en fachadas

Integrado en Fachadas (MURO CORTINA o LUCERNARIO) En el siguiente gráfico se muestra un sistema de sujeción que se utiliza tanto en muros cortina como en lucernarios:

Figura 7.28: Detalle de sistema de fijación de módulos en lucernarios

102 ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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I.E.S. Simón de la Colonia (Burgos)

I

Anexo

Conversión de unidades

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I

ÍNDICE

Conversión de unidades

Múltiplos y submúltiplos Múltiplo

Prefijo

Símbolo

Giga

G

Mega

M

1.000.000.000 (109) 6

1.000.000 (10 ) 1.000 (103)

kilo

k

100 (102)

hecto

h

10 (101)

deca

da

-1

0,1 (10 )

deci

d

0,01 (10-2)

centi

c

0,001 (10-3)

mili

m

micro

µ

Magnitud

Unidad

Símbolo

Longitud

metro

m

Masa

gramo

g

Tiempo

segundo

s

Corriente eléctrica

amperio

A

0,000001 (10-6)

Unidades básicas

Unidades eléctricas Magnitud

Potencia eléctrica Tensión eléctrica Resistencia eléctrica Energía eléctrica

Unidad

vatio voltio

Símbolo

W V

Expresión en unidades básicas m2 • kg • s-3

V•A -1

m • kg • s-3 • A-1

-1

m2 • kg • s-3 • A-2

W•A

ohmio

Ω

V•A

vatio hora

Wh

-

2

-

CONVERSIÓN DE UNIDADES 105

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Potencia eléctrica Corriente Continua

Corriente Alterna

Potencia eléctrica es: P = V • I

Potencia eléctrica es: P = Ve • Ie • cosϕ

Donde:

Donde: V=Tensión

Ve=Tensión eficaz

I=Intensidad

Ie=Intensidad eficaz cos ϕ=Factor de potencia

La unidad más común para medir la potencia eléctrica es el Vatio (W). (W = V • A). El vatio (W) es la potencia que consume un elemento al que se le ha aplicado una tensión de un voltio y circula por él una intensidad de un amperio. V = Voltio A = Amperio Como múltiplos más usuales se emplean: 1 Kilovatio = 103 VATIOS 1 Milivatio = 10-3 VATIOS 1 Watio = 1.000 mW = 0,001 kW

Tensión eléctrica A la diferencia de potencial entre los terminales o polos del generador se le llama tensión o voltaje. La unidad para medir la tensión eléctrica es el Voltio (V). (V = A • Ω). Donde: A = Amperio Ω = Ohmio

106 ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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Como múltiplos más usuales se emplean: 1 Kilovoltio = 103 Voltios 1 Milivoltio = 10-3 Voltios 1 Voltio = 0,001 KV = 1.000 mV

Resistencia eléctrica La dificultad que ofrece el conductor al paso de una corriente eléctrica se llama resistencia eléctrica. Corriente Continua

Corriente Alterna

Resistencia eléctrica: R = V/I

Resistencia eléctrica: Impedancia Z

Donde: Z=R/cos ϕ

V=Tensión I=Intensidad

La unidad para medir la resistencia es el Ohmio (Ω). (Ω = V/A). Donde: V = Voltios A = Amperio Como múltiplos usuales se emplean: 1 Kiloohmio = 103 Ohmios 1 Megaohmio = 106 Ohmios 1 Ohmio = 0,001 KΩ = 0.000001 MΩ

Energía eléctrica La unidad más común para medir la energía eléctrica es el Kilowatio hora (kWh).

CONVERSIÓN DE UNIDADES 107

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I.E.S. Gómez Pereira (Valladolid)

II

Anexo

Glosario

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II

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Glosario

Acumulador eléctrico: Elemento de la instalación capaz de almacenar la energía eléctrica transformándola en energía química. Se compone de diversas baterías conectadas entre sí en serie o paralelo. Aporte solar, Factor de: Porcentaje de la energía total demandada, cubierta por la energía solar. Arquitectura solar o Bioclimática: Conjunto de soluciones arquitectónicas que permiten la captación, almacenamiento y distribución de la energía solar que incide sobre el edificio, mediante la combinación de paredes opacas y transparentes, de la masa térmica del edificio, de la circulación natural del aire y de captadores solares, teniendo en cuenta las condiciones climatológicas locales. Autodescarga: Pérdida de carga de la batería cuando ésta permanece en circuito abierto. Habitualmente se expresa como porcentaje de la capacidad nominal, medida durante un mes, y a una temperatura de 20 °C. Batería Monoblock: Sistema de acumulación basado en una batería compacta capaz de suministrar 12 V. Batería Modular: Sistema de acumulación basado en la conexión en serie y paralelo de diferentes módulos, que es aproximadamente de 2 V. Capacidad Nominal: C20 (Ah): Cantidad de carga que es posible extraer de una batería en 20 horas, medida a una temperatura de 20 °C, hasta que la tensión entre sus terminales llegue a 1,8 V/vaso. Para otros regímenes de descarga se pueden usar las siguientes relaciones empíricas: C100 /C20 ≈ 1,25; C40 /C20 ≈ 1,14; C20 /C10 ≈ 1,17. Capacidad útil: Capacidad disponible o utilizable de la batería. Se define como el producto de la capacidad nominal y la profundidad máxima de descarga permitida, PDmax. Capacidad de sobrecarga del inversor: Capacidad del inversor para entregar mayor potencia de la nominal en ciertos periodos de tiempo.

GLOSARIO 111

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Campo de paneles: Parte del generador fotovoltaico encargada de la transformación de la radiación solar en energía eléctrica. Célula fotovoltaica: Elemento de la instalación en el que se transforma la energía solar en energía eléctrica. Cerramiento: Cuando los módulos constituyen el tejado o la fachada de la construcción arquitectónica, debiendo garantizar la debida estanqueidad y aislamiento térmico. CEM (Condiciones Estándar de Medida): Condiciones de irradiancia y temperatura en la célula solar, utilizadas como referencia para caracterizar células, módulos y generadores fotovoltaicos y definidas del modo siguiente: – Irradiancia (GSTC): 1000 W/m2 – Distribución espectral: AM 1,5 G – Incidencia normal – Temperatura de célula: 25 °C Convertidor continua - continua: Elemento de la instalación encargado de adecuar la tensión que suministra el generador fotovoltaico a la tensión que requieran los equipos para su funcionamiento. Corriente de cortocircuito o Intensidad de corriente de cortocircuito: Intensidad de la corriente de un cortocircuito eléctrico cuando éste está cortocircuitado y sin cargas. Dimensionado: Proceso por el cual se estima el tamaño de una instalación solar fotovoltaica para atender unas necesidades determinadas con unas condiciones meteorológicas dadas. Efecto Fotovoltaico: Conversión directa de energía luminosa en energía eléctrica. Electrolito: En el caso de las baterías empleadas en sistemas fotovoltaicos, es una solución diluida de ácido sulfúrico en la que se verifican los distintos procesos que permiten la carga y descarga de la batería. Elementos de sombreado: Cuando los módulos fotovoltaicos protegen a la construcción arquitectónica de la sobrecarga térmica causada por los rayos solares, proporcionando sombras en el tejado o en la fachada del mismo. Efectividad, eficiencia o rendimiento del módulo: Relación entre la energía útil recogida y la incidente (disponible) sobre el módulo. Estado de carga: Cociente entre la capacidad residual de una batería, en general parcialmente descargada, y su capacidad nominal. Foco: Punto en el que inciden los rayos solares tras su reflexión o refracción en las superficies o medios correspondientes. 112 ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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Ganancia solar directa: Radiación solar directa que pasando a través de áreas acristaladas contribuye al calentamiento del espacio interior. Ganancia solar indirecta: Transferencia de energía solar del espacio a calentar, a través de un captador unido a dicho espacio, mediante un medio transmisor de calor. Ejemplos de estos captadores son los muros o techos de almacenamiento térmico. Ganancias internas: Energía disipada en el interior del espacio a calentar por las personas o las máquinas en funcionamiento que lo ocupan. Esta energía contribuye a disminuir los requerimientos de calentamiento del espacio. Generador fotovoltaico: Asociación en paralelo de ramas fotovoltaicas. Heliostato: Sistema que comprende un dispositivo absorbente o reflectante. Orientable de forma tal que la radiación directa incidente es absorbida o reflejada en este último caso en un punto fijo, independiente de la posición del sol, durante las horas de luz diurna. Inclinación: Ángulo que forma el panel fotovoltaico con una superficie perfectamente horizontal o a nivel. Instalación Centralizada: Tipo de instalación de electrificación en la que un único generador fotovoltaico con sus sistemas de adaptación de la corriente da servicio a un conjunto de viviendas o instalaciones. Instalación Descentralizada: Tipo de instalación de electrificación en la que cada usuario dispone de su sistema fotovoltaico completo. Insolación: El total de radiación solar que llega a la placa de cubierta del módulo. Comprende las radiaciones difusa, directa y reflejada. Instalaciones fotovoltaicas interconectadas: Aquellas que normalmente trabajan en paralelo con la empresa distribuidora. lrradiancia: Flujo de radiación solar que incide sobre la unidad de superficie por unidad de tiempo. Se trata de una densidad de potencia. Se mide en kW/m2. Irradiación: Energía incidente en una superficie por unidad de superficie y a lo largo de un cierto período de tiempo. Se mide en kWh/m2. Inversor (convertidor continua – alterna): Elemento capaz de transformar la corriente continua que suministran las baterías o el campo colector en corriente alterna para su uso en los elementos de consumo. Integración arquitectónica de módulos fotovoltaicos: Cuando los módulos fotovoltaicos cumplen una doble función, energética y arquitectónica (revestimiento, cerramiento o sombreado) y, además, sustituyen a elementos constructivos convencionales. Interruptor automático de la interconexión: Dispositivo de corte automático sobre el cual actúan las protecciones de interconexión. GLOSARIO 113

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Interruptor general: Dispositivo de seguridad y maniobra que permite separar la instalación fotovoltaica de la red de la empresa distribuidora. Línea y punto de conexión y medida: La línea de conexión es la línea eléctrica mediante la cual se conectan las instalaciones fotovoltaicas con un punto de red de la empresa distribuidora o con la acometida del usuario, denominado punto de conexión y medida. Microclima: Conjunto de condiciones climáticas que afectan a un área geográfica muy reducida y que difieren apreciablemente de las predominantes en su entorno. Módulo Fotovoltaico: Dispositivo destinado a captar la radiación solar incidente para convertirla, en general, en energía eléctrica. Orientación: Angulo de desviación respecto al sur geográfico de una superficie. El sur real no debe confundirse con el magnético, del que se diferencia por efecto de la declinación magnética. Potencia máxima del generador (potencia pico): Potencia máxima que puede entregar el módulo en las CEM. Potencia nominal del inversor (VA): Potencia especificada por el fabricante, y que el inversor es capaz de entregar de forma continua. Profundidad de descarga (PD): Cociente entre la carga extraída de una batería y su capacidad nominal. Se expresa en porcentaje. Radiación: Emisión y propagación de energía bajo la forma de ondas o de partículas subatómicas. Radiación difusa: Parte de la radiación solar incidente que procede de todas las direcciones después de su difusión en la atmósfera y eventuales reflexiones en la superficie terrestre. Radiación directa: Parte de la radiación solar incidente que no sufre ningún cambio de dirección. Radiación infrarroja: Radiación invisible electromagnética de longitud de onda superior al intervalo correspondiente a la luz visible. Radiación, transmisión de calor por: Radiación electromagnética que transmite calor desde un objeto a otro, sin necesidad de medio material entre ambos, y sin calentamiento del espacio comprendido entre ellos. Radiación ultravioleta: Radiación invisible electromagnética de longitud de onda inferior al intervalo correspondiente a la luz visible. Esta parte de la radiación solar interviene en los procesos de deterioro de las superficies expuestas al sol. Rama Fotovoltaica: Subconjunto de módulos fotovoltaicos interconectados en serie o en asociaciones serie - paralelo con voltaje igual a la tensión nominal del generador. 114 ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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Reflectividad, reflectancia o factor de reflexión: Relación entre la radiación reflejada por una superficie y la radiación incidente sobre la misma. Reflectora, superficie: Superficie concentradora basada en la reflexión de la radiación. Reflexión: Cambio de dirección de las ondas luminosas o sonoras que inciden sobre una superficie. Refracción: Cambio de dirección que experimenta la luz al pasar de un medio a otro. Régimen de carga (o descarga): Parámetro que relaciona la capacidad nominal de la batería y el valor de la corriente a la cual se realiza la carga (o la descarga). Se expresa normalmente en horas, y se representa como un subíndice en el símbolo de la capacidad y de la corriente a la cual se realiza la carga (o la descarga). Por ejemplo, si una batería de 100 Ah se descarga en 20 horas a una corriente de 5 A, se dice que el régimen de descarga es 20 horas (C20 = 100 Ah) y la corriente se expresa como I20 = 5 A. Regulador: Dispositivo encargado de proteger a la batería frente a sobrecargas y sobredescargas. El regulador podrá proporcionar datos del estado de carga. Revestimiento: Cuando los módulos fotovoltaicos constituyen parte de la envolvente de una construcción arquitectónica. Sistema auxiliar: Instalación de energía convencional (no solar) que contribuye a completar la demanda eléctrica total. Sistema solar activo: Sistema que utiliza módulos solares para transformar una parte de la energía solar incidente sobre el edificio en energía eléctrica. Sistema solar pasivo: Sistema que utiliza directamente los componentes de un edificio (por ejemplo: ventanas convenientemente orientadas, muro trombe). Tensión de circuito abierto: Es la diferencia de potencial medida entre dos extremos de un circuito eléctrico, cuando éste está abierto y sin carga. Tensión nominal: Diferencia de potencial específica, para la que se diseña un equipo o una instalación. TONC: Temperatura de operación nominal de la célula, definida como la temperatura que alcanzan las células solares cuando se somete al módulo a una irradiancia de 800 W/m2 con distribución espectral AM 1,5 G, la temperatura ambiente es de 20 °C y la velocidad del viento de 1 m/s. Voltaje de desconexión de las cargas de consumo: Voltaje de la batería por debajo del cual se interrumpe el suministro de electricidad a las cargas de consumo. Voltaje final de carga: Voltaje de la batería por encima del cual se interrumpe la conexión entre el generador fotovoltaico y la batería, o reduce gradualmente la corriente media entregada por el generador fotovoltaico. Watio Pico: Potencia que hace referencia al producto de la tensión por la intensidad del módulo fotovoltaico. GLOSARIO 115

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I.E.S. Virgen de la Encina (Ponferrada - León)

III

Anexo

Simbología

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III

ÍNDICE

Simbología

Símbolo

Descripción

Diodo

Fusible

Interruptor

Varistor

Magnetotérmico

Interruptor diferencial

Interruptor vigilante de tensión y de frecuencia

Conexión a tierra

Regulador

Inversor CC/CA

Rectificador CA/CC

Convertidor CC/CC

SIMBOLOGÍA 119

IMPRIMIR Símbolo

Descripción

Transformador

Módulos fotovoltaicos

Batería

Motor corriente continua

Motor corriente alterna

Aerogenerador CC

Aerogenerador CA

Grupo electrógeno

Contador de consumo entrada – salida

Contador de consumo entrada

(Importador – Exportador)

(Carga Particular)

Línea monofásica

Línea trifásica

120 ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

ÍNDICE

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ÍNDICE

I.E.S. Valle del Tiétar (Arenas de San Pedro - Avila)

IV

Anexo

Bibliografía

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IV

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Bibliografía

• CENSOLAR (Centro de estudios de la energía solar). “Instalaciones de Energía Solar. Sistemas de Conversión Eléctrica”. • CENTRO DE ESTUDIOS DE LA ENERGÍA. “El sol, un viejo conocido”. Ministerio de Industria y Energía. • EREN (Ente Regional de la Energía de Castilla y León). Plan Solar de Castilla y León. Convocatoria 2004. • IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía). “Pliego de Condiciones Técnicas de Instalaciones Aisladas de Red”. Octubre 2002. • IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía). “Pliego de condiciones Técnicas de Instalaciones Conectadas a Red”. Octubre 2002. • IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía). “Manuales de Energías Renovables. Energía Solar Fotovoltaica”. Octubre 1992. • IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía). “Manuales de Energías Renovables. Energía Eólica”. Octubre 1992. • OLMOS MARTÍN, ELENA. “Integración Arquitectónica de Captadores de Baja Temperatura en la Envolvente de los Edificios”. Proyecto fin de carrera. Valladolid, 2001. • LIBRO VERDE. “Hacia una estrategia europea de seguridad del abastecimiento energético”. Oficina de publicaciones de las comunidades europeas. Luxemburgo, 2001. • GREENPEACE. “Cómo disponer de energía solar fotovoltaica en edificios conectados a la red eléctrica”. 1999. • “Guía de las energías renovables aplicadas a las Pymes”. CEPYME ARAGÓN. • “Building – Integrated Photovoltaic Desings for Commercial and Institutional Structures”. Patricia Eiffert, Ph. D. Gregory J. Kiss.

BIBLIOGRAFÍA 123

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• “Optimal Building – Integrated Photovoltaic Applications”. Gregory J. Kiss, Jennifer Kinkead. • “Energía Solar Fotovoltaica”. Boixareau Editores (Marcombo). • “Energía Solar Fotovoltaica en la Comunidad de Madrid”. Cámara de Comercio de Madrid. (ASIF). • “Las nuevas energías”. Iberdrola. • “Sistemas de Energía Fotovoltaica”. ASIF. 2002. • “Instalaciones Solares Fotovoltaicas”. E. Alcor. • “Manual del usuario de instalaciones fotovoltaicas”. Colectivo. • “Instalaciones de Energía Solar Fotovoltaica”, Alcor Cabrerizo, E. “ Serie monográfica: Energía solar y ahorro energético”. • “Manual de Instalaciones de Energía Solar Fotovoltaica, Lorenzo E; Kreizinger, A. • Solar Electricity, Roberts, S., Prentice Hall International. Hertfordside (Gran Bretaña), 1991. • Curso sobre fundamentos, dimensionado y aplicaciones de la Energía Solar Fotovoltaica, CIEMAT, Madrid, 1991. • Photovoltaic Tecnologies. The State of the Art. Gillet, G.B.; Munto, D.K.; Kant, W., Seminario y Salón de las Energías Renovables, EURES, Sevilla, 1992.

124 ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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Ubisa (Burgos)

V

Anexo

Direcciones de interés

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Direcciones de interés

A.V.1. Junta de Castilla y León • CONSEJERÍA DE ECONOMÍA Y EMPLEO Jesús Rivero Meneses, 3 47014 Valladolid. Tel.: 983 41 41 00. Fax: 983 41 13 95 • CONSEJERÍA DE MEDIO AMBIENTE Rigoberto Cortejoso, 14 47071 Valladolid. Tel.: 983 41 99 88. Fax: 983 41 99 66 • DIRECCIÓN GENERAL DE ENERGÍA Y MINAS Avda. Reyes Leoneses, 11 24008 León. Tel.: 987 84 02 56. Fax: 987 84 93 90 • ENTE PÚBLICO REGIONAL DE LA ENERGÍA DE CASTILLA Y LEÓN

- EREN.

Edificio EREN, Avda. Reyes Leoneses, 11 24004 León. Tel.: 987 84 93 93. Fax: 987 84 93 90 http://www.jcyl.es/jcyl-client/jcyl/cee/eren Correo electrónico: [email protected]

DIRECCIONES DE INTERÉS 127

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A.V.2. Entidades Públicas, Centros de Investigación y Universidades • COMISIÓN EUROPEA – Dirección General de Transportes y Energía (TREN). Rue de la Loi, 200 B – 1049 Bruselas Tel.: 32 2 299 11 11 http://europa.eu.int/comm/dgs/energy_transport/index_es • FEDERACIÓN EUROPEA DE AGENCIAS REGIONALES DE ENERGÍA Y MEDIO AMBIENTE

- FEDARENE.

Rue de Beau – Site, 11 B - 1000 Bruselas. Tel.: 32 2 646 82 10. Fax: 32 2 646 89 75 http://www.fedarene.org • MINISTERIO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA Paseo de la Castellana, 160 28071 Madrid. Tel.: 91 349 49 76/49 61/49 99/49 74. Fax: 91 457 80 66 http://www.mcyt.es Correo E.: [email protected] • INSTITUTO PARA LA DIVERSIFICACIÓN Y AHORRO DE LA ENERGÍA

– IDAE

Madera, 8 28004 Madrid. Tel.: 91 456 49 00. Fax: 91 555 13 89 http://www.idae.es • CENTRO DE INVESTIGACIONES ENERGÉTICAS, MEDIOAMBIENTALES Y TECNOLÓGICAS

- CIEMAT.

Avda. Complutense, 22 28040 Madrid. Tel.: 91 346 60 95. Fax: 91 346 64 34 http://www.ciemat.es • INSTITUTO DE CREDITO OFICIAL – ICO Paseo del Prado, 4 28014 Madrid. http://www.ico.es 128 ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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• INSTITUTO DE ENERGÍA SOLAR Ciudad Universitaria, s/n 28040 Madrid. Tel.: 91 336 72 29. Fax: 91 544 63 41 Correo E.: [email protected] • AGENCIA ENERGÉTICA MUNICIPAL DE VALLADOLID – AEMVA San Benito, 1 47003 Valladolid Tel.: 983 42 63 68. Fax: 983 42 64 80 • AGENCIA PROVINCIAL DE LA ENERGÍA DE ÁVILA – APEA Los Canteros, s/n 05005 Ávila Tel.: 920 20 62 30. Fax: 920 20 62 05 • FUNDACIÓN PARA LA INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO EN AUTOMOCIÓN

– CIDAUT

Parque Tecnológico de Boecillo, Parcela 209 47151 Boecillo (Valladolid). Tel.: 983 54 80 35. Fax: 983 54 80 62 http://www.cidaut.es Correo E.: [email protected] • CENTRO DE AUTOMATIZACIÓN, ROBÓTICA Y TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y DE LA FABRICACIÓN

– CARTIF

Parque Tecnológico de Boecillo, Parcela 205 47151 Boecillo (Valladolid). Tel.: 983 54 65 04. Fax: 983 54 65 21 http://www.cartif.es Correo E.: [email protected] • LABORATORIO DE CALIBRACIÓN Y CONTROL ELÉCTRICO Y ELECTRÓNICO DE CASTILLA Y LEÓN

– ASOCIACIÓN LACECAL

Edificio de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, Paseo del Cauce, s/n 47011 Valladolid. Tel.: 983 42 33 43. Fax: 983 42 33 10 Correo E.: [email protected]; [email protected]

DIRECCIONES DE INTERÉS 129

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• UNIVERSIDAD DE VALLADOLID Pza. de Santa Cruz, 8 47002 Valladolid. Tel.: 983 42 30 00. Fax: 983 54 65 21 http://www.uva.es Correo E.: [email protected] • UNIVERSIDAD DE LEÓN Avda. de la Facultad, 25 24071 León Tel.: 987 29 16 07. Fax: 987 29 19 39 http://www.unileon.es Correo E.: [email protected] • UNIVERSIDAD DE BURGOS Hospital del Rey, s/n 09001 Burgos Tel.: 947 25 87 36. Fax: 947 25 87 44 http://www.ubu.es • UNIVERSIDAD DE SALAMANCA Patio de Escuelas, s/n 37008 Salamanca Tel.: 923 29 44 00. Fax: 923 29 44 94 http://www.usal.es • CENTRO DE ESTUDIOS DE ENERGÍA SOLAR – CENSOLAR Parque Industrial PISA – Edificio CENSOLAR Comercio, 12 41927 Mairena de Aljarafe (Sevilla). Tel.: 954 18 62 00. Fax: 954 18 61 11 http://www.censolar.es Correo E.: [email protected] • CONSEJO RECTOR DE CENTROS TECNOLÓGICOS DE CASTILLA Y LEÓN (AGENCIA DE DESARROLLO ECONÓMICO) JUNTA DE CASTILLA Y LEÓN Duque de la Victoria, 23 47001 Valladolid Tel.: 983 41 14 20. Fax: 983 41 49 70

130 ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: MANUAL DEL ARQUITECTO

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A.V.3. Otras direcciones de interés • PORTALENERGÍA http://www.portalenergia.com • PORTALSOLAR http://www.portalsolar.com • REVISTA DE ENERGÍAS RENOVABLES http://www.energiasrenovables-larevista.es • www.pvresources.com • ARQUITECTURA Y CONSTRUCCIÓN http://www.kisscathcart.com

Relación de instaladores y fabricantes en Castilla y León disponible en: http://www.jcyl.es/jcyl-client/jcyl/cee/eren

DIRECCIONES DE INTERÉS 131

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