Caso Práctico Nº 1: Energía Solar Térmica

Caso Práctico Nº 1: Energía Solar Térmica

1. Según el Pliego de Condiciones Técnicas del IDAE (térmica), ¿qué condiciones deben cumplirse para que el dimensionado básico de una instalación sea adecuado?

En cualquier aplicación, debe realizarse un dimensionamiento tal que en ningún mes del año la energía producida supere el 110% de la demanda de consumo abastecida por el sistema y además no debe alcanzar el 100% en tres meses consecutivos. Para instalaciones de carácter estacional, no se tomarán en consideración los períodos de tiempo donde la demanda este por debajo de un 50 % de la media correspondiente en el resto del año^[1].

2.- En las instalaciones de ACS, ¿qué parámetros debemos tener en cuenta para calcular el consumo?

Las temperaturas para producir agua caliente sanitaria se encuentran entre los 40 y 50ºC, por lo que el uso de energía solar satisface eficazmente estas necesidades energéticas.

3.- Calcular la inclinación óptima de una instalación térmica. Los colectores se instalarán sobre el tejado de una vivienda que posee una inclinación de 40º, y está orientado 15º al oeste. No existe posibilidad de sombras porque está aislada.

El Ángulo de inclinación, β, se define como el ángulo que forma la superficie de los captadores con el plano horizontal.

Debe cumplirse que la suma de todas pérdidas por orientación, inclinación y sombras no sea superior a los valores eficientes determinados, suponiendo que se realizará una instalación mediante superposición arquitectónica y teniendo en cuenta que no se presentan sombras, las pérdidas máximas por inclinación y orientación se definen en 20%. Utilizando estos datos en la fórmula podemos encontrar la inclinación óptima (β opt).[pic 1][pic 2]

[pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

[pic 7]

20% = 100[1.2*[pic 8] (40°- β opt)^2 +3.5* [pic 9]*15°^2]

0.2 = 100[0.00012 (40°- β opt)^2 +0.007875]

0.2 = 0.012 (40°- β opt)^2+0.7875

(0.2 -0.7875)/0.012 = (40°- β opt)^2

-48.96 = (40°- β opt)^2

|-48.96| = |(40°- β opt)|^2

|6.997| = 40 - β opt

β opt = 40°- 7°

β opt =33°, como la instalación se estima por superposición arquitectónica, se utiliza el ángulo de la superficie con respecto a la horizontal, que es de 40°.

                     N[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

O                                                                E[pic 14][pic 15]

[pic 16]

                 15°[pic 17]

                          40°

                       S

4.- Beneficios medioambientales del uso de la energía solar térmica

Los principales beneficios medioambientales para considerar en el uso y generación de energía solar térmica se pueden observar en que:

1. No se requieren procesos de combustión de energéticos que provienen de carburantes fósiles, representando una disminución del uso de combustibles convencionales lo que reduce los siguientes impactos:

1. Calentamiento global
2. Niebla de invierno
3. Residuos industriales
4. Agotamiento de los recursos energéticos

1. Consecuentemente la sustitución de fuentes de energía convencionales por energía solar térmica conlleva la disminución de la cantidad de emisiones contaminantes a la atmósfera y sus fenómenos asociados, por lo que contribuye a minimizar los siguientes efectos:

1. Disminución de la capa de ozono
2. Lluvia ácida
3. Degradación de las aguas (la eutrofización)
4. Sustancias carcinógenas.
5. Niebla fotoquímica o de verano.
6. Radiactividad

Residuos radiactivos: Aquéllos que presentan trazas de radiactividad en concentraciones superiores a los valores límites establecidos. Son producidos fundamentalmente por las centrales nucleares.

5.- Conociendo los datos de la instalación térmica brindados

1. Calcular la energía anual necesaria para calentar el agua (MJ), sabiendo que:

Q=m*Ce*ΔT;

donde: m=masa del agua consumida (gr)

Ce=Calor específico del agua= 4.184(J/grºC)

ΔT=Salto de temperatura (ºC)

Temperatura de agua de servicio=constante=45ºC

NOTA: Recuerda que la densidad del agua es 1 (1kg= 1 litro)

La masa del agua puede calcularse dado que la m=ρV