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¡ Comprensión de una FV !

Conceptos para entender mejor

Energía : es la capacidad de una materia en producir trabajo, luz (ondas) o calor.


1-Electromagnética la energía que abarca la interacción de partículas cargadas con campos eléctricos y magnéticos unificando este fenómeno.

2-Mecánica: (asociada al movimiento y posición de un objeto en algún campo de fuerza

3-Química: (es la energía almacenada en los enlaces de compuestos quimicos, atomos y moléculas).

4-Térmica: es la energía que proviene de la temperatura de la materia. Cuanto más caliente está una sustancia, más moléculas vibran y, por lo tanto, mayor es su energía térmica.

5-Eléctrica: la que se produce cuando los electrones de la materia se mueven, los humanos nos valemos de la materia conductora para conducirla aunque hayan materiales que no admitan la conductividad.

6-Cinética: la energía asociada a los cuerpos en movimiento, esta depende de la masa y velocidad, cuando un cuerpo choca con otro produce este tipo de energía.

7-Nuclear: la energía originada en las reacciones nucleares y cambios en núcleos atómicos, la fisión y la desintegración son ejemplos de esta energía.

8-Gravitacional: a diferencial de la potencial la gravitacional se almacena en la altura del objeto

9-Eólica: es un tipo de energía cinetica que se obtiene del movimiento de las aspas de un aerogenerador

10-Radiante: es la energía electromagnética que poseen las ondas electromagnéticas, cualquier luz tiene esa energía en todo su espectro, desde los rayos gamma, X, microondas y la luz ultravioleta.

11-Sonora o acústica: el sonido contiene energía y es el movimiento de la energía a través de sustancias en ondas.

12-Hidraulica: se centra en la energía potencial gravitatoria del agua, se deja caer y es capaz de mover turbinas para generar electricidad gracias a la energía cinética que provoca su caída.

13-Lumínica. Es la transportada por la luz , no es la radiante, tiene diferentes longitudes de onda con diferentes aportes de energía, sirve para fundir metales y generar aleaciones.

14-Solar...... es la del analisis siguiente.

Palabras previas.

Fotón = luz en griego.
Es la partícula elemental responsable y portadora de los fenomenos electromagnéticos, se comporta como una onda, al chocar con la materia se genera una energía suficiente para excitar las celulas oculares dando paso a la visión.

Onda electromagnética en base a su longitud de onda van desde los rayos gamma hasta las de radio.

radiación

Todo nace en los fotones provinientes del sol, no tienen peso y por tanto no tienen masa ni carga eléctrica, transportan la energía en forma de ondas electromagnéticas, cuando una materia libera energía aparecen los fotones.

La radiación electromagnética que procede del sol y viaja a través del espacio, llega a la tierra y es portada por los fotones, y desprende energía cuando colisiona contra una materia.


¿Cómo se produce la electricidad en el interior de las placas solares?
Las placas solares son un conjunto numeroso de celdas unidas en serie compuestas por materiales semiconductores (silicio y demás) que son bombardeadas por la entrada de los fotones y estos golpean en su entrada a los electrones de la materia en las celdas, produciendo una corriente eléctrica, esta es transportada a lo largo del cableado interior y unido a más placas, sumamos la corriente generada en toda esta superficie.

De aquí se desprende que la electricidad no es más que una parte de la energía que puede existir.

Aspectos sobre la producción de electricidad con paneles solares

1-Incidencia de los rayos solares

desarrollo

Vemos que en el caso vertical son más efectivos, esto pasa a mediodia en los países del Ecuador, en incidencia oblicua necesitamos más grande el panel para producir lo mismo.


2-Incidencia en las estaciones críticas

desarrollo

Vemos que en el caso vertical son más efectivos, esto pasa a mediodia en los países del Ecuador.


3-Trayectoria diaria del sol

rayos3

Cada arco decrito es un dia determinado, la incidencia de los rayos en paneles en invierno son más oblicuos aproximadamente 25º a nuestra latitud y 73º en verano,
- observar en la figura que el humano está mirando hacia el norte al estar en el hemisferio sur.


4-Incidencia de los rayos solares

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Vemos que en el caso vertical son más efectivos, esto pasa a mediodia en los países del Ecuador.


5-Palabras y tecnicismos

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¿Por donde vienen los fotones? de forma directa, difusa o reflejada.
Como anécdota paneles sensibles son capaces de excitarse y producir energía con el reflejo lunar...... con luna llena 2kWH.


6-Inclinación de la tierra

rayos5

Tomando la referencia del sol como centro y quieto, la tierra tiene 4 movimientos, los importantes son 2:

rotacion

La rotación (una vuelta completa la realiza en un día)

traslacion

La translación (desplazamiento elíptico alrededor del sol que da a un año de tiempo).


Otros son ciertos alabeos por causa de moverse y rotar:
nutacion

La precesión de los equinocios (es el giro del eje de la tierra).
y La nutación.


¿Que es una carta solar?

rayos5

Es un documento con mucha información donde se pueden consultar las posiciones del sol en un año y es por una zona de la tierra (misma latitud):

-Veremos la elevación del sol en cualquier día del año y.
-Los ángulos de salida y ocaso del sol en nuestra posición


Componentes de un sistema fotovoltaico

1-Placas Fotovoltaicas

desarrollo


La tecnología actual de los paneles fotovoltaicos se centran en cristales monocristalinos, de célula partida (menos afectación de las sombras) y PERC (optimizadores de radiación).Los policristalinos son adecuados en climas fríos.

Están por venir: Los de doble cara (ya presentes) y optimizaciones en materiales para aumentar su rendimiento (es la perovskita pero cn una evolución lenta).


2-Inversor de corriente eléctrica

inversor

Es el aparato eléctrico-electrónico que transforma la corriente contínua de placas en alterna para el consumo teniendo en cuenta que mediante comunicación del vatímetro es capaz de desviar la energía eléctrica producida a la salida de consumos y a la entrada/salida con baterías si estas existen, se dimensionan en base a los paneles instalador de entre 2,5kWH a 6 kWH


3-Baterías (LiFePh)



seo

Compuestas por la parte inteligente con comunicación con inversor (parte superior)
y las de carga, situadas debajo (módulos de 2,5kWH)


Ejemplo práctico en vivienda unifamiliar

Conexiones

seo

En esta vivienda unifamiliar se observan los componentes y su conexión a red, cuando hay sol el sistema genera hacia consumos y si hay batería, cuando no hay radiación suficiente para satisfacer los consumos el sistema toma de la distribuidora

Esquema

esquema

Todos los componentes cableados con las cajas de protección y conexión wifi para monitoreo

Aspecto de la monitorización


1/3-Sentidos de la energía

monitorización0

2/3-Lectura en un día


monitorización1



3/3-Lectura mensual del año




monitorización2


La monitorización es la visualización de todo lo que ocurre durante un período, lo normal es visualizar el día actual y observar lecturas, de esta manera se ven posibles anomalías o averías


Eficiencia enérgetica

La eficiencia o rendimiento es el cociente entre que nos da por lo que aportamos, si le damos 100W y nos devuelve 90W la eficiencia es del 90%

En nuestros consumos se encuentran habitualmente los electrodomésticos

Electrodomésticos estandars

electrodomesticos

Destacar aquí la tendencia a que en los hogares aparezcan cada día más cocinas eléctricas y calentadores a costa de eliminar el gas, tendiendo a usar sistemas ACS agua caliente sanitaria en lugar de calderas de gas o gas-oil o pelets
Cada uno lleva ya la etiqueta de eficiencia siendo los de categoría A los que tienen mejor cualificación.

(Consumos de electricidad habituales)

1/3-Bombas de calor

bombadecalor


Las calefacciones y refrigeraciones cada vez más se van migrando a la aerotermia, son sistemas eléctricos, fiables y más fácil de instalar, en este caso sería del tipo aire-aire

2/3-Aerotermia para ACS y calefacción

aerotermia

Para acondicionar con calor las viviendas, el uso de suelo radiante se convierte en un requerimiento de electricidad exigente, llegado a este punto es necesario estudiar el aislamiento de la vivienda respecto al exterior, muy sencillo el aislamiento afecta al invierno y al verano, el suelo radiante solo es interesante 3-4 meses

Además calentar 250 litros a 60º con electricidad genera un consumo alto, por lo que siendo crítico solo cabría en viviendas perfectamente acondicionadas con buenos aislamientos

En los reacondicionamientos de viviendas donde mejorar su aislamiento sea caro (habitual) se aconseja producir más calor por las bombas que estando bien dimensionadas son económicas.

3/3-Vehículo eléctrico

vehiculo

Las necesidades energéticas de los vehículos son difíciles de cubrir, si pensamos en recargar diariamente un vehículo de tipo medio, eléctrico, necesitaríamos 60kWH, esto necesitaría de 24 placas sólo para el diariamente, lo habitual es disponer de una distribuidora que permita bateria virtual, además de un sistema fotovoltaico sobre dimensionado y con bateria real

Sistemas un tanto de dudoso futuro

Colector solar: uso ACS

Con los avances de los componentes hoy en día lo acosejable es aprovechar el sistema de paneles para aplicar a consumos habituales y ACS y dejar para la calefacción para la aerotermia sencilla por bomba de calor

esquema

Sistema habitual ya con cierto desuso para calentar agua de uso ACS, agua caliente grifos y ducha

Ventajas:
Sistema adicional de generación de calor, si disponemos de pocos paneles instalados, ayudan a calentar agua sin tener que tomar energía externa o de los propios paneles


Inconvenientes:
+ Alta inversión en equipos y mantenimientos
+ instalación de tuberías intercambiador


Sin olvidarnos de la energía eólica

La energía eolica es otra fuente de producción de electricidad, pero hoy por hoy más interesante en grandes proporciones y poco habitual en uso doméstico

Energía eólica, Molinos

eolica

Hablando de los tipos hay 2, los verticales y los horizontales

Ventajas:
A falta de sol de compagina muy bien porque lo más probable es que exista aire

Inconvenientes:
+ Alta inversión en mantenimiento, la inversión del equipo puede ser algo más económica que la fotovoltaica, pero su vida util más corta.los ejes de rotación están sometidos a un desgaste permanente.
El desgaste provoca desajustes y más ruído
cuando el aire es fuerte por seguridad no pueden trabajar y esto se traduce en un paro de producción

Eólica marina


eolica

Es la eólica del futuro

Ventajas:
Aprovecha mejor las constantes corrientes del viento y son más opacas en cuanto a su imágen
Se pueden implantar más grandes y por tanto más producción.
Como anécdota a 2023 la turbina eólica más grande del mundo (18MW) fabricada por China, tiene aspas de 128m capaz de alimentar a 40.000 hogares/año, 74MillonesKH/año, ocupando una superficie de 7 campos de futbol de barrido

Inconvenientes:
+ Alta inversión.

Datos y Gráficas


No hay muchos datos actualizados a 2023 en la red pero da información interesante

Estructura instalada

estructura

Evolución de las Renovables

evolución

Renovables en España

participación

Renovables en Europa

europa

Consejos en energía



Pensar en una instalación fotovoltaica es pensar en el planeta y en futuro de vida saludable.

Las instalaciones fotovoltaicas se han de tomar como una inversión con rentabilidad a 3-6 años, pensando en que el valor de la vivienda crece automaticamente y por tanto al margen del ahorro en consumos es una inversión.

Tener en cuenta el futuro (más consumos eléctricos, aparición de vehículo eléctrico).

Posible eliminación del gas (más caro de consumos y mantenimiento).

Debe de haber:

Espacio suficiente para la instalación.

Factible en instalaciones para consumo colectivo, edificios, aunque suele ser de reparto pequeño al haber poca superficie ideal a partir de 4 placas por vecino.

Contratar una distribuidora que valore al máximo el saldo de energía teniendo en cuenta el reaprovechamiento sin periodo (pueda inyectar en invierno los excedentes del verano con su consecuente merma).

Es muy importante el estado de la edificación y estructura, si tenemos vecinos a 2 o 3 vientos tenemos una buena cobertura de eficiencia y solo tenemos una fachada a rehabilitar.
En ocasiones es preferible aumentar si se puede la potencia de instalacion que la rehabilitación ya que esta puede ser mucho más cara.

La aportación térmica de equipos de aerotermia es muy interesante, en el caso de que no sean de aire-aire hay que hacer un estudio ya que el suelo radiante y los fancoils de calefacción requieren también de una fuerte inversión, las más lógicas en en obra nueva que todo se está a tiempo de hacer.

Para hacernos a la idea de capacidades de potencia aquí van unos ejemplos:
Central nuclear de: (hay 7 operando):
Almaraz(2),Trillo,Cofrentes,Asco(2),Vandellos

Cofrentes (Valencia)............ 1.092MW
Vandellos (Tarragona) ....... 1.087MW
Trillo (Guadalajara) ............... 1.066MW

Potencia Eolica a 2023 en España ....30.108 MW
Potencia media de un generador eolico: 2,5MW