Panel Solar Híbrido Última Generación

7/25/2019 Panel Solar Hbrido ltima Generacin

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Panel solar hbrido ltima generacin, produce electricidad y calorsimultanemente

Hasta ahora conocamos dos tipos de paneles solares para el aprovechamientode la energa solar, los mdulos fotovoltaicos para generar electricidad y loscolectores trmicos para calentar agua. Ambos sistemas son totalmente

diferentes e independientes.

l rendimiento de los mdulos fotovoltaicos est estrechamente ligado a la lu!"ue incide sobre ellos y a la temperatura e#istente en las clulas "ue locomponen. $omo bien se conoce, en las caractersticas de dichos paneles, lapotencia del panel est especi%cada en base a unas condiciones de pruebaestndar& 'rradiancia ())) *+m, temperatura de la clula - $, A/ (.-, etc.

stas condiciones de medida son en el laboratorio, pero en condiciones de usoreal, la temperatura en las clulas es muchsimo ms elevada 01-) $2, con locual, la e%ciencia de las mismas cae en una proporcin apro#imada de 3456).778 $, reduciendo la potencia del panel signi%cativamente 0apro#. (-82.

$on el Panel 9olar Hbrido, el calor e#istente en las clulas fotovoltaicas, "ueera un problema, es aprovechado y transferido mediante un :uidocalorportador a un acumulador solar. ;a electricidad generada se almacena enbateras.

Para qu sirve un Panel Solar Hbrido?

l Panel 9olar Hbrido tiene dos aplicaciones fundamentales "ue son&

(.6 'nstalado en edi%caciones ya sea sobre cubiertas de naves industriales,cubiertas de edi%cios o sobre el suelo, es capa! de producir energa elctricade una forma ms e%ciente "ue los mdulos convencionales, incrementando sue%ciencia . Adems, al mismo tiempo y en el mismo espacio, se produce calorpara usos industriales, sanitarios, piscinas, calefaccin, etc... es un panel solarcon cogeneracin.

l Panel 9olar Hbrido, est compuesto por clulas fotovoltaicas, dispuestassobre un absorbedor de calor< consiguiendo un mdulo compacto con entraday salida para :uido calorportador y una ca=a de cone#iones para el cableadoelctrico. #iste un espacio entre el vidrio solar y las clulas >?,con ob=eto deconseguir el efecto invernadero "ue me=ora la e%ciencia en el sistema trmico.

Qu ventajas tiene el Panel Solar Hbrido?

Algunas venta=as de este panel&

Aumento de potencia fotovoltaica 01(-82

$alentamiento de agua para usos industriales, sanitarios, calefaccin,piscinas, invernaderos, secaderos,etc...

@educcin -)8 de espacio necesario para instalar energa fotovoltaica yfototrmica.


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Prolongacin de la vida til de los mdulos, al reducir su temperatura detraba=o.

@educcin de costes para la produccin e instalacin de ambos sistemas.

n huertos solares, ms rendimiento y reduccin del tiempo de

amorti!acin. /enos residuos alcan!ado el %n de la vida til de la instalacin.

/enos impacto ambiental.

@educcin de peso sobre las cubiertas.

/e=or integracin ar"uitectnica.

/enos herra=es y puntos de ancla=e.

@educcin de huella ecolgica.

Precio inferior al de ambos paneles por separado, ya "ue compartemuchos elementos tales como& vidrio, marco, tapa trasera, etc.

La energa solar captada por el Panel Solar Hbrido, Co se reparteentre el sistea !otovoltaico " #rico?$

$omo bien es sabido, el espectro de la radiacin solar aprovechada, va desdeel infrarro=o hasta el ultravioleta. $uriosamente los mdulos fotovoltaicosfuncionan me=or en la gama alta del espectro, es decir, entorno al ultravioleta.;a radiacin infrarro=a no incrementa la produccin de electricidad, ms bien locontrario, aporta calor, "ue es un efecto negativo para la e%ciencia.

n los captadores trmicos, es precisamente el espectro entorno al infrarro=o el"ue contiene la energa "ue ser aprovechada para generar calor, mientras"ue la radiacin ultravioleta prcticamente no aporta nada.

$omo puede deducirse de este ra!onamiento, cada sistema por si soloaprovecha solo una parte del espectro, mientras "ue unidos forman uncon=unto "ue aprovecha un amplio rango de la energa "ue contiene la lu!solar.

%ealente !unciona el Panel Solar Hbrido?

9e han fabricado prototipos, veri%cando los resultados segn los criterios de lasnormas de homologacin y con instrumentos calibrados y certi%cados por

laboratorios aprobados por el A$. l analisis de resultados con%rma loanteriormente e#puesto.

&tras ventajas del panel solar 'brido

l panel solar hbrido, por su con%guracin, adems de producir agua calientesanitaria y electricidad solar con un rendimiento me=orado en un mismoespacio, presenta otras venta=as.


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ntre ellas se puede destacar la potencial reduccin de costes en comparacina si de ad"uirieran los sistemas solares fotovoltaicos y trmico por separado.Hay "ue tener en cuenta, "ue los soportes y el ancla=e del sistema hbrido sonsolo uno, por los dos "ue seran necesarios de ad"uirirlos por separado. ;omismo ocurrira con muchos de los materiales "ue conforman los panelessolares y los colectores solares.

Btra de las venta=as es la relativa a la prolongacin de la vida til del panelfotovoltaico. 3raba=ando a una temperatura ms ptima el material se degradams lentamente y es capa! de traba=ar a pleno rendimiento por ms aCos.

(plicaciones$

$omo es lgico, el panel solar hbrido es especialmente apto para los casos enlos "ue se re"uiera a la ve! a ambos tipos de aprovechamiento solar. 9inembargo tambin puede ser especialmente til cuando se re"uiera solamentela electricidad fotovoltaica, considerando "ue la parte trmica aportar uname=ora al rendimiento del panel fotovoltaico, aun"ue no se haga un uso til del

calor obtenido.

)*periento con prototipo$

Hemos tenido acceso a los resultados de una de las primeras pruebas "ue sereali!aron con uno de los primeros prototipos. n estas pruebas se evidencia elgran rendimiento del panel solar hbrido.

Para dicha prueba se emplearon paneles solares fotovoltaicos de D * depotencia y de unas dimensiones de E))# ) mm. Fno de ellos se transformopara hacerlo hbrido, mientras "ue el otro se "ued como unidad de control.

l circuito trmico contaba con una bomba de pe"ueCas dimensiones y undepsito acumulador de litros de agua. 3odo el sistema se monitori!o conunidades de medicin convenientemente testadas

3ras e#ponerlo al intenso sol del verano espaCol y de reali!ar la prueba enrepetidas ocasiones, los resultados arro=aron "ue el sistema haba entregadoun D8 ms de energa elctrica y en tan solo una hora haba calentado litros de agua a la temperatura de -7 grados centgrados. Pasados G) minutosal no haber renovacin de agua en el acumulador la refrigeracin se detuvo, ytanto el agua del depsito como el panel alcan!aron la m#ima temperatura deestancamiento DE.7 grados "ue era la misma "ue el panel de control habaalcan!ado desde el principio. n este momento el panel fotovoltaico del

sistema hbrido entreg la misma electricidad "ue el normal.Hybrid

$on este panel podr obtener energa elctrica para ba=ar su factura de la lu! ala ve! "ue tiene agua caliente gratis.


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$uando se unen dos tecnologas dentro de un solo producto y ambos dan losme=ores resultados en trminos de rendimiento y utili!acin de recursos deenerga renovable solar, son llamados hbridos.

HI@'J es la me=or e#presin de la tcnica hbrida, donde todo los

cambios pueden ser reutili!ados sin desperdicio. o todos saben "ue el calorproducido por un panel fotovoltaico durante su funcionamiento, reduce sue%ciencia de forma signi%cativa. Je hecho, durante los meses de so, la mayorade los sistemas fotovoltaicos estn siendo castigados por elsobrecalentamiento de los paneles con la consiguiente prdida de rendimientoen trminos de energa producida.

Hbrid, gracias a un :otador del intercambiador de calor especial eindependiente de los paneles solares, KcapturaK este e#ceso de calor y :uye atravs de un circuito donde lo trans%ere el :uido solar a un intercambiadorde calor. A travs de este proceso, la clula solar se mantiene a una

temperatura muy cerca del ideal para la produccin depotencia m#ima.;a energa trmica recuperada se puede utili!ar en diferentes sistemastrmicos para ahorrar energa.

HI@'J, debido a su mayor produccin de electricidad a partir de un panelfotovoltaico de igual potencia, sino "ue tambin ofrece la venta=a de sercapa!de reducir el campo solar instalado, adems de los factores no menosimportantes en un solo sistema para instalar un impactomenorfotovoltaica + trmica y por lo tanto, el medio ambiente.

;as venta=as de esta tecnologa son&

Aumento de la produccin de electricidad Produccin de agua caliente

'ntegracin de calefaccin a ba=a temperatura

$alefaccin piscinas de natacin

'ntegracin con las bombas de calor

Jescongelar y derretimiento de la nieve del invierno

nfriamiento del campo solar en las estaciones ms clidas

@educcin de costes en comparacin con un doble 0solar fotovoltaicaysolar trmica2.

;as super%cies menos y de menor impacto ambiental

/#ima seguridad durante el funcionamiento

/enos de enve=ecimiento de las clulas solares, debido a la regulacinde la temperatura.


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/e=orar el funcionamiento del inversor y la durabilidad luego aument yel rendimiento.


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Lracias a todo esto, la vida til de estos sistemas es mucho mas larga ya "uela temperatura a la "ue traba=an las clulas fotovoltaicas se mantiene a unnivel mas adecuado para su correcto funcionamiento. ;as venta=as "ue suponela instalacin de un sistema hibrido son numerosas, empe!ando por lareduccin de costes "ue se consigue al utili!ar un solo sistema en ve! de los

dos anteriormente mencionados. 3ambin ha de tenerse en cuenta el aumentode la potencia en la produccin de energa elctrica "ue se consigue 0mas deun (- 82, as como el calentamiento de agua para todo tipo de uso 0sanitaria,piscinas, calefaccin2. l espacio para instalar el sistema hibrido es obviamentemucho mas reducido "ue si se tratase de la instalacin de dos sistemas, y deigual forma es mucho mas sencilla y fcil, puesto "ue se necesitan muchosmenos herra=es y puntos de ancla=e. Por supuesto, el tiempo de amorti!acinse reduce enormemente, as como el impacto ambiental, por"ue se e#pulsanmuchos menos residuos a la atmsfera. Por ultimo, ha de tenerse en cuenta,sobre todo a la hora de instalar el sistema hibrido en una nueva edi%cacin, sufcil integracin ar"uitectnica con el con=unto.

l nico inconveniente "ue actualmente tiene el sistema hibrido, es "uetodava no se fabrica y por tanto no se comerciali!a, aun"ue ya esta registradoen la o%cina spaCola de Patentes y /arcas. sta a la espera de "ue algnfabricante de mdulos solares lo ad"uiera para su distribucin y venta, lo cualesta previsto "ue suceda en un corto periodo de tiempo.

JiseCo y construccin

@9F/


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l presente proyecto de investigacin trata sobreformulaciones tericas,diseCo, construccin y evaluacinde un sistema solar hbrido fotovoltaico +trmico 099H>?+32 para aumentar la e%ciencia de un panel fotovoltaico0>?2.;ara!n es aprovechar la energa trmica, la motivacinaparte de incrementar lae%ciencia del panel >?, esaprovechar la energa trmica para uso domestico,teniendoen cuenta el sistema de refrigeracin incorporado al panel>?.steproyecto trata sobre el diseCo, construccin yfuncionamiento del 99H >?+, seformularon modelosmatemticos de todo 99H >?+3 , se describen tambinlosmtodos e instrumentos para determinar e#perimentalmentela medicin deparmetros en el proceso de funcionamientodel 99H >?+3.Anli!ando los datosy curvas de las temperaturas enfuncin del tiempo se observo "ue mientras setenga un:uido de agua constante en el 99H >?+3, tendremosbuenarefrigeracin en el panel >? y hemos obtenido unincremento en lae%ciencia del panel >? de& , al mismotiempo se pudo aprovechar la energatrmica< llegando auna temperatura m#ima de E $ "ue es lo su%cienteparausos sanitarios, a pesar de no teniendo un buen aislamientotrmico.

'3@BJF$$'M

;a e%ciencia de los paneles fotovoltaicos 0>?2 "ue e#istenen el mercado estncomprendidos entre un () 8 a - 8,"ue comparada con la energa solar totalsolo se aprovechala cuarta parte de esta en forma de electricidad, aun masestae%ciencia se reduce cuando hay un aumento detemperatura en las celdas >?.lob=etivo general de este proyecto es aumentar lae%ciencia del panel >?, paraesto se diseCo y construyo unsistema de refrigeracin "ue utili!ara un :u=o deagua. Fnaevaluacin e#perimental nos permitir saber cunto es laenergatrmica entregada por el panel >? ba=o condicionesambientales y conaislamiento. Fn anlisis tericomatemtico de la parte trmica de todo elsistema solarhbrido >? + 3, nos permitir obtener el rendimientotrmico detodo el sistema.Fna forma de poder resolver el problema de la e%ciencia enlospaneles >? seria ubicarlos en lugares bien ventilados conuna buena velocidadde viento, otra seria acoplarle unradiador de aluminio con aletas derefrigeracin al panel >??.n ambos casos se estara desaprovechando la energatrmica. ;aidea sera construir un sistema de refrigeracin"ue nos permita aumentar lae%ciencia y a la ve! aprovecharla energa trmica< dichos paneles >? estaranmontados conun absorbedor integrado similar al "ue es utili!ado en un9istemapara calentamiento de agua con radiacin solardirecta.$ual"uier sistemabasado con la electricidad est sometido alos efectos negativos del incrementode temperatura, unsistema son los paneles >? debido a "ue tienenrelacindirecta entre la temperatura y la e%ciencia energtica. 9ibuscamos enlibros especiali!ados sobre paneles >? para darsolucin al problema de latemperatura, no se encontrninguna solucin tcnica, "ue por otra parte esinherente a lapropia energa solar. ;o "ue si recomiendan las bibliografasesubicar los paneles >? en lugares bien ventilados, estopara prevenir los efectosnegativos de la temperatura, porotra parte se est desaprovechando estaenerga trmica.$onstruir y diseCar un sistema solar >otovoltaico + trmicoen


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un solo panel es una solucin viable "ue nos permitirresolver problemas dee%ciencia elctrica del panel >? ypoder aprovechar la energa trmica.

J'9NB $B93@F$$'M J; 9'93/A 9B;A@ HOI@'JB >B3B?B;3A'$B +3@/'$B 099H >?+32

J9$@'P$'M L@A;Fn sistema solar hbrido fotovoltaico + trmico tienedos aplicaciones< unafundamental "ue es de incrementar lae%ciencia elctrica del panel >? y la otraes aprovechar laenerga trmica para usos domsticos a travs de unsistemade refrigeracin.Fn 9istema 9olar Hbrido >otovoltaico + 3rmicoconsistede una celda solar QsR, un absorbedor 0sistema derefrigeracin2 QAR< estesistema de refrigeracin esbsicamente constituido por una placa absorvedoracontubos impregnados por donde circulara agua, un :uido QfR.ste sistematambin consta de un tan"ue dealmacenamiento de agua y una bomba paradistribuir elagua.;a energa solar es recibida por el rea del panelfotovoltaicoen donde una parte de esta energa solar esaprovechada en energa elctrica y

otra atraviesa el panel >?para ser absorbido por el sistema de refrigeracin, sehanutili!ado material aislante en la parte inferior y los lados,similar a unsistema para calentamiento de agua de radiacinsolar directa, esto paradisminuir las prdidas de calor en elsistema hacia el ambiente./uchosparmetros han sido utili!ados en el diseCo delsistema >?+3& el tipo de panel>?, tipo de materialesutili!ados en el sistema de refrigeracin, el medio detraba=o0aire, agua, etc2, la inclinacin del colector con respecto a la hori!ontal,etc.

(. J'9NB $B93@F$$'M 099H >?+32(..(

$onstruccin del prototipo

9e ha utili!ado una placa absorbedora de calor "ue estunido a una tubera decobre tipo parilla, esta tubera decobre tiene una entrada y salida por dondecirculara el:uido, se utili! una pasta trmica para unir la placa con latuberaigura (.(


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Jisposicin de las tuberas de cobre y laplaca de aluminio, incorporada enelpanel >?.

>igura (.

Aislamiento en la parte posterior del todo elsistema de refrigeracin.l aislantetrmico utili!ado es una ca=a trmica similar al"ue utili!an para calentamientode agua de radiacin directa.n la entrada y salida para el :uido se haninstaladosensores de temperatura, luego se procedi a unir lastuberas de talforma "ue se tenga un circuito cerrado, antesde la entrada del :uido se haintercalado un pe"ueCa bombade circulacin para el agua, tomada de untan"ue de agua.Jicho tan"ue est colocada a una altura determinada conlocual recibe el :u=o de salida del absorbedor 0%gura (.E2. ltan"ue dealmacenamiento y los tubos de entrada y salidadel absorbedor han sidoaislados del medio ambiente y de laradiacin solar esto para evitar variacionesde temperatura, y"ue puedan falsear los resultados obtenidos en el ensayo.

>igura (.E

Jisposicin del 99H >?+3, tan"ue dealmacenamiento, la bomba de circulacinde agua y lossensores de entrada y salida del :u=o.

;os paneles fotovoltaicos presentan una desventa=a& cuanto ms se calientanmenos producen. ste problema se hace ms patente en los meses de verano,donde un panel llega a perder un promedio de un ),-8 de e%ciencia por cadagrado "ue pase los - $ de temperatura.

a conocemos algn e=emplo de panel hbrido"ue trata de combinar los dosefectos 0trmico y fotovoltaico2 para ma#imi!ar el rendimiento de las placas.
http://www.ison21.es/2009/01/19/paneles-solares-hibridos-calor-electricidad/http://www.ison21.es/2009/01/19/paneles-solares-hibridos-calor-electricidad/


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Actualmente, la empresa 9olimpeSs, un fabricante de 3ur"ua, ofrece unospaneles solares "ue producen electricidad y agua caliente al mismo tiempo.

Al conducir el calor al agua, el panel aumenta su e%ciencia al generarelectricidad. 'gual "ue un motor de combustin interna "ue necesitarefrigerarse para funcionar, los paneles funcionan me=or con una temperatura

de servicio mucho ms ba=a. l agua caliente puede acumularse y utili!arsecon distintos %nes.

ndef se constituye en )( de la mano de tres ingenieros de Tarago!a. 'sabelLadea, Ale=andro del Amo y Lon!alo Irun estaban dispuestos a me=orar lastecnologas renovables "ue haba en el mercado. 3odos tenan sus respectivostraba=os y les estaban llegando ofertas de grandes empresas e#tran=eras, peroellos "ueran "uedarse en casa. UPor "u eso tena "ue ser incompatible con sudeseo de avan!ar en las energas verdesV ;a solucin pasaba por crear supropia empresa. Jos aCos ms tarde ya estn fabricando e instalando suprimer producto resultado de una patente& los paneles hbridos de segundageneracin comesh.

;os paneles solares hbridos producen simultneamente electricidad y agua

caliente. /ientras "ue las placas fotovoltaicas convencionales tan sloaprovechan el (-8 de la irradiacin solar "ue reciben, el resto se pierde enforma de calor. ;os paneles comesh consiguen aprovechar esas prdidasconvirtindolas en energa til. 9e presentan como una solucin muy adecuadatanto para hospitales, hoteles o instalaciones deportivas como para el hogar,ya "ue la produccin combinada de electricidad y calor en un solo panel reducelas necesidades de espacio hasta un 7)8.


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sta tecnologa hbrida no acababa de calar en el mercado. ;os emprendedores!arago!anos detectaron "ue en este tipo de paneles se producan prdidastrmicas importantes. se pusieron a traba=ar.

ndef desarroll y patent una cubierta transparente y aislante 0$3A2, "ue es laresponsable de "ue los paneles comesh estn considerados como de segunda

generacin. l sistema inyecta al producto un gas inerte "ue Wminimi!a lasprdidas trmicasX, a%rma Irun. sta me=ora se consigue con la WadecuadacombinacinX de las propiedades fsicas del gas 0viscosidad dinmica,conductividad o densidad2 "ue minimi!an las prdidas por conveccin natural.

;a empresa consigue as un aislamiento completo del panel hbrido, con lanade roca por la parte inferior y con la nueva tecnologa $3A, en la superior.Adems, la cubierta de vidrio est completamente sellada al mdulofotovoltaico mediante adhesivos resistentes a la radiacin solar y a los cambiosde temperatura. As "ue mientras los paneles hbridos convencionales ba=an elrendimiento si disminuye la temperatura e#terior por el contacto con la

cubierta, comesh se mantiene intacto.;as venta=as de comesh frente a los paneles hbridos convencionales sepueden resumir en tres. Fno, reducen un 7)8 la super%cie de captacin,produciendo electricidad y calor en un nico panel. Jos, aumenta un ()8 lageneracin de energa frente a las placas fotovoltaicas. 3res, triplica laproduccin trmica frente a los paneles solares hbridos de primera generacin.WA diferencia de los tradicionales, "ue buscan incrementar la produccinfotovoltaica, nosotros "ueremos ma#imi!ar la produccin trmicaX, seCalaIrun.

n slo dos aCos, la empresa no ha pasado desapercibida. Ha sido

seleccionada en la segunda edicin del >ondo de mprendedores de @epsol, as"ue durante dos aCos contar con el apoyo econmico y de mentori!acin dela compaCa. 3ambin ha ganado premios como el mpoYer, de la Fninuropea, y el urosolar de 9olar Jecathlon.

Ahora la =oven empresa est inmersa en la produccin de comesh. Para evitarproblemas con su puesta en marcha, ndef ha optado por convertirse eninstaladora, adems de fabricante de su tecnologa. 3ambin tiene abierta unalnea de investigacin sobre trigeneracin solar, donde estudian la posibilidadde generar fro, adems de calor y electricidad.


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A la altura del desarrollo tecnolgico "ue se encuentran los paneles solaresfotovoltaicos y trmicos, su instalacin asegura producciones de electricidad y

agua caliente sanitaria muy considerables. 9in embargo, si las limitaciones deespacio son un handicap 0algo "ue ocurre con bastante frecuencia2 nosveremos en la obligacin de tener "ue elegir entre una tecnologa u otra.

Ahora, gracias a los cada ve! ms desarrollados paneles solares hbridos,disponemos en una sola placa de energa fotovoltaica y trmica, ya "ue estospaneles producen de forma simultanea electricidad y agua caliente.

Adems, la ltima generacin de paneles hbridos, como es el caso de lospaneles $B/99, incorporan la tecnologa $3A 0$ubierta 3ransparente

Aislante2 "ue consigue recuperar el calor de la parte frontal "ue los paneleshbridos tradicionales perdan.

;as clulas solares fotovoltaicas no se calientan en e#ceso, lo "ue contribuye a"ue su durabilidad y produccin sea mayor, y el sistema de adsorcin de calor"ue se encuentra deba=o de ellas refrigerndolas, al estar aislado, garanti!a unaprovechamiento trmico ptimo. Por lo tanto, el panel est aislado tanto porun parte anterior, cmo por su parte posterior.

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