INTRODUCCIÓ

En el Sol s’estan produint constantment reaccions nuclears de fusió, que proporcionen una gran quantitat d’energia.

Esquema de les principals transformacions de l'energia solar:
3.2.jpg
La cara il·luminada de la Terra rep aproximadament 1000 W/m2
L'energia solar arriba a la Terra en forma de radiació electromagnètica.

  • 40% radiació visible que gràcies a la fotosíntesi genera l'oxigen i la biomassa.
  • 57% radiació infraroja que genera l'energia tèrmica.
  • 3% de radiació ultraviolada.
La majoria de les energies renovables i no renovables són d'origen solar.

Formes d'aprofitament de l'energia solar:

1.- Energia solar tèrmica
2.- Energia solar fotovoltaica

Energia solar tèrmica

Aprofita la fracció infraroja de la radiació solar.
  • Sistemes actius a base de captadors solars tèrmics de baixa, mitja i alta temperatura.
  • Sistemes passius aprofiten la radiació de manera natural, són el fonament de l'arquitectura bioclimàtica.

Captador solar tèrmic (aprofitament de baixa temperatura)
El captador pla és el sistema més utilitzat, aprofita l'efecte hivernacle per escalfar aigua per ús sanitari, calefacció o escalfament de piscines.
El sistema consta de :

  • Captador o col·lector solar pla.
  • Dipòsit acumulador
  • Sistema de distribució i consum
3.16.jpg

El funcionament d'aquest dispositiu es basa en l'efecte hivernacle; el vidre permet el pas de la radiació, però impedeix que la radiació emesa per la placa calenta s'escapi cap a fora.
Amb aquests captadors s'aconsegueix elevar la temperatura del fluid sins a 60º o 70ºC.

El sistema pot ser per circuit obert s'escalfa directament l'aigua de consum i circuit tancat on l'aigua de consum s'escalfa indirectament per mitja d'un intercanviador de calor.
solar_tèrmica.JPG
3.13.jpg
Sistemes passius
L'arquitectura bioclimàtica busca el confort i l'estalvi energètic mitjançant la millor orientació de l'edifici i la disposició d'elements arquitectònics per aprofitar al màxim la radiació solar per escalfar i generar una ventilació forçada de l'edifici.





Sistemes actius

La finalitat del sistemes actius és aconseguir aigua calenta sanitària i de calefacció.
A la coberta de l'edifici s'instal·len col·lectors que escalfen el fluid que corre per un circuit tancat. A l'intercanviador de calor es transfereix la calor acumulada pel fluid a l'aigua que s'usarà a l'habitatge.



3.15.jpg
3.14.jpg















Circuit obert amb circulació natural Circuit tancat amb circulació forçada
Rendiment energètic

La rendibilitat d'aquest tipus d'instal·lacions és escassa per dues raons:
  • Una part de l'energia captada es perd en el col·lector mateix, malgrat el seu aïllament tèrmic.
  • La necessitat d'aigua calenta domèstica i de calefacció és més gran com més petita és la radiació solar. És a dir, en zones de clima fred, l'escassa insolació exigeix la utilització de fonts d'energia auxiliars.

Energia solar tèrmica de mitja i alta temperatura

Són sistemes on la radiació solar és concentrada amb la finalitat d'aconseguir altes temperatures. Aquests sistemes permeten generar el vapor que acciona el turboalternador i per tant generar electricitat. Un dels elements característics de aquest sistemes són els heliòstats, miralls orientables capaços de seguir el moviment del sol.
heliostat.JPG


Energia solar fotovoltaica

Converteix directament la radiació solar en energia elèctrica mitjançant l'utilització de cèl·lules fotovoltaiques o cèl·lules solars.
Les cèl·lules fotovoltaiques estan constituïdes per una làmina de semiconductor normalment de silici.
Els sistemes fotovoltaics poden ser autònoms, utilitzats generalment en sistemes de baixa potència: habitatges allunyats, senyalització, enllumenat, etc.
Sistemes connectats a la xarxa elèctrica, on l'energia s'injecta total o parcialment a la xarxa elèctrica. Poden ser sistemes integrats en els edificis i on l'energia produïda satisfà part de la demanda energètica i en moment de baix consum cedeix l'energia produïda a la xarxa elèctrica.

fotovoltaica.JPG

Instal·lacions autònomes

Per a emplaçaments que no tenen accés a la xarxa elèctrica convencional, les instal·lacions fotovoltaiques autònomes són una opció per proveir el servei elèctric de manera fiable, segura i respectuosa amb el medi ambient. Aquestes instal·lacions permeten oferir un servei elèctric, tant a corrent contínua (normalment 12 a 24V) com a corrent alterna (utilitzant un inversor) equivalent al de la xarxa elèctrica de distribució pública (220V 50 Hz).
Una instal·lació fotovoltaica autònoma pot cobrir el 100% de les necessitats elèctriques d’un emplaçament, encara que pot acompanyar-se d’un sistema de suport convencional com ara un grup electrogen. Tanmateix, un consum energètic responsable per part de l’usuari és essencial per aprofitar al màxim la instal·lació solar, per això és convenient utilitzar electrodomèstics de baix consum i alt rendiment i incorporar actituds d’estalvi energètic.

Components d’una instal·lació solar fotovoltaica autònoma:

  • Camp fotovoltaic: que capta la radiació solar i la transforma en electricitat a corrent continu.
  • Bateries o acumuladors: que emmagatzemen l’energia produïda durant les hores de radiació solar, i permeten disposar-ne durant les 24 hores del dia i en dies d’escassa radiació.
  • Regulador de càrrega i bateries: és un equip electrònic encarregat de protegir les bateries de descàrregues i sobrecàrregues. En el cas de sobrecàrrega el regulador posa les plaques en curtcircuit i talla el pas de corrent a les bateries, En el cas de descàrrega avisa al consumidor amb una alarma o bé talla el subministrament si el consum continua.
  • Ondulador o inversor: transforma el corrent continu (12 o 24V) generat per la instal·lació fotovoltaica en corrent altern (220V i 50Hz) per poder utilitzar els aparells de consum.

Aplicacions

  • Electrificació d’habitatges allunyats de la xarxa elèctrica
  • Aplicacions agrícoles i ramaderes: bombejament d’aigua, sistemes de reg, il·luminació d’hivernacles i granges, etc
  • Senyalització i comunicacions: navegació aèria i marítima, senyalització de carreteres, repetidors, etc
  • Enllumenat públic: carrers, monuments, parades d’autobús, etc
  • Sistemes de depuració d’aigües

Instal·lacions connectades a la xarxa elèctrica


Una instal·lació connectada a la xarxa elèctrica és aquella que aboca l’energia que genera a la xarxa de distribució.

Components
  • Camp fotovoltaic: que capta la radiació solar i la transforma en electricitat a corrent continu.
  • Ondulador o inversor: com les plaques fotovoltaiques generen corrent i tensió contínua, s’ha de convertir en corrent alterna per poder-la abocar a la xarxa elèctrica de distribució. L’inversor és l’equip que realitza aquesta transformació.
  • Proteccions: equips que desconnecten la instal·lació en el cas de no detectar tensió a la xarxa, en el cas de pèrdua d’aïllament, o al detectar qualsevol altre funcionament. Altres proteccions, a més de les de tensió i freqüència, són els diferencials i els magnetotèrmics. Els diferencials protegeixen contra contactes directes, i els magnetotèrmics protegeixen el sistema contra sobrecàrregues, evitant així que es faci malbé el cablejat o els equips.
  • Comptadors de compra-venda: s’encarrega de quantificar l’energia bruta que s’ha abocat a la xarxa elèctrica i la que s’ha consumit en la pròpia instal·lació fotovoltaica per així, poder facturar a la companyia elèctrica l’energia neta que finalment s’ha abocat.
  • Comptador d’entrada de l’habitatge o emplaçament: comptabilitza l’energia que es consumeix a l’habitatge, local, etc independentment de la instal·lació fotovoltaica.

Rendiment energètic
Les variacions en la densitat de radiació i en la temperatura influeixen en el rendiment dels panells de forma inversa:
  • El rendiment del panell és directament proporcional a la densitat de radiació solar.
  • Un augment de la temperatura de funcionament determina una disminució del rendiment.
Actualment s'aconsegueixen rendiments que oscil·len entre el 15% i el 25 %, segons la densitat de radiació rebuda.

Beneficis

Mediambientals
  • És neta i respectuosa amb el Medi Ambient (cada kW generat evita l'emissió d'un quilo de CO2).
  • Ajuda en la lluita contra el canvi climàtic i efecte hivernacle. És inesgotable (almenys en els propers 6.000 milions d'anys
  • No disminueix la qualitat d'aire i sòls.
  • Contribueix desenvolupament sostenible
  • No contamina acústicament: les plaques solars són silencioses i d'àmplia vida útil (entre 20 i 30 anys).
Econòmics
  • Podem vendre a les elèctriques cada quilowatt-hora produït amb Solar Fotovoltaica.
  • Estalvi econòmic en la factura d'electricitat i aigua.
  • Flexibilitat en el subministrament.
  • Fomenta el desenvolupament de la Recerca, el Desenvolupament i la Innovació mitjançant millores en els sistemes actuals, desenvolupament de nous models, etc.
  • La seva implantació ofereix importants deduccions fiscals
  • Menor dependència energètica d'altres fonts d'energia.
Socials
  • Important font generadora d'ocupació: per cada 600.000 euros invertits es creen entre 4 i 6 llocs de treball.
  • Fomenta el desenvolupament rural en zones poc afavorides, el que permet crear petites empreses.

Incovenients

  • Aparició irregular del Sol.
  • No és emmagatzemable sense transformació
  • Per a la seva captació es necessiten grans superfícies.
  • Requereix un elevat cost d'instal·lació.