Energía Solar: Térmica y Fotovoltaica

Jorge Ojeda Caizaluisa

1104254774

Energía Solar: Térmica y Fotovoltaica

Resolución Casos Prácticos

Datos del Curso                                   

Curso: Master en Energías Renovables y Gestión de la Energía

Área: Energía Solar: Térmica y Fotovoltaica

Nº de ejercicios enviados: 2

Datos del Alumno

CI: 1104254774

Nombre y Apellidos: Jorge Ojeda Caizaluisa

Dirección: Caupicho, E3h y S51E

Ciudad: Quito      Provincia: Pichincha   País: Ecuador

Teléfono:+593 99 584 3410

E-mail: jorge.ojedaxp@alumni.eude.es

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?

Como parte de los requisitos mínimos, se consideran las pérdidas inferiores o iguales a 9 W/(m2A°C), de estos se toma en consideración los sistemas prefabricados y a medida, en los que se realizar una evaluación en el laboratorio de ensayo para determinar su características.

Se tiene que la acumulación solar sea igual a los datos del consumo diario y el consumo sea lo más real posible, además no se debe superar el 100% de aporte solar más de tres meses consecutivos, y en ninguno el 110%.

Para las condiciones de pérdidas por sombra la suma de orientación, inclinación y sombras, no sea superior al 15%, 30% y 50% según su relación, en este caso los captadores serán relacionados según los límites de inclinación, por pérdidas máximas respecto a la inclinación óptima. 

Por otro lado la distancia entre filas de captadores debe estar especificada para que no generen sombra entre ellos, adicionalmente la potencia térmica del intercambiador, en kcal/h, debe ser superior a 500 veces la superficie total del sistema de captación, en m2. La pérdida de carga en el diseño se mantendrá menor a 3mm c.d.a en cualquier circuito, en lo que se refiere al ensuciamiento la limpieza debe ser rápida y accesible para que no necesite ser desmontado el equipo.

Por último se debe considerar la relación del circuito primario y sistema de acumulación no tendría que disminuir la efectividad no debería ser menor que 40 W/(ºCm2).

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

En la instalación ACS por estar constituida de conjuntos de componentes encargados de realizar las funciones de captación de energía solar, transformarla directamente en energía térmica a un fluido de trabajo y almacenar esta energía, se debe tener en cuenta el tipo de instalación, parámetros de funcionamiento según el tipo y diseño del edificio, y también dependiendo de las condiciones climáticas del lugar concreto., de aquí se tiene que los valores en un sistema desciende 30% del consumo establecido, y el rendimiento baja al 15%, por lo que el costo aumenta hasta el 20%.

El consumo de ACS no está directamente relacionado con el caudal instantáneo, adicionalmente se dan los consumos diarios de ACS entre 45°C y 50°C según el sistema aplicarlo, la temperatura de referencia corresponde con la de acumulación del ACS y será la mínima habitual en los sistemas centralizados.

En resumen se debe tener los datos de volumen de agua en litros que se ha de calentar en la instalación solar por día y por metro cuadrado de área de captación, la localización del sistema temperaturas medias y radiación solar, el caudal se considerará como estándar un valor de circulación de 50 l/h-m2, las condiciones climáticas locales a lo largo del año, la inclinación y orientación del campo de captadores, la calidad de los componentes.

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.

[pic 1][pic 2]

             Figura 1                                        Figura 2

Azimut es +15°, determinamos en la figura 2 para el caso de Φ= 41°. Los puntos de intersección del límite de pérdidas del 10 %, con la recta de azimut 15°:

Inclinación máxima = 60°

Inclinación mínima = 7°

Corregimos para la latitud del lugar:

Inclinación máxima = 60 ° – (41° – 40°) = 59°

Inclinación mínima = 7 ° – (41° – 40°) = 6°, está dentro de rango

Por tanto, esta instalación, de inclinación 40°, cumple los requisitos de pérdidas por orientación e inclinación. [pic 3]

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

La energía solar térmica es una alternativa demandada para cubrir necesidades de agua caliente doméstica e industrial, esta energía limpia supone una reducción de emisiones de CO2 y una mejor calidad de vida, No emite gases perjudiciales para la salud y contribuye a la reducción gases efecto invernadero que afecten el cambio climático, no es contaminante, es una fuente de energía limpia, renovable, gratuita e inagotable, no deteriora la calidad del aire o de los suelos donde se encuentra.

Según I D.A.E., una vivienda unifamiliar con 2m2 de captadores puede evitar la emisión de 1,5 toneladas de CO2 a la atmósfera al año, y un hotel con capacidad para 400 personas y con sistemas solares térmicos evita la emisión de 128t/año de CO2, con lo que se podría ahorrar la emisión a la atmósfera de 450 millones de toneladas de CO2 al año.

Otro beneficio de la energía solar, es amigable con el medio ambiente, tiene una afectación mínima en el entorno, la energía es silenciosa evitando la contaminación auditiva.