Panel II: ENERGÍA SOLAR ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA EN EDIFICIOS DE TERCIARIO E INDUSTRIAL

Membre de:

Panel II: ENERGÍA SOLAR

ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

EN EDIFICIOS DE TERCIARIO E

INDUSTRIAL

Oscar Aceves Torrents

Director Gral. de TFM ENERGIA SOLAR S.A.

Madrid, 19 de junio del 2007

Jornada

LAS ENERGÍAS RENOVABLESRetos y oportunidades para la industria

LA TECNOLOGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

• La tecnología solar fotovoltaica consiste básicamente en la transformación directa de la energía procedente de la radiación solar en electricidad.

Principios de la tecnología FV

• Sistemas conectados a red

REDINTERIOR

kWh

06385

kWh

05374

REDINTERIOR

kWh

05671

kWh

02372

VENTA EXCEDENTES

VENTATOTALIDAD

RED PÚBLICA

ONDULADOR

GENERADOR FV

CONTADORCOMPRA /VENTA

~

Instalaciones en el medio urbano

• Se tratará habitualmente de sistemas conectados a red

• El medio urbano reclama una integració formal de las instalaciones

• Se necesitan nuevos componentes que permitan la integración

Tecnologías de células fotovoltaicas

• Células fotovoltaicas y rendimiento

– Monocristalinas 16-19%

– Policristalinas 12%-14%

– Silicio amorfo 5-8%

– Otras

Módulos fotovoltaicos

• Encapsulado:

Vidrio-Plàstico Vidrio-Vidrio

• Marco <--> Laminado

• Estandard <--> Especial

Vid

re f

ron

tal

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VEV

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Vidrio-plástico Vidrio-vidrio

Módulos fotovoltaicas

Teja solar

Elementos de control solar

Muro cortina ventilado

• En comparación al muro de una sola piel, mejora:– Aislamiento térmico– Aislamiento acústico– Protección solar– Confort térmico– Eficiencia de las células

fotovoltaicas

salidaaire caliente

filtro de aire

panel aislante

cámara ventilada

persiana veneciana

doble vidrio aislante

vidrio exterior normal o

Fotovoltaico semitransparente

ventilación por efecto chimenea

o forzada

vidrio exterior fotovoltaico opaco

filtro de aire

entrada de aire

VENTAJAS

Ventajas a destacar:

-  La materia prima (silicio) es extremadamente abundante

-  La generación de electricidad es limpia, no contaminante

-  El proceso es renovable, no se agota

-  Se genera durante el día, que es cuando se consume más energía

- No presenta problemas especiales de integración en el paisaje

-  Se puede instalar en zonas urbanas, las de consumo eléctrico

- Es una tecnología muy modular, lo que permite instalaciones reducidas, más fáciles de integrar en el medio y más rápidas de ejecutar

Todo ello hace de la fotovoltaica un objeto de especial atención y promociónen el conjunto de las energías renovables.

VENTAJAS :

“La materia prima (silicio) es extremadamente abundante”

El silicio es el segundo elemento más abundante en el planeta.

Su abundancia permite un uso masivo de esta tecnología.

Las etapas de producción son:

Minas Minas de de siliciosilicio

Purificación Purificación grado grado metalúrgico metalúrgico (impureza < (impureza < 1%)1%)

Purificación Purificación grado grado semiconductor semiconductor (impureza < (impureza < 0,1%)0,1%)

FabricacióFabricación células n células FVFV

FabricacióFabricación módulos n módulos FVFV

Etapa muy intensiva en capital (sólo 5 empresas en el mundo)

y con tensiones coyunturales oferta-demanda

VENTAJAS :

“Generación durante las horas de consumo”

Producción de energía solar fotovoltaica

VENTAJAS :

“Generación durante las horas de consumo”

Qué generación sustituye?Qué CO2 ahorra?

VENTAJAS :

“Generación durante las horas de consumo”

VENTAJAS :

“Fácil integración en el entorno urbano (donde hay consumo)”

Dónde integrar FV en los edificios?

-90º

-80º

-70º

-60º

-50º

-40º

-30º

-20º

-10º0º

+10º

+20º

+30º

+40º

+50º

+60º

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0º

10º

20º

30º

40º

50º

60º

70º

80º

90º

Oest <-- Orientació respecte al Sud --> Est

Ver

tical

<--

In

clin

ació

--

> H

oritz

onta

l

Radiació anual en % sobre el màxim (Barcelona)

100%

90%

80%

70%

Radiación solar anual en % sobre el óptimo (Madrid)

Oeste Orientación respecto al Sur Este

Ve

rtic

al

I

nc

lin

ac

ión

H

ori

zon

tal

Integración en edificios

Fotovoltaica es muy fácilmente Fotovoltaica es muy fácilmente integrable en el entorno urbano y integrable en el entorno urbano y en edificios.en edificios.Cuidado! Cuidado!

USO MUY EXTENDIDOUSO MUY EXTENDIDO + + RECHAZORECHAZONO INTEGRACIÓNNO INTEGRACIÓN

Integración en edificios ?

Estructura independiente:Cubierta plana

Estructura independiente:Cubierta plana

Elemento sobrepuesto:Tejado

Elemento sobrepuesto:Tejado

Elemento sobrepuesto:Tejado

Elemento sobrepuesto:Fachada

Integrado - Revestimiento:Fachada

Integrado - Revestimiento:Cubierta

Integrado - Cerramiento:Cubierta opaca

Integrado - Cerramiento:Cubierta semitransparente

Integrado - Cerramiento:Cubierta semitransparente

Integrado - Pérgola:Cubierta semitransparente

Integrado - Pérgola:Cubierta semitransparente

Integrado - Cerramiento:Fachada semitransparente

Integrado - Cerramiento:Fachada semitransparente

Integrado - Cerramiento:Fachada semitransparente

Integrado - Cerramiento:Fachada semitransparente

Elemento de sombra: Parasol

Elemento de sombra: Parasol

Elemento de sombra: Parasol

Elemento de sombra: lama móvil

“Todo ello hace de la fotovoltaica

un objeto de especial atención y promoción

en el conjunto de las energías renovables”

42

22

24 5

0

5

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15

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25

30

35

40

45C

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Fotovoltaica <100 kW

Fotovoltaica >100 kW

Eólica Biomasa Pequeñahidráulica

Prima a las Energías Renovables

“Todo ello hace de la fotovoltaica un objeto de especial atención y promoción en el conjunto de las

energías renovables”

RD 436/04

RD 661/07

Sustituye al RD 436/04

FV<100kWp 44 céntimos

FV>100kWp 41,75 céntimos

TIPOS DE INSTALACIONES: TENDENCIAS ACTUALES

Integración arquitectónica

Cubiertas industriales

Solar doméstica

“Huerta solar”

ww ww w.w. tt ff m.esm.es

Miembro de:

Cubierta fotovoltaica híbridaen los estudios de televisión

Imagina Visual Center (Esplugues-Barcelona)

Aspectos más destacables

• El edificio dispone de la mayor cubierta acristalada ventilada y fotovoltaica de España.

• La tecnología se desarrolló a partir de la fachada fotovoltaica de la Biblioteca de Mataró, fruto del programa europeo “Solar House”.

• La cámara ventilada es más importante que nunca cuando se trata de superficies acristaladas horizontales, y más aún en la zona mediterránea.

El edificio

El proyecto arquitectónico

• El proyecto arquitectónico es obra de Patrick Genard& Associates.

• Un antiguo edificio industrial (cocinas Corberó) ha sido restaurado combinando la conservación del antiguo ladrillo con los transparentes muros de cristal.

• El edificio de “alta tecnololgía” conjuga tradición y modernidad.

Orientación/Inclinación del campo fotovoltaico

-90º

-80º

-70º

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-10º0º

+10º

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Radiació anual en % sobre el màxim (Barcelona)

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90%

80%

70%

Radiación solar anual en % sobre el óptimo (Barcelona)

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I

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Oeste Orientación respecto al Sur Este

RestaurantRestauranty Escalerasy Escaleras

OficinasOficinas

Los laminados fotovoltaicos

437 Wp

Los elementos híbridos prefabricados

Elementos híbridos prefabricados:Montaje y detalles

Obertura de la piel interior

Sección del perfil

principal

Montaje en fábrica

La cubierta fotovoltaica

La cubierta fotovoltaica

La cubierta fotovoltaica

La cubierta fotovoltaica

Campos fotovoltaicos

DESCRIPCION

Laminados fotovoltaic

os

Número de

Laminados

Area FV(m2)

Potencia FV

(kWp)

RestaurantBP Solarnova

-TFM96 377,55 42,038

EscalerasBP Solarnova

-TFM32 125,85 14,013

OficinasBP Solarnova

-TFM100 393,28 43,79

TOTALES : 228 896,68 m2 99,84 kWp

Onduladores

• 19 Onduladores INGECON SUN 5 de 5 kW cada uno,

distribuído entre las 3 fases

Producción eléctrica

Producción eléctrica

Performance Ratio: 70,8%

El sistema térmico

• El aire interior exhausto se extrae al exterior en verano, y en invierno se utiliza para reducir el consumo del sistema convencional

EXTERIOR (ambiente)

INTERIOR

• Las ventajas comparado a una cubierta acristalada normal son:– Aislamiento térmico– Aislamiento acústico– Protección solar– Comfort térmico– Eficiencia de las células FV

Ventajas del sistema

Mejores prestaciones con ventilación

  g (-)U

(W/m2/K)

Producción eléctrica

kW·h/m2/año

Área FV sobre el área del Laminado

Acristalamiento simple 0.77 5.53    

Doble acristalamiento 0.65 2.87    

CUBIERTA FV VENTILADA(sin extracción de aire)

0.12 2.06 121.96 0.858

CUBIERTA FV VENTILADA(100 kg/h)

0.11 1.84 122.57 0.858

Mejores prestaciones con ventilación

0

10

20

30

40

50

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70

80

00.7

51.5

2.25 3

3.75

4.55.2

5 66.

757.5

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10.5

11.25 12

12.7

513

.514.

25 1515.

7516

.5

17.2

5 18

18.75

19.5

20.2

5 21

21.7

522.

5

23.25 24

El gráfico muestra cómo las prestaciones térmicas (y también la El gráfico muestra cómo las prestaciones térmicas (y también la producción eléctrica) mejoran con la utilización de cámara ventilada.producción eléctrica) mejoran con la utilización de cámara ventilada.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ambiente

Celúlas FV

Doble vidrio exterior

Doble vidrio interior

80

60

30

50

40

10

70

20

0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Sistema de monitorización:www.redsolar.net

Sistema de monitorización:www.redsolar.net

Sistema de monitorización:www.redsolar.net

Sistema de monitorización:www.redsolar.net

Sistema de monitorización:Sinóptico

El edificio

Entrada principal

La cubierta semitransparente fotovoltaica

Restaurante

Restaurante: Día/Noche

Fachada externa y encuentro con la cubierta

Escaleras

Escaleras

Vista exterior de la cubierta FV

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Miembro de:

Biblioteca “Pompeu Fabra”

de Mataró (Barcelona)

Muro cortina ventilado

• En comparación al muro de una sola piel, mejora:– Aislamiento térmico– Aislamiento acústico– Protección solar– Confort térmico– Eficiencia de les células

fotovoltaicas

salida airecaliente

filtro de aire

panel aislante

cámaraventilada

persianaveneciana

doble cristalaislante

cristal exteriornormal o

fotovoltaicosemitransparente

ventilación perefecto

chimenea oforzada

cristal exteriorfotovoltaico

opaco

filtro de aire

entradaaire

Muro cortina ventilado

• Características térmicas:– Los parámetros más significativos son:

Coeficiente de aislamiento (K) Factor solar (FS)

– Ambos mejoran con ventilación– La estrategia de ventilación se decide en función de la

época del año, a fin de:

Optimizar las prestaciones Evitar les condensaciones

Muro cortina ventilado

Muro cortina ventilado

Vista interior fachada y lucernario

Lucernarios ycolector aire fachada

Montaje fachada

Muro cortina ventilado

Muro cortina ventilado

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Miembro de:

Código Técnico de la Edificación - 2006

Potencia a instalar (kWp): Coef. Zona x (A x Sup. + B)

Mínimo (Pot. Nom. Inversor) 5,0 kW

Umbral mínimo A B

Hipermercado 5.000 m2 sup. construida 0,001875 -3,12500

Multitienda y centros de ocio 3.000 m2 sup. construida 0,004688 -7,81250

Naves de almacén 10.000 m2 sup. construida 0,001406 -7,81250

Administrativos 4.000 m2 sup. construida 0,001223 1,35870

Hoteles y hostales 100 places 0,003516 -7,81250

Hospitales y Clínicas 100 llits 0,000740 3,28947

Pabellones recintos feriales 10.000 m2 sup. construida 0,001406 -7,81250

Código Técnico de la Edificación - 2006

Código Técnico de la Edificación - 2006

Potencia a instalar (kWp) Ejemplos para distintas Superfícies

Zona 3

Hipermercado 5.000 6,25 10.000 15,63 25.000 43,75 50.000 90,63

Multitienda y centros de ocio 3.000 6,25 6.000 20,32 15.000 62,51 30.000 132,83

Naves de almacén 10.000 6,25 20.000 20,31 50.000 62,49 100.000 132,79

Administrativos 4.000 6,25 8.000 11,14 20.000 25,82 40.000 50,28

Hoteles y hostales 100 10,96 200 28,57 500 80,90 1.000 168,80

Hospitales y Clínicas 100 4,28 200 7,74 500 19,32 1.000 38,10

Pabellones recintos feriales 10.000 6,25 20.000 20,31 50.000 62,49 100.000 132,79

Umbral mínimo Mínimo x 2 Mínimo x 5 Mínimo x 10

Miembro de:

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Membre de:

Bloque:

ANÁLISIS DE RIESGOS

ANÀLISI DE RIESGOS

ENERGIASOLAR

(kWh/m2)

ENERGÍAELÉCTRICA(kWh)

INGRESOSECONÓMICOS(EUROS)

VENTA DE

ENERGIA ELÈCTRIC

A

SISTEMA FOTOVOLTAI

CO

HARÀ EL SOL

PREVISTO ?

LA ENERGÍA SOLAR SE

TRANSFORMARÁ EN LA ENERGÍA

ELÉCTRICA PREVISTA?

LA ENERGÍA ELÉCTRICA SE

TRANSFORMARÁ EN LOS INGRESOS ECONÓMICOS PREVISTOS?

ENERGIASOLAR

(kWh/m2)

HARÀ EL SOL

PREVISTO ?

Datos estadísticos

ANÀLISI DE RIESGOS

RADIACIÓN SOLAR EN EUROPA

RADIACIÓN SOLAR EN LA PENÍNSULA IBÉRICA

ENERGIASOLAR

(kWh/m2)

ENERGÍAELÉCTRICA(kWh)

SISTEMA FOTOVOLTAIC

O

LA ENERGÍA SOLAR SE TRANSFORMARÁ

EN LA ENERGÍA ELÉCTRICA PREVISTA?

Vida del sistema

Mantenimento

ANÀLISI DE RIESGOS

VIDA DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO

• Módulos:

– No tienen una vida limitada

– Con los años se ven afectados por los UV y su rendimiento baja.

– Los fabricantes garantizan que en 25 años el rendimiento no bajará más de un 20% para cada módulo, lo que supone un 5% del conjunto de una instalación.

– La primera central FV de 100 kWp cumplió los 20 años con una reducción del 8% (y con tecnologia de hace 20 años).

– Actualmente se prevé que en 25 años el rendimiento global baje un 5%

MANTENIMENTO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO

• Limpieza de módulos:– Si tienen una cierta inclinación, con la lluvia se limpia

suficientemente

• Componentes eléctricos– Sin partes móviles no se desgasta

pocos problemas– Mantenimiento preventivo: una revisión al año

• Medidas contra robos

• Seguros con las coberturas:– Robo– Vandalismo– Agentes atmosfèricos– Lucro cesante– Responsabilidad civil

ENERGÍAELÉCTRICA(kWh)

INGRESOSECONÓMICOS(EUROS)

VENTA DE LA

ENERGIA ELÈCTRIC

A

LA ENERGÍA ELÉCTRICA SE

TRANSFORMARÁ EN LOS INGRESOS ECONÓMICOS PREVISTOS?

Marco tarifario

ANÀLISI DE RIESGOS

VENDER LA ELECTRICIDAD

• Real Decreto 661/2007– Obligación por parte de la compañía eléctrica de comprar

la energia FV– Posibilidad de vender la totalidad de la energía (no sólo los

excedentes)– Tarifa: 0,4400 €/kWh (hasta 100 kW) 0,4175 €/Kwh (más de 100 kW)– Garantizado para 25 años, después el 80%– Actualización de la tarifa: IPC - 0,25% hasta 2012

IPC – 0,50% en adelante• La prima no la paga ni la administración ni la compañía

eléctrica. Se obtiene del canon que se paga por la electricidad en concepto de “Diversificación: 3%”, y la parte FV es insignificante.

Miembro de:

ww ww w.w. tt ff m.esm.es