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GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ELECTRÓNICA TUTOR: ANTONIO MONTAÑÉS Carlos Canales Ciudad GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 2 Introduccion Antecedentes Durante miles de años, el hombre ha basado su desarrollo en la utilización de fuente de energía locales, basándose en el fuego y en la fuerza animal (incluida la propia). A partir aproximadamente del año 3.000 a.c. se empieza a utilizar una fuente de energía diferente, que permite el movimiento de pequeñas embarcaciones en el Nilo sin la necesidad de efectuar un arrastre desde las orillas del río: el viento. Esta situación se mantiene estable hasta hace unos trescientos años, cuando surge la primera revolución industrial, basada esencialmente en el carbón. Así, durante los tres últimos siglos, la industrialización de todos los países del mundo se ha basado esencialmente en la combustión de carbones e hidrocarburos. La mayores exigencias de calidad de vida de los países más avanzados, ha acarreado una fuerte dependencia y consumo de estas fuentes de energía. El consumo específico (por persona) energético ha ido incrementándose exponencialmente en estos trescientos años, a la vez que lo hacía la población mundial. La consecuencia ya la conocemos: las fuentes tradicionales de energía, que necesitaron millones de años para formarse (provienen en su mayor parte de la descomposición de materia orgánica) se están agotando, y emitimos elevados niveles de contaminación a la atmósfera y los mares. La producción y consumo de energía primaria en el mundo presenta grandes desigualdades. Estas desigualdades están directamente relacionado con el desarrollo de cada país. Después de la crisis del petróleo de 1974, los países consumidores, diversificaron sus fuentes de generación e incorporaron nuevas tecnologías en la producción. Los países industrializados redujeron su dependencia del petróleo y de los recursos importados. Desde siempre, los desarrollos tecnológicos han tenido un impacto significativo en los modos de vida y en la estructura de las organizaciones sociales. El rápido desarrollo de las sociedades industriales durante el siglo XX ha estado íntimamente unido con la disponibilidad de energía a bajo precio. Ello ha modificado los modos de trabajo, de ocio y la propia estructura demográfica. Ha habido una estrecha relación entre el crecimiento económico y consumo de energía. La mitad de la población mundial actual no tiene acceso a formas comerciales de energía. El mundo se enfrenta al reto de suministrar energía a una población creciente, este incremento se localizará en los países actualmente considerados pobres. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 3 La radiación solar que recibe la Tierra supone de 15 a 20 veces la energía total contenida en todas las reservas de combustibles fósiles del mundo. Un aprovechamiento del 0,005% de la radiación anual bastaría para proporcionar toda la energía que consume el hombre. Se consideran energías renovables aquellas que tienen su origen en la radiación solar. Esto significa que, no solo es renovable la energía solar producida directamente por la radiación de la luz, sino que también son energías renovables, desencadenadas por el calentamiento de la superficie de la Tierra, la hidráulica y la eólica. Asimismo, se suelen considerar energías renovables las que aparentemente son inagotables, al estar causadas por fenómenos físicos de gran envergadura como la geotérmica y las mareas. Simultáneamente, los gobiernos de los países europeos están ampliando esta definición a aquellas energías que presentan una emisión global de CO2 nula, como son biodiesel y biomasa, y con frecuencia se confunden también estas determinadas actuaciones que conducen a un mejor aprovechamiento de los combustibles convencionales, como son la cogeneración y la utilización de gases residuales, que mejoran la eficiencia energética pero no son propiamente Energías Renovables. La energía solar, la cual nos ocupará este proyecto, es aquella que aprovecha la energía directa del sol para producir electricidad o calor. El Sol, fuente de vida y origen de las demás formas de energía que el hombre ha utilizado desde los albores de la Historia, puede satisfacer todas nuestras necesidades, si aprendemos cómo aprovechar de forma racional la luz que continuamente derrama sobre el planeta. Ha brillado en el cielo desde hace unos cinco mil millones de años, y se calcula que todavía no ha llegado ni a la mitad de su existencia. Durante el presente año, el Sol arrojará sobre la Tierra cuatro mil veces más energía que la que vamos a consumir. España, por su privilegiada situación y climatología, se ve particularmente favorecida respecto al resto de los países de Europa, ya que sobre cada metro cuadrado de su suelo inciden al año unos 1.500 kilovatios-hora de energía. Esta energía puede aprovecharse directamente, o bien ser convertida en otras formas útiles como, por ejemplo, en electricidad. No sería racional no intentar aprovechar, por todos los medios técnicamente posibles, esta fuente energética gratuita, limpia e inagotable, que puede liberarnos definitivamente de la dependencia del petróleo o de otras alternativas poco seguras o, simplemente, contaminantes. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 4 Energía solar fotovoltaica conceptos básicos La conversión fotovoltaica se basa en el efecto fotoeléctrico, es decir, en la conversión de la energía lumínica proveniente del sol en energía eléctrica. Para llevar a cabo esta conversión se utilizan unos dispositivos denominados células solares, constituidos por materiales semiconductores en los que artificialmente se ha creado un campo eléctrico constante. El material más utilizado es el Silicio Estas células conectadas en serie o paralelo forman un panel solar encargado de suministrar la tensión y la corriente que se ajuste a la demanda La tecnología fotovoltaica convierte directamente la radiación procedente del Sol en electricidad. La energía que nos regala el Sol es limpia, renovable y tan abundante que la cantidad que recibe la Tierra en 30 minutos es equivalente a toda la energía eléctrica consumida por la humanidad en un año. Una instalación de tecnología fotovoltaica se caracteriza por su simplicidad, silencio, larga duración, requerir muy poco mantenimiento y tener una elevada fiabilidad. La tecnología fotovoltaica tiene el valor añadido de generar puestos de trabajo y emplear recursos autóctonos, disminuyendo la dependencia energética del exterior, y de utilizar una fuente de energía inagotable: el Sol. La corriente eléctrica continua que proporcionan los paneles fotovoltaicos se puede transformar en corriente alterna e inyectar en la red eléctrica, operación que es muy rentable económicamente y que está garantizada por ley, o bien utilizarla para el consumo propio en lugares donde no llega el suministro de las compañías eléctricas. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 5 La Energía Solar Fotovoltaica presenta unas características que la hacen una de las energías renovables más atractivas: Simplicidad y modularidad: La configuración de diseño de la instalación, la ampliación de potencia y la reparación en alguno de sus componentes es rápida y adaptable. Fiabilidad: Las placas fotovoltaicas funcionan durante más de veinte años sin ningún mantenimiento. Los reguladores de carga y los onduladores tienen al menos diez años de vida útil y las baterías requieren un simple pero regular mantenimiento, y efectuar su reposición aproximadamente a los diez años según la tecnología y el rigor de utilización. No necesita suministro exterior (combustible), y es inagotable a escala humana. No es contaminante: La generación de electricidad en centrales térmicas (carbón, gas, gasoil) emite grandes cantidades de gases y partículas contaminantes y desencadenantes del efecto invernadero. Por otro lado, las centrales nucleares generan residuos radiactivos difíciles de almacenar de forma segura. No necesita agua para la generación de electricidad: A diferencia de las centrales térmicas, nucleares e hidroeléctricas, los sistemas fotovoltaicos no necesitan agua para su funcionamiento, siendo un bien cada vez más escaso en muchas regiones del planeta. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 6 No se necesitan grandes cantidades de terreno: Hay que tener en cuenta que con la generación masiva en edificios, esa superficie podría estar constituida por los propios tejados de las viviendas. El impacto paisajístico es mínimo: La integración en edificios evita el impacto paisajístico propio de otras energías. Ausencia de ruidos en los procesos energéticos. Llega a todas partes: Esta característica es muy importante, ya que una elevada proporción de la población mundial sigue sin disfrutar de la electricidad. Las instalaciones fotovoltaicas autónomas son fiables y relativamente fáciles de instalar y mantener. El inconveniente está en los elevados precios, aunque económicamente suele ser más rentable que instalar una línea eléctrica. Es ideal para ciertas aplicaciones: Electrificación de viviendas rurales, Bombeo de agua, Antenas de telecomunicaciones, Señalización y balizamiento, Industrias agroganaderas… Contribuye eficazmente a la reducción de emisiones de CO2: GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 7 Cada kWh generado con energía solar fotovoltaica evita la emisión a la atmósfera de proximadamente un kilo de CO2, en el caso de comparar con generación eléctrica con carbón, o aproximadamente 400 gramos de CO2 en el caso de comparar con generación eléctrica con gas natural. Una vivienda unifamiliar con una potencia instalada en su tejado de 5 kWp puede evitar anualmente 1,9 t de CO2 al año, considerando generación eléctrica con central de ciclo combinado de gas natural. Una planta solar, con seguimiento y baja concentración, de 1.200 KWp puede evitar anualmente 818 t de CO2. Fuentes de energía no renovables Son fuentes de energía no renovables : Carbón.- Combustible fósil, formado por la acumulación de vegetales durante el Periodo Carbonífero de la Era Primaria de nuestro planeta. Estos vegetales a lo largo del tiempo han sufrido el encierro en el subsuelo terrestre, experimentando cambios de presión y temperatura lo que ha posibilitado la acción de reacciones químicas que los han transformado en variados tipos de carbón mineral. Petróleo.- Es un aceite natural de origen mineral constituido por una mezcla de hidrocarburos. Estos hidrocarburos se producen por antiguos restos de organismos vegetales, organismos acuáticos y organismos vivos depositados, en el transcurso de miles de años, en las profundidades de la corteza terrestre en forma de sedimento. Gas Natural.- Es una mezcla de gases combustibles depositados en forma natural en el subsuelo de la Tierra y que poseen un gran poder calorífico. En ocasiones los yacimientos de gas natural GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 8 están acompañados por yacimientos de petróleo. El principal componente del gas natural es el metano y en menor proporción los gases de etano, propano y butano. Energía Geotérmica.- Energía contenida también en el interior de la Tierra en forma de gases. Al ser extraída se presenta en forma de gases de alta temperatura (fumarolas), en forma de vapor y agua hirviendo y en forma de agua caliente (fuentes termales). Energía Nuclear.- Es aquella asociada a la interacción (enlace, configuración, posición) de las partículas en el núcleo atómico. Se libera como resultado de una reacción nuclear. Las dos más significativas de las reacciones nucleares en cuanto a producción de energía son: la reacción de Fisión Nuclear (división de los núcleos atómicos pesados) y la reacción de Fusión Nuclear (unión de núcleos atómicos livianos). En las reacciones nucleares se libera una gran cantidad de energía, debido a que parte de la masa de las partículas involucradas en el proceso, se transforma directamente en energía. Lo anterior se puede explicar en base a la relación Masa-Energía, producto de la genialidad del gran físico Albert Einstein. En relación a la liberación de energía, una reacción nuclear es un millar de veces más energética que una reacción química, por ejemplo, la generada por la combustión del combustible fósil del metano. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 9 Fisión Nuclear.- Es una reacción nuclear que tiene lugar por la rotura de un núcleo pesado al ser bombardeado por neutrones de cierta velocidad. A raíz de esta división el núcleo se separa en dos fragmentos acompañado de una emisión de radiación, liberación de 2 ó 3 nuevos neutrones y de una gran cantidad de energía que se transforma finalmente en calor. Los neutrones que se producen por fisión, al disminuir su energía, alcanzan las condiciones para fisionar otros núcleos pesados, generando una Reacción Nuclear en Cadena. Cabe señalar, que los núcleos atómicos utilizados son de Uranio – 235. El proceso de la fisión permite el funcionamiento de los Reactores Nucleares que actualmente operan en el mundo. Fusión Nuclear.- La fusión nuclear ocurre cuando dos núcleos atómicos muy livianos se unen, formando un núcleo atómico más pesado con mayor estabilidad. Estas reacciones liberan energías tan elevadas que en la actualidad se estudian formas adecuadas para mantener la estabilidad y confinamiento de las reacciones. Fuentes de energía renovables Son fuentes de energía renovables: Energía Hidráulica.- Es un tipo de energía mecánica. Por ejemplo, la energía obtenida de los movimientos de las aguas de un río. El agua tiene una importante cantidad de energía potencial, el agua cae a través de ductos, transformando la energía potencial en energía cinética. Este movimiento se aprovecha para accionar turbinas generadoras de electricidad (Centrales Hidroeléctricas). Energía Solar.- Llega a la Tierra proveniente de la estrella más cercana a nuestro planeta: El Sol. Esta energía abarca un amplio espectro de Radiación Electromagnética, donde la luz solar es la parte visible de tal espectro. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 16 El aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica. Aplicaciones En una primera gran división las instalaciones fotovoltaicas se pueden clasificar en dos grandes grupos: Instalaciones aisladas de la red eléctrica. Instalaciones conectadas a la red eléctrica. En el primer tipo, la energía generada a partir de la conversión fotovoltaica se utiliza para cubrir pequeños consumos eléctricos en el mismo lugar donde se produce la demanda. Es el caso de aplicaciones como la electrificación de: - viviendas alejadas de la red eléctrica convencional, básicamente electrificación rural; - servicios y alumbrado público: iluminación pública mediante farolas autónomas de parques, calles, monumentos, paradas de autobuses, refugios de montaña, alumbrado de vallas publicitarias, etc. Con la alimentación fotovoltaica de luminarias se evita la realización de zanjas, canalizaciones, necesidad de adquirir derechos de paso, conexión a red eléctrica, etc. - aplicaciones agrícolas y de ganado: bombeo de agua, sistemas de riego, iluminación de invernaderos y granjas, suministro a sistemas de ordeño, refrigeración, depuración de aguas, etc.; - señalización y comunicaciones: navegación aérea (señales de altura, señalización de pistas) y marítima (faros, boyas), señalización de carreteras, vías de ferrocarril, repetidores y reemisores de radio y televisión y telefonía, cabinas telefónicas aisladas con recepción a través de satélite o de repetidores, sistemas remotos de control y medida, estaciones de tomas de datos, equipos sismológicos, estaciones meteorológicas, dispositivos de señalización y alarma, etc. El balizamiento es una de las aplicaciones más extendida, lo que demuestra la alta fiabilidad de estos equipos. Por su parte, en las instalaciones repetidoras, su ubicación generalmente en zonas de difícil acceso obligaban a frecuentes visitas para hacer el cambio de acumuladores y la vida media de éstos se veía limitada al trabajar con ciclos de descarga muy acentuados. En cuanto a las instalaciones conectadas a la red se pueden encontrar dos casos: centrales fotovoltaicas, (en las que la energía eléctrica generada se entrega directamente a la red eléctrica, GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 17 como en otra central convencional de generación eléctrica) y sistemas fotovoltaicos en edificios o industrias, conectados a la red eléctrica, en los que una parte de la energía generada se invierte en el mismo autoconsumo del edificio, mientras que la energía excedente se entrega a la red eléctrica. También es posible entregar toda la energía a la red; el usuario recibirá entonces la energía eléctrica de la red, de la misma manera que cualquier otro abonado al suministro GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 18 El efecto fotoeléctrico Introducción al efecto fotoeléctrico Los fotones tienen una energía característica determinada por la longitud de onda de la luz. Si un electrón absorbe energía de un fotón y tiene mayor energía que la necesaria para salir del material y que su velocidad está bien dirigida hacia la superficie, entonces el electrón puede ser extraído del material. Si la energía del fotón es demasiado pequeña, el electrón es incapaz de escapar de la superficie del material. Los cambios en la intensidad de la luz no cambian la energía de sus fotones, tan sólo el número de electrones que pueden escapar de dicha superficie y por lo tanto la energía de los electrones emitidos no depende de la intensidad de la luz incidente, sino de la frecuencia de la radiación que le llega. Si el fotón es absorbido parte de la energía se utiliza para liberarlo del átomo y el resto contribuye a dotar de energía cinética a la partícula libre. En principio, todos los electrones son susceptibles de ser emitidos por efecto fotoeléctrico. En realidad los que más salen son los que necesitan menos energía para salir y, de ellos, los más numerosos. En un aislante (dieléctrico), los electrones más energéticos se encuentran en la banda de valencia. En un metal, los electrones más energéticos están en la banda de conducción. En un semiconductor de tipo N, son los electrones de la banda de conducción que son los más energéticos. En un semiconductor de tipo P también, pero hay muy pocos en la banda de conducción. Así que en ese tipo de semiconductor hay que ir a buscar los electrones de la banda de valencia. A la temperatura ambiente, los electrones más energéticos se encuentran cerca del nivel de Fermi(salvo en los semiconductores intrínsecas en los cuales no hay electrones cerca del nivel de Fermi). La energía que hay que dar a un electrón para llevarlo desde el nivel de Fermi hasta el exterior del material se llama función trabajo, y la frecuencia mínima necesaria para que un electrón escape del metal recibe el nombre de frecuencia umbral. El valor de esa energía es muy variable y depende del material, estado cristalino y, sobre todo de las últimas capas atómicas GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 19 que recubren la superficie del material. Los metales alcalinos (sodio, calcio, cesio, etc.) presentan las más bajas funciones de trabajo. Aun es necesario que las superficies estén limpias al nivel atómico. Una de la más grandes dificultades de las experiencias de Millikan era que había que fabricar las superficies de metal en el vacío Historia del efecto fotovoltaico Del punto de partida… a la primera célula de silicio 1839 El punto de partida se considera a Edmund Bequerel, un físico francés descubriendo el efecto fotovoltaico cuando experimentaba con dos electrodos metálicos en una solución conductora, y apreció un aumento de la generación eléctrica con la luz. 1873 Willoughby Smith descubre el efecto fotovoltaico en sólidos, en el selenio 1877 W.G.Adams y R.E.Day producen la primera célula fotovoltaica de selenio 1904 Albert Einstein publica su artículo sobre el efecto fotovoltaico, al mismo tiempo que un artículo sobre la teoría de la relatividad 1921 Einstein gana el premio Nobel por sus teorías de 1904 explicando el efecto fotovoltaico (recibe el premio y lee el discurso en Gotemburgo- Suecia, en 1923) 1954 Los investigadores D.M.Chaplin, C.S. Fuller y G.L.Pearson de los Laboratorios Bell en Murray Hill, New Jersey, producen la primera célula de silicio, publican en el artículo “A New Silicon p-n junction Photocell for converting Solar Radiation into Electrical Power”, y hacen su presentación oficial en Washington (26 abril). 1955 Se le asigna a la industria americana la tarea de producir elementos solares fotovoltaicos para aplicaciones espaciales. Hoffman Electronic, empresa de Illinois (EE.UU.) ofrece células del 3% de 14mW a 1.500 $/Wp) GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 20 1957 Hoffman Electronic alcanza el 8 % de rendimiento en sus células 1958 El 17 de marzo se lanza el Vanguard I, el primer satélite alimentado con energía solar fotovoltaica. El satélite lleva 0,1W superficie aproximada de 100 cm2, para alimentar un transmisor de respaldo de 5 mW, que estuvo operativo 8 años. La Unión Soviética, muestra en la exposición Universal de Bruselas sus células fotovoltaicas con tecnología de silicio. 1959 Hoffman Electronic alcanza el 10 % de rendimiento en sus células comerciales. 1962 Se lanza el primer satélite comercial de telecomunicaciones, el Telstar, con una potencia fotovoltaica de 14W 1963 Sharp consigue una forma práctica de producir módulos de silicio; en Japón se instala un sistema de 242W en un faro, el mas grande en aquellos tiempos. 1964 El navío espacial Nimbus se lanza con 470W de paneles fotovoltaicos 1966 El observatorio astronómico espacial lleva 1kW de paneles solares. 1977 La producción de paneles solares fotovoltaicos en el mundo es de 500 kW 1980 ARCO Solar (después Siemens, después Shell Solar) es la primera empresa con una producción industrial de 1 MW de módulos al año; BP entra en el mercado fotovoltaico este año. Los últimos 20 años. Desarrollo sostenido 1983 La producción mundial excede los 20 MW 1994 Se celebra la primera Conferencia Mundial fotovoltaica en Hawai 1998 Se celebra la segunda Conferencia Mundial fotovoltaica en Viena GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 21 Se alcanza un total de 1000 MWp de sistemas fotovoltaicas instalados. 2002 Se producen más de 500 MWp de generadores fotovoltaicos en un año. 2003 Se celebra la tercera Conferencia Mundial fotovoltaica en Japón y continúa el desarrollo sostenido , al contar con el apoyo de la sociedad y las administraciones de los países desarrollados. Explicación del efecto fotoeléctrico Los fotones del haz de luz tienen una energía característica determinada por la frecuencia de la luz. En el proceso de fotoemisión, si un electrón absorbe la energía de un fotón y éste último tiene más energía que la función trabajo, el electrón es arrancado del material. Si la energía del fotón es demasiado baja, el electrón no puede escapar de la superficie del material. Aumentar la energía del haz no cambia la energía de los fotones constituyentes, solo cambia el número de fotones. En consecuencia, la energía de los fotones emitidos no depende de la intensidad de la luz, sino de la energía de los fotones individuales. Los electrones pueden absorber energía de los fotones cuando son irradiados, pero siguiendo un principio de “todo o nada”. Toda la energía de un fotón debe ser absorbida y utilizada para liberar un electrón de un enlace atómico, o sino la energía es re-emitida. Si la energía del fotón es absorbida, una parte libera al electrón del átomo y el resto contribuye a la energía cinética del electrón como una partícula libre. Einstein no se proponía estudiar las causas del efecto, en el que los electrones de ciertos metales a causa de una radiación luminosa podían abandonar el metal con energía cinética. Tan solo intentaba explicar el comportamiento de la radiación, que obedecía a la intensidad de la radiación incidente, el ver la cantidad de electrones que abandonaba el metal y a la frecuencia de la misma, en cuanto a la energía que impulsaba a dichas partículas. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 22 Leyes de emisión fotoeléctrica 1. Para un metal y una frecuencia de radiación incidente dados, la cantidad de fotoelectrones emitidos es directamente proporcional a la intensidad de luz incidente. 2. Para cada metal dado, existe una cierta frecuencia mínima de radiación incidente debajo de la cual ningún fotoelectrón puede ser emitido. Esta frecuencia se llama frecuencia de corte. 3. Por encima de la frecuencia de corte, la energía cinética máxima del fotoelectrón emitido es independiente de la intensidad de la luz incidente, pero depende de la frecuencia de la luz incidente. 4. El tiempo de retraso entre la incidencia de la radiación y la emisión del fotoelectrón es muy pequeña, menos que 10-9 segundos. Breve introducción sobre la física de los semiconductores 1. Para un metal y una frecuencia de radiación incidente dados, la cantidad de fotoelectrones emitidos es directamente proporcional a la intensidad de luz incidente. 2. Para cada metal dado, existe una cierta frecuencia mínima de radiación incidente debajo de la cual ningún fotoelectrón puede ser emitido. Esta frecuencia se llama frecuencia de corte. 3. Por encima de la frecuencia de corte, la energía cinética máxima del fotoelectrón emitido es independiente de la intensidad de la luz incidente, pero depende de la frecuencia de la luz incidente. 4. El tiempo de retraso entre la incidencia de la radiación y la emisión del fotoelectrón es muy pequeña, menos que 10-9 segundos. Aplicaciones del efecto fotovoltaico Los sistemas fotovoltaicos se pueden clasificar como autónomos o conectados a la red eléctrica, o según el tipo de aplicación como: GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 23 · Electrificación rural (lugares de difícil emplazamiento y acceso, viviendas de uso temporal, refugios de montaña). · Electrificación urbana (alumbrado de vías urbanas y de edificios públicos como museos o colegios). · Electrificación doméstica (todo uso eléctrico en viviendas unifamiliares, comunidades y cooperativas). · Telecomunicaciones terrestres (telefonía terrestre y móvil, comunicación para navegación aérea y marítima, repetidores y reemisores de radio y televisión, radioteléfonos…). · Telecomunicaciones espaciales (los paneles solares de los satélites les dan una autonomía indefinida). · Seguridad y señalización (dispositivos de alarma, señalización, faros, pasos de trenes, aeropuertos, autopistas…). GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 24 Conceptos fundamentales sobre energía solar fotovoltaica La naturaleza de la energía solar La energía recibida del sol, al atravesar la atmósfera de la Tierra calienta el vapor de agua en unas zonas de la atmósfera más que otras, provocando alteraciones en la densidad de los gases y, por consiguiente desequilibrios que causan la circulación atmosférica. Esta energía produce la temperatura en la superficie terrestre y el efecto de la atmósfera es aumentarla por efecto invernadero y mitigar la diferencia de temperaturas entre el día y la noche y entre el polo y el ecuador. La mayor parte de la energía utilizada por los seres vivos procede del Sol, las plantas la absorben directamente y realizan la fotosíntesis, los herbívoros absorben indirectamente una pequeña cantidad de esta energía comiendo las plantas, y los carnívoros absorben indirectamente una cantidad más pequeña comiendo a los herbívoros. La mayoría de las fuentes de energía usadas por el hombre derivan indirectamente del Sol. Los combustibles fósiles preservan energía solar capturada hace millones de años mediante fotosíntesis, la energía hidroeléctrica usa la energía potencial del agua que se condensó en altura después de haberse evaporado por el calor del Sol, etc. La medición de la energía del sol. La constante solar La constante solar es la cantidad de energía recibida en forma de radiación solar por unidad de tiempo y unidad de superficie, medida en la parte externa de la atmósfera en un plano perpendicular a los rayos. Los resultados de su medición por satélites indican un valor promedio de 1366 W/m². Para calcular la constante solar basta con dividir el flujo energético que sale del sol por la relación de áreas entre la superficie del Sol ( radio solar ) y el área de una esfera situada a la distancia (unidad astronómica ) del Sol. Para obtener este valor, que realmente está medido por satélites se debe usar un valor de la temperatura superficial del Sol de Ts=5776 K GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 25 Para la Tierra en su conjunto, dada su sección transversal de 127,4 millones de km², la energía es del orden de 1,74·1017 W. En realidad la «constante solar» no es propiamente una constante, pero sí un parámetro que a corto y medio plazo varía dentro de márgenes estrechos. Radiación solar terrestre La radiación solar es la energía electromagnética que mana en los procesos de fusión del hidrógeno (en átomos de helio) contenido en el sol. La energía solar que en un año llega a la tierra a través de la atmósfera es de tan sólo aproximadamente 1/3 de la energía total interceptada por la tierra fuera de la atmósfera y, de ella, el 70% cae en los mares. Sin embargo, la energía que queda, que en un año cae sobre la tierra firme, es igual a varios miles de veces el consumo total energético mundial actual. La radiación solar (flujo solar o densidad de potencia de la radiación solar) recogida fuera de la atmósfera sobre una superficie perpendicular a los rayos solares es conocida como constante solar y es igual a 1353 W/h, variable durante el año un 3% a causa de la elipticidad de la órbita terrestre. El valor máximo medido sobre la superficie terrestre es, en cambio, de aproximadamente1000 watios por metro cuadrado, en condiciones óptimas de sol a mediodía y en un día de verano despejado. La radiación solar que llega a la superficie terrestre puede ser directa o dispersa. Mientras la radiación directa incide sobre cualquier superficie con un único y preciso ángulo de incidencia, la dispersa cae en esa superficie con varios ángulos. Es necesario recordar que cuando la radiación directa no puede dar a una superficie a causa de la presencia de un obstáculo, el área en sombra no se encuentra completamente a oscuras gracias a la contribución de la radiación dispersa. Esta observación tiene importancia técnica para los dispositivos fotovoltaicos, que pueden funcionar incluso solamente con radiación dispersa. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 32 Los componentes de los sistemas fotovoltaicos Celulas solares La conversión fotovoltaica se basa en el efecto fotoeléctrico, es decir, en la conversión de la energía lumínica proveniente del sol en energía eléctrica. Para llevar a cabo esta conversión se utilizan unos dispositivos denominados células solares, constituidos por materiales semiconductores en los que artificialmente se ha creado un campo eléctrico constante (mediante una unión p-n). Cuando sobre un semiconductor incide una radiación luminosa con energía suficiente para romper los enlaces de los electrones de valencia y generar pares electrón-hueco, la existencia de una unión p-n separa dichos pares, afluyendo electrones a la zona n y huecos a la zona p, creando en resumen una corriente eléctrica que atraviesa la unión desde la zona n a la p, y que puede ser entregada a un circuito exterior (saliendo por la zona p y entrando por la n). De esta manera, cuando se expone una célula solar a la luz del sol se hace posible la circulación de electrones y la aparición de corriente eléctrica entre las dos caras de la célula. Fabricación A partir de las rocas ricas en cuarzo, por ejemplo cuarcita se obtiene silicio de alta pureza (de alrededor del 99%) y se funde. Una vez fundido se inicia la cristalización, resultando, si el tiempo es suficiente, lingotes de silicio cristalino El proceso de corte es muy importante ya que puede suponer pérdidas de hasta el 50% de material. Tras el proceso de corte se procede al decapado, que consiste en eliminar las irregularidades y defectos debidos al corte, así como los restos de polvo o virutas que pudiera haber. Una vez limpia se le realiza un tratamiento antirreflectante para obtener una superficie que absorba más eficientemente la radiación solar. Formación de la unión p-n mediante la deposición de varios materiales (boro y fósforo GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 33 generalmente), y su integración en la estructura de silicio cristalino. Finalmente provee a la célula de contactos eléctricos adecuados. Tipos Silicio Monocristalino: material de silicio caracterizado por una disposición ordenada y periódica de átomo, de forma que solo tiene una orientación cristalina, es decir, todos los átomos están dispuestos simétricamente. sc-Si (single crystal).Presentan un color azulado oscuro y con un cierto brillo metálico. Alcanzan rendimientos de hasta el 17%. Silicio policristalino: silicio depositado sobre otro sustrato, como una capa de10-30 micrómetros y tamaño de grano entre 1 micrómtero y 1 mm. Las direcciones de alineación van cambiando cada cierto tiempo durante el proceso de deposición. Alcanzan rendimientos de hasta el 12%. Silicio amorfo: compuesto hidrogenado de silicio, no cristalino, depositado sobre otra sustancia con un espesor del orden de 1 micrometro. am-Si, o am-Si:H No existe estructura cristalina ordenada, y el silicio se ha depositado sobre un soporte transparente en forma de una capa fina. Presentan un color marrón y gris oscuro.Las células de silicio amorfo (no cristalino) parecen tener unas perspectivas de futuro muy esperanzadoras. Esta tecnología permite disponer de células de muy delgado espesor y fabricación más simple y barata, aunque con eficiencia del 6- 8%. Su principal campo de aplicación en la actualidad se encuentra en la alimentación de relojes, calculadoras, etc. Son muy adecuadas para confección de módulos semitransparentes empleados en algunas instalaciones integradas en edificios. Módulos fotovoltaicos Conjunto completo, medioambientalmente protegido, de células interconectadas. En general las células tienen potencias nominales próximas a 1Wp, lo que quiere decir que con una radiación de 1000W/m2 proporcionan valores de tensión de unos 0,5 V y una corriente de unos dos amperios. Para obtener potencias utilizables para aparatos de mediana potencia, hay que unir un cierto número de células con la finalidad de obtener la tensión y la corriente requeridas. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 34 Para tener más tensión hay que conectar varias células en serie. Conectando 36 (dimensiones normales, 7.6 cm de diámetro) se obtienen 18 V, tensión suficiente para hacer funcionar equipos a 12V, incluso con iluminaciones mucho menores de 1kW/m2. La unidad básica de las instalaciones fotovoltaicas es, pues, la placa fotovoltaica, que contiene entre 20 y 40 células solares; estas placas se conectan entre sí en serie y/o paralelo para obtener el voltaje deseado (12V, 14V, etc.). Estas células interconectadas y montadas entre dos láminas de vidrio que las protegen de la intemperie constituyen lo que se denomina un módulo fotovoltaico. Evolución de los paneles fotovoltaicos GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 35 Regulador de carga e indicaciones Función Dispositivo encargado de proteger a la batería frente a sobrecargas y sobredescargas profundas. El regulador de tensión controla constantemente el estado de carga de las baterías y regula la intensidad de carga de las mismas para alargar su vida útil. También genera alarmas en función del estado de dicha carga. Los reguladores actuales introducen microcontroladores para la correcta gestión de un sistema fotovoltaico. Su programación elaborada permite un control capaz de adaptarse a las distintas situaciones de forma automática, permitiendo la modificación manual de sus parámetros de funcionamiento para instalaciones especiales. Incluso los hay que memorizan datos que GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 36 permiten conocer cual ha sido la evolución de la instalación durante un tiempo determinado. Para ello, consideran los valores de tensión, temperatura, intensidad de carga y descarga, y capacidad del acumulador. Existen dos tipos de reguladores de carga, los lineales y los conmutados Sistema de regulación. ¿Cómo trabajan los reguladores de carga? Regulación De La Intensidad De Carga De Las Baterías: igualación, carga profunda, flotación. IGUALACIÓN Esta respuesta del regulador permite la realización automática de cargas de igualación de los acumuladores tras un período de tiempo en el que el estado de carga ha sido bajo, reduciendo al máximo el gaseo en caso contrario. CARGA PROFUNDA Tras la igualación, el sistema de regulación permite la entrada de corriente de carga a los acumuladores sin interrupción hasta alcanzar el punto de tensión final de carga. Alcanzado dicho punto el sistema de regulación interrumpe la carga y el sistema de control pasa a la segunda fase, la flotación. Cuando se alcanza la tensión final de carga, la batería ha alcanzado un nivel de carga próximo al 90% de su capacidad, en la siguiente fase se completará la carga. CARGA FINAL Y FLOTACIÓN La carga final del acumulador se realiza estableciendo una zona de actuación del sistema de regulación dentro de lo que denominamos “Banda de Flotación Dinámica”. La BFD es un rango de tensión cuyos valores máximo y mínimo se fijan entre la tensión final de carga y la tensión nominal + 10% aproximadamente. Una vez alcanzado el valor de voltaje de plena carga de la batería, el regulador inyecta una corriente pequeña para mantenerla a plena carga, esto es, inyecta la corriente de flotación. Esta corriente se encarga por tanto de mantener la batería a plena carga y cuando no se consuma energía se emplea en compensar la Autodescarga de las baterías. Indicadores De Estado: Desconexión Del Consumo Por Baja Tensión De Baterías, Alarmas De Señalización GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 37 DESCONEXIÓN DEL CONSUMO POR BAJA TENSIÓN DE BATERÍA La desconexión de la salida de consumo por baja tensión de batería indica una situación de descarga del acumulador próxima al 70% de su capacidad nominal. Si la tensión de la batería disminuye por debajo del valor de tensión de maniobra de desconexión de consumo durante más de un tiempo establecido, se desconecta el consumo. Esto es para evitar que una sobrecarga puntual de corta duración desactive el consumo. Tensión de desconexión del consumo: tensión de la batería a partir de la cual se desconectan las cargas de consumo. ALARMA POR BAJA TENSIÓN DE BATERÍA La alarma por baja tensión de batería indica una situación de descarga considerable. A partir de este nivel de descarga las condiciones del acumulador comienzan a ser comprometidas desde el punto de vista de la descarga y del mantenimiento de la tensión de salida frente a intensidades elevadas. Esta alarma está en función del valor de la tensión de desconexión de consumo (siempre se encontrará 0,05 volt/elem. por encima). En el regulador DSD, Si la tensión de la batería disminuye por debajo del valor de la alarma durante más de 10segundos aprox. se desconecta el consumo. El regulador entra entonces en la fase de igualación y el consumo no se restaurará hasta que la batería no alcance media carga. Además, incluye una señal acústica para señalizar la batería baja PROTECCIONES TIPICAS Contra sobrecarga temporizada en consumo Contra sobretensiones en paneles, baterías y consumo. Contra desconexión de batería. INDICADORES DE ESTADO/ SEÑALIZADORES HABITUALES Indicadores de tensión en batería. Indicadores de fase de carga. Indicadores de sobrecarga/ cortocircuito. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 38 PARÁMETROS A CALCULAR, DIMENSIONAMIENTO Tensión nominal: la del sistema (12, 24, 48) Intensidad del regulador: la intensidad nominal de un regulador ha de ser mayor que la recibida en total del campo de paneles FV. Parámetros importantes que determinan su operación -Intensidad Máxima de Carga o de generación: Máxima intensidad de corriente procedente del campo de paneles que el regulador es capaz de admitir. -Intensidad máxima de consumo: Máxima corriente que puede pasar del sistema de regulación y control al consumo. -Voltaje final de carga: Voltaje de la batería por encima del cual se interrumpe la conexión entre el generador fotovoltaico y la batería, o reduce gradualmente la corriente media entregada por el generador fotovoltaico (I flotación). Vale aproximadamente 14.1 para una batería de plomo ácido de tensión nominal 12V. INDICACIONES ACERCA DEL REGULADOR DE CARGA los reguladores de carga en las instalaciones aisladas de la red han de cumplir: GENERALIDADES DE LOS REGULADORES DE CARGA Regulador de carga: Dispositivo encargado de proteger a la batería frente a sobrecargas y sobredescargas. El regulador podrá no incluir alguna de estas funciones si existe otro componente del sistema encargado de realizarlas. Voltaje de desconexión de las cargas de consumo. Voltaje de la batería por debajo del cual se interrumpe el suministro de electricidad a las cargas de consumo. Voltaje final de carga. Voltaje de la batería por encima del cual se interrumpe la conexión entre el generador fotovoltaico y la batería, o reduce gradualmente la corriente media entregada por el generador fotovoltaico. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 39 PARTICULARIDADES SOBRE LOS REGULADORES DE CARGA Las baterías se protegerán contra sobrecargas y sobredescargas. En general, estas protecciones serán realizadas por el regulador de carga, aunque dichas funciones podrán incorporarse en otros equipos siempre que se asegure una protección equivalente. Los reguladores de carga que utilicen la tensión del acumulador como referencia para la regulación deberán cumplir los siguientes requisitos: La tensión de desconexión de la carga de consumo del regulador deberá elegirse para que la interrupción del suministro de electricidad a las cargas se produzca cuando el acumulador haya alcanzado la profundidad máxima de descarga permitida (ver 5.4.3). La precisión en las tensiones de corte efectivas respecto a los valores fijados en el regulador será del 1 %. La tensión final de carga debe asegurar la correcta carga de la batería. La tensión final de carga debe corregirse por temperatura a razón de –4mV/°C a 5mV/°C por vaso, y estar en el intervalo de ± 1 % del valor especificado. Se permitirán sobrecargas controladas del acumulador para evitar la estratificación del Electrolito o para realizar cargas de igualación. Se permitirá el uso de otros reguladores que utilicen diferentes estrategias de regulación atendiendo a otros parámetros, como por ejemplo, el estado de carga del acumulador. En cualquier caso, deberá asegurarse una protección equivalente del acumulador contra sobrecargas y sobredescargas. Los reguladores de carga estarán protegidos frente a cortocircuitos en la línea de consumo. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 40 El regulador de carga se seleccionará para que sea capaz de resistir sin daño una sobrecarga simultánea, a la temperatura ambiente máxima, de: Corriente en la línea de generador un 25 % superior a la corriente de cortocircuito del generador fotovoltaico en CEM. Corriente en la línea de consumo un 25 % superior a la corriente máxima de la carga de consumo. El regulador de carga debería estar protegido contra la posibilidad de desconexión accidental del acumulador, con el generador operando en las CEM y con cualquier carga. En estas condiciones, el regulador debería asegurar, además de su propia protección, la de las cargas conectadas. Las caídas internas de tensión del regulador entre sus terminales de generador y acumulador serán inferiores al 4 % de la tensión nominal (0,5 V para 12 V de tensión nominal), para sistemas de menos de 1 kW, y del 2 % de la tensión nominal para sistemas mayores de 1 kW, incluyendo los terminales. Estos valores se especifican para las siguientes condiciones: corriente nula en la línea de consumo y corriente en la línea generador-acumulador igual a la corriente máxima especificada para el regulador. Si las caídas de tensión son superiores, por ejemplo, si el regulador incorpora un diodo de bloqueo, se justificará el motivo en la Memoria de Solicitud. Las caídas internas de tensión del regulador entre sus terminales de batería y consumo serán inferiores al 4 % de la tensión nominal (0,5 V para 12 V de tensión nominal), para sistemas de menos de 1 kW, y del 2 % de la tensión nominal para sistemas mayores de 1 kW, incluyendo los terminales. Estos valores se especifican para las siguientes condiciones: corriente nula en la línea de generador y corriente en la línea acumulador-consumo igual a la corriente máxima especificada para el regulador. Las pérdidas de energía diarias causadas por el autoconsumo del regulador en condiciones normales de operación deben ser inferiores al 3 % del consumo diario de energía. Las tensiones de reconexión de sobrecarga y sobredescarga serán distintas de las de desconexión, o bien estarán temporizadas, para evitar oscilaciones desconexión -reconexión. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 41 El regulador de carga deberá estar etiquetado con al menos la siguiente información: Tensión nominal (V), Corriente máxima (A), Fabricante (nombre o logotipo) y número de serie, Polaridad de terminales y conexiones Inversor e indicaciones Función Convertir la CC de la instalación fotovoltaica en CA para la alimentación de los receptores que trabajan con CA (la mayoría). Dispositivos electrónicos que convierten la corriente continua en alterna y permiten por tanto: GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 48 La sección de los cables Los conductores necesarios tendrán la sección adecuada para reducir las caídas de tensión y los calentamientos. Concretamente, para cualquier condición de trabajo, los conductores deberán tener unos valores de sección tales que la caída de tensión en ellos sea inferior a las indicadas a continuación: - Caídas de tensión máxima entre generador FV y regulador: 3 % - Caídas de tensión máxima entre regulador y batería: 1 % - Caídas de tensión máxima entre inversor y batería: 1 % - Caídas de tensión máxima entre inversor /regulador y cargas: 3 % Además, esta sección deberá ser suficiente para que soporten la intensidad máxima admisible en cada uno de los tramos Las intensidades máximas admisibles, se regirán en su totalidad por lo indicado en la Norma UNE 20.460 -5-523 y su anexo Nacional. Calculadora de sección de conductores: http://www.hmsistemas.es/shop/catalog/calculadora_seccion.php Elementos de protección de la instalación solar fotovoltaica ESPECIFICACIONES PARA INSTALACIONES FOTOVOLTAICAS AISLADAS a) Todas las instalaciones con tensiones nominales superiores a 48 voltios contarán con una toma de tierra a la que estará conectada, como mínimo, la estructura soporte del generador y los marcos metálicos de los módulos. b) El sistema de protecciones asegurará la protección de las personas frente a contactos directos e indirectos. En caso de existir una instalación previa no se alterarán las condiciones de seguridad de la misma. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 49 c) La instalación estará protegida frente a cortocircuitos, sobrecargas y sobretensiones. Se prestará especial atención a la protección de la batería frente a cortocircuitos mediante un fusible, disyuntor magnetotérmico u otro elemento que cumpla con esta función. TOMA DE TIERRA Del generador FV: estructura soporte y marco metálico. De la instalación correspondiente a los consumos de alterna. PROTECCION CONTRA CONTACTOS DIRECTOS E INDIRECTOS El contacto de una persona con un elemento en tensión puede ser DIRECTO o INDIRECTO. Se dice que es DIRECTO cuando dicho elemento se encuentra normalmente bajo tensión. Por el contrario, el contacto se define como INDIRECTO si el elemento ha sido puesto bajo tensión accidentalmente (por ejemplo, por una falla en el aislamiento). PROTECCION CONTRA CONTACTOS DIRECTOS Esta protección consiste en tomar las medidas destinadas a proteger las personas contra los peligros que pueden derivarse de un contacto con las partes activas de los materiales eléctricos. Salvo indicación contraria, los medios a utilizar vienen expuestos y definidos en la Norma UNE 20.460 -4-41, que son habitualmente: - Protección por aislamiento de las partes activas. - Protección por medio de barreras o envolventes. - Protección por medio de obstáculos. - Protección por puesta fuera de alcance por alejamiento. Protección complementaria por dispositivos de CORRIENTE DIFERENCIAL RESIDUAL DIFERENCIALES GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 50 Esta medida de protección está destinada solamente a complementar otras medidas de protección contra los contactos directos. El empleo de dispositivos de corriente diferencialresidual, cuyo valor de corriente diferencial asignada de funcionamiento sea inferior o igual a 30 mA, se reconoce como medida de protección complementaria en caso de fallo de otra medida de protección contra los contactos directos o en caso de imprudencia de los usuarios. Cuando se prevea que las corrientes diferenciales puedan ser no senoidales (como por ejemplo en salas de radiología intervencionista), los dispositivos de corriente diferencial-residual utilizados serán de clase A que aseguran la desconexión para corrientes alternas senoidales así como para corrientes continuas pulsantes. La utilización de tales dispositivos no constituye por sí mismo una medida de protección completa y requiere el empleo de una de las medidas de protección enunciadas en los apartados 3.1 a 3.4 de la presente instrucción. DIFERENCIALES Ofrecen una protección eficaz contra los contactos tanto directos como indirectos. Están compuestos por : - Transformador toroidal - Relé electromecánico - Mecanismo de conexión y desconexión - Circuito auxiliar de prueba. Cuando la suma vectorial de las intensidades que pasan por el transformador es distinta de cero, en el secundario del mismo se induce una tensión que provoca la excitación del relé dando lugar a la desconexión del interruptor. Para que se produzca la apertura, la corriente de fuga l debe de ser superior a la corriente de sensibilidad del diferencial. PROTECCION CONTRA CONTACTOS INDIRECTOS PROTECCIÓN POR CORTE AUTOMÁTICO DE LA ALIMENTACIÓN GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 51 El corte automático de la alimentación después de la aparición de un fallo está destinado a impedir que una tensión de contacto de valor suficiente, se mantenga durante un tiempo tal que puede dar como resultado un riesgo. Debe existir una adecuada coordinación entre el esquema de conexiones a tierra de la instalación utilizado de entre los descritos en la ITC-BT-08 y las características de los dispositivos de protección. El corte automático de la alimentación está prescrito cuando puede producirse un efecto peligroso en las personas o animales domésticos en caso de defecto, debido al valor y duración de la tensión de contacto. Se utilizará como referencia lo indicado en la norma UNE 20.572 -1. La tensión límite convencional es igual a 50 V, valor eficaz en corriente alterna, en condiciones normales. En ciertas condiciones pueden especificarse valores menos elevados, como por ejemplo, 24 V para las instalaciones de alumbrado público contempladas en la ITC-BT-09, apartado 10. Se describen a continuación aquellos aspectos más significativos que deben reunir los sistemas de protección en función de los distintos esquemas de conexión de la instalación, según la ITCBT-08 y que la norma UNE 20.460 -4-41 define cada caso. Se emplean dispositivos del tipo: • Dispositivos de protección de máxima corriente, tales como fusibles, interruptores automáticos • Diferenciales PROTECCION POR EMPLEO DE EQUIPOS DE LA CLASE II O POR AISLAMIENTO EQUIVALENTE Se asegura esta protección por: - Utilización de equipos con un aislamiento doble o reforzado (clase II). - Conjuntos de aparamenta construidos en fábrica y que posean aislamiento equivalente (doble o reforzado). - Aislamientos suplementarios montados en el curso de la instalación eléctrica y que aíslen equipos eléctricos que posean únicamente un aislamiento principal. - Aislamientos reforzados montados en el curso de la instalación eléctrica y que aíslen las partes activas descubiertas, cuando por construcción no sea posible la utilización de un doble aislamiento. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 52 PROTECCION CONTRA SOBRECARGAS, CORTOCIRCUITOS Y SOBRETENSIONES. • Sobrecargas, cortocircuitos: fusibles y MAGNETOTÉRMICOS (Pías). • Sobretensiones red (por tormentas, etc): varistores ( en los paneles) Los varistores proporcionan una protección fiable y económica contra transitorios de alto voltaje que pueden ser producidos, por ejemplo, por relámpagos, conmutaciones o ruido eléctrico en líneas de potencia de CC o CORRIENTE ALTERNA PR. Las perdidas en un sistema fotovoltaico Vida útil La vida útil de una planta fotovoltaica es la de sus componentes. Si la planta está diseñada correctamente y se realiza el mantenimiento recomendado, se pueden esperar en España los siguientes valores: Los módulos, vida esperada de más de 40 años. La electrónica, vida útil de más de treinta años. Las baterías, más de diez años para las baterías de ácidoplomo, y más de veinte años para las baterías alcalinas níquel-cadmio. Los elementos auxiliares que componen la instalación cableado, canalizaciones, cajas de conexión etc., pueden durar más de 40 años. Perdidas en una instalación fotovoltaica, rendimiento efectivo. Las pérdidas de la instalación provienen de diversas causas entre las que destacan las siguientes: GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 53 • La tolerancia en los valores de potencia nominal del módulo fotovoltaico (normalmente entre un +5% y un -10%). • Un módulo fotovoltaico cuyo diseño haya sido certificado según la norma IEC 61215, si es de silicio cristalino, o la IEC 61646 si es de capa delgada, y haya sido fabricado con un sistema de calidad ISO 9001, no debería presentar una degradación significativa. • La conexión en serie de módulos con potencias no exactamente iguales produce pérdidas al quedar limitada la intensidad de la serie a la que permita el módulo de menor corriente (mismatch). • La potencia del módulo está medida en condiciones de iluminación específicas; en operación, en el módulo incidirá una radiación distinta a la del ensayo, es decir no será siempre perpendicular y con un espectro estándar AM 1,5. Esta dispersión de características dará lugar a unas pérdidas angulares y espectrales. • La potencia de salida del módulo disminuirá debido al polvo y suciedad que probablemente se depositará sobre su superficie. Si el módulo está inclinado más de 15º y no se producen suciedades localizadas, como las producidas por los excrementos de aves, estas pérdidas serán pequeñas. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 54 • La pérdida de potencia al trabajar el módulo a temperatura de células superior a los 25ºC con los que se midió en fábrica. • Las pérdidas por el sombreado sobre la superficie de células serán normalmente nulas porque en el proyecto y la instalación se habrá tenido en cuenta este factor, pero puede que el propio diseño tolere sombreados parciales en las horas extremas del día. • Las pérdidas del inversor y dispositivo de seguimiento del punto de máxima potencia (PMP) están comprendidas entre un 4 y un 10%, excluyendo inversores sin transformador e inversores de muy bajo rendimiento. Muchas de las instalaciones aisladas no tiene inversor pues se alimentan directamente de corriente continua, por lo que se ahorran las pérdidas del mismo, pero en cambio hay que considerar, en este caso de instalaciones aisladas de red, las pérdidas del regulador y la batería. · Las pérdidas por caídas de tensión del cableado, tanto del de corriente continua como el de alterna, suelen ser pequeñas porque el buen diseñador preferirá poner cables de mayor diámetro que perder potencia por este concepto. • Por último la disponibilidad de la instalación fotovoltaica es un factor clave por el hecho evidente de que si la instalación está fuera de servicio estamos incurriendo en importantes pérdidas y estamos afectando significativamente el rendimiento global que se obtiene de la GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 55 instalación. El mantenimiento correcto y rápido de las instalaciones es importante para conseguir una disponibilidad alta. El titular que durante semanas no sea consciente que su instalación está fuera de servicio o funcionando incorrectamente, no podrá tener los rendimientos globales que espera. El rango de disponibilidad de una instalación bien mantenida estará entre el 98% y 94% del tiempo total de insolación. • Deben también tenerse en cuenta, si aplica, las perdidas en la transformación de tensiones y las de la línea eléctrica de la conexión con la red (no se consideran como pérdidas del sistema fotovoltaico en sí, por lo que no se incluyen en la tabla que sigue). El diseñador procurará minimizar estas pérdidas ya que no podrá evitarlas. Haciendo un buen diseño y una correcta instalación, estas pérdidas estarán comprendidas en un rango entre valores óptimos y valores que, dentro de un buen diseño y calidades aceptables, serían el peor caso. Los valores más probables se pueden decir que son los medios de ese rango. Con estas premisas se ha preparado la tabla de pérdidas orientativas para sistemas conectados a red, con la columna central mostrando los valores más probables. Factor de rendimiento total. Performance ratio: PR Un valor que se emplea de forma generalizada en todo el mundo para medir el rendimiento de las instalaciones fotovoltaicas independiente de la insolación que reciben, es el Performance Ratio (PR) o Factor de Rendimiento Total , que es un indicador de las pérdidas de potencia en un sistema fotovoltaico, que se expresa como el cociente entre el rendimiento real y el teórico. De las anteriores tablas, el PR se puede obtener mediante la división de las horas durante las cuales se espera que el sistema fotovoltaico trabaje a la potencia nominal y las horas que debería de haber estado dando la potencia nominal de no haber tenido ninguna pérdida. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 56 Los PR resultantes de las anteriores tablas son los siguientes: Como corresponde a su definición, se observa que el PR es independiente de la irradiación del lugar y solamente depende de las pérdidas del sistema. Se observa que con las anteriores tablas el PR es del orden del 70%23. Ratios alejados de este valor, que es el valor más probable cuando se eligen productos de calidad y se hace un buen diseño, deben ser analizados con detalle para verificar su adecuación al diseño en concreto que se trate. Valores optimistas son improbables pues es improbable que todos los muchos factores que inciden en el rendimiento del sistema caigan del lado favorable, más teniendo en cuenta que muchas de las pérdidas son inevitables. Sistemas aislados Tipos de sistemas aislados de red En general, los sistemas fotovoltaicos pueden tener las mismas aplicaciones que cualquier sistema generador de electricidad. Sin embargo, las cantidades de potencia y energía que se pueden obtener de un sistema fotovoltaico están limitadas por la capacidad de generación y almacenamiento de los equipos instalados, especialmente de los módulos y la batería respectivamente, y por la disponibilidad del recurso solar. Técnicamente, un sistema fotovoltaico GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 57 puede producir tanta energía como se desee; sin embargo desde el punto de vista económico, siempre existen limitaciones presupuestarias en cuanto a la capacidad que se puede instalar. La aplicación más frecuente y generalizada de la energía solar fotovoltaica es la electrificación rural de viviendas, a través de sistemas aislados de CC. Las características más sobresalientes de este tipo de sistemas son: 1. El voltaje nominal es 12 ó 24 V de corriente continua: Esto implica que solamente se puede usar lámparas y aparatos que trabajen a 12 ó 24 V. Es importante mencionar que existe una gran variedad de lámparas y electrodomésticos que trabajan a estos voltajes. 2. El coste comparativo de este tipo de sistema es más accesible para los presupuestos familiares: Esto debido a que se utiliza exclusivamente para satisfacer necesidades básicas de electrificación (luz, radio y TV), los equipos son de baja capacidad; debido a que el sistema trabaja a 12 ó 24 V, no se necesita usar un inversor. Por estas razones, el coste inicial del sistema comparativamente menor y muy atractivo para soluciones básicas de sistemas domésticos aislados. Los sistemas aislados de CA se pueden considerar como una ampliación de los equipos y capacidades de un sistema aislado de CC. La diferencia fundamental que existe entre ambos sistemas es que el primero dispone de un inversor electrónico para transformar la tensión de 12 GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 64 • Se debe tener en cuenta que para el cálculo de la energía consumida incluirá las pérdidas diarias de energía causadas por el autoconsumo de los equipos (regulador, inversor, etc.). • Se verá la necesidad o no de un inversor. Si se necesita se detallará su potencia y rendimiento y se indicará si se usa para toda la instalación o sólo para algunos aparatos. • Se verá la potencia máxima de consumo simultánea (en vatios), que no es la potencia máxima de la instalación, de los aparatos que puedan estar funcionado en un mismo momento. • Se deberá tener en cuenta la tensión de consumo en corriente continua (12 ó 24 V) y en corriente alterna (220-230 V) si la hubiera. • La potencia real de consumo de una carga en alterna será V x i (factor de potencia), estimándose en 0,85 sino se tienen datos de este valor. • Siempre se tomará como base del cálculo de la instalación el mes más desfavorable del año, que será aquel que tenga el mínimo cociente entre la energía solar incidente y la energía consumida. Para el cálculo de un acumulador, se tendrá que saber el número máximo de días de autonomía de la instalación. Este valor se representa por la letra N, y teóricamente, también representa el número máximo de días en condiciones absolutamente desfavorables (totalmente cubiertos) que se pueden presentar. Con esto se tratará de prever las baterías a instalar para cubrir largos períodos de tiempo durante los cuales los paneles no recogen prácticamente energía y todo el consumo se hace a expensas de la reserva de estas. Consultar la tabla que nos muestra el número de días de autonomía que pueden darse en cada una de las capitales de provincia: GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 65 En la tabla anterior se tienen los siguientes valores: • La columna central es la que se debe utilizar en casos normales (viviendas y presupuestos no muy ajustados). • La columna de la derecha dice el número mínimo de días de autonomía, y un número menor provocaría descargas de nuestros acumuladores. Esta columna sirve para presupuestos ajustados. • La columna de la izquierda es el número de días consecutivos totalmente cubiertos que se pueden producir como máximo. • La columna central es la que se debe utilizar en casos normales (viviendas y presupuestos no muy ajustados). GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 66 • La columna de la derecha dice el número mínimo de días de autonomía, y un número menor provocaría descargas de nuestros acumuladores. Esta columna sirve para presupuestos ajustados. Una vez conocido N y la energía total teórica (Et) requerida en un período de 24 horas (en el mes más desfavorable) se hallará la energía real (E) que, proveniente de los paneles, ha de recibir el acumulador elegido, del cual también se conocerá su profundidad de descarga máxima admisible (pd). La energía E será, por lo tanto, la energía necesaria diariamente teniendo en cuenta las diferentes pérdidas que existen: Donde R es un factor global de rendimiento de la instalación, y cuyo valor será: GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 67 Conociendo R y E, se halla la capacidad útil (Cu) de la batería: GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 68 Las unidades deben corresponderse, por ello si E se mide en Wh (vatios hora), Cu también debe estar en Wh. Pero la medida más usada en las baterías o acumuladores es en Ah (amperioshora). Para pasar de Wh a Ah, se divide Cu entre la tensión nominal de la batería (12 ó 24 V). El cálculo para la capacidad nominal máxima (C) asignada por el fabricante de la batería, es igual a Cu dividido por la profundidad máxima de descarga admisible pd. Estas capacidades serán asignadas para unas temperaturas oscilantes entre 20 y 25 grados C. En la descarga de la batería, la capacidad real nunca va a ser menor a la asignada por el fabricante, aunque el frío puede reducirla. Así, si no se tienen datos, se estimará la capacidad real C´a un temperatura t en función de la capacidad nominal de 20 ó 25 grados C: Donde Δto es el número de grados centígrados por debajo de los 20 en que, como media, se supone va a trabajar la batería. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 69 En la práctica no se harán correcciones ni por temperatura ni por régimen de descarga, ya que ambos se van a compensar entre sí. Con estos datos se elegirá la batería que más se aproxime a la C obtenida. Consideraciones para el cálculo: • Se recomienda que los acumuladores sean de plomo-ácido, preferentemente estacionarias y de placa tubular. No se permitirá el uso de baterías de arranque. • Para asegurar una adecuada recarga de las baterías, la capacidad nominal del acumulador (en Ah) no excederá en 25 veces la corriente (en A) de cortocircuito en CEM del generador fotovoltaico. • La máxima profundidad de descarga (referida a la capacidad nominal del acumulador) no excederá el 80 % en instalaciones donde se prevea que descargas tan profundas no serán frecuentes. En aquellas aplicaciones en las que estas sobredescargas puedan ser habituales, tales como alumbrado público, la máxima profundidad de descarga no superará el 60%. •La capacidad inicial del acumulador será superior al 90 % de la capacidad nominal. En cualquier caso, deberán seguirse las recomendaciones del fabricante para aquellas baterías qte requieran una carga inicial. • La autodescarga del acumulador a 20°C no excederá el 6% de su capacidad nominal por mes. • La vida del acumulador, definida como la correspondiente hasta que su capacidad residual caiga por debajo del 80 % de su capacidad nominal, debe ser superior a 1000 ciclos, cuando se descarga el acumulador hasta una profundidad del 50% a 20°C. El valor que debe llegar al acumulador es E, originada en los paneles solares. No obstante, entre estos y la batería existe un cargador o regulador que disipa cierto valor en forma de calor o GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 70 corta el suministro durante ciertos períodos. Por esto, la cantidad diaria de energía a producir por los paneles (Ep) será mayor a E. Las pérdidas originadas por el regulador serán del 10% más o menos, ya que en períodos favorables la batería estará cargada (pocas veces al 100%), y para el invierno no desaprovechará energía, ya que nunca se pondrá al máximo, teniendo, por lo tanto, la siguiente ecuación: También se utilizarán los H.S.P. horas de sol pico (horas de sol a una intensidad de 1.000 W/m2), o también laenergía H incidente en una superficie de 1 metro cuadrado expresado en Kwh, no en Mj (1 Kwh= 3,6 MJ) • k = Factor de corrección por inclinacion de los paneles (adimensional) – ver aquí sus valores • H = energía incidente en una superficie de 1 metro cuadrado – ver aquí sus valores. El valor que se debe elegir será el del mes más desfavorable. Corregir según los factores climatológicos de la zona. Multiplicar H por el valor de la siguiente tabla, según la zona donde se ubique la instalación: GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 71 Para conocer los valores de k, antes se debe saber la latitud del lugar (recomendamos google earth) y la inclinación de los paneles, recordamos: Orientación idónea (α) = 0o || Inclinación óptima (β) Ahora ya se puede calcular el número de paneles, según la siguiente expresión: • P = potencia nominal de los paneles. Dato que se obtiene de los paneles elegidos. Como existen paneles comerciales de diferentes potencias y tamaños, se elegirá la combinación de paneles que resulte más adecuada según la instalacion (precio, espacio disponible,…). • 0,9: se multiplica por este coeficiente para incluir las posibles pérdidas adicionales por suciedad de los paneles, reflexión,… Aunque si el fabricante da la potencia para condiciones reales de trabajo, no será necesario usar este coeficiente. Como el resultado puede ser con decimales (ejemplo 2,5 paneles) se redondeará a la unidad superior si el decimal es igual o mayor a 0,5 e inferior si es menor de 0,5. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 72 Valor de 2,5 = 3 paneles Valor de 2,2 = 2 paneles Valor de 2,7 = 3 paneles Existen varios casos para la utilización de reguladores, en el caso de instalaciones de baja potencia y con cambios de temperatura ambiente. Cuando se tiene necesidad de grandes potencias con elevadas diferencias térmicas, se instalarán reguladores con un sensor de temperatura para corregir la tensión, teniendo en cuenta la tensión máxima de carga de la batería, de tal forma que esté por encima de la de gasificación. Así se conseguirá una mayor carga disminuyendo la estratificación del electrolito. Para elegir el sistema de regulación, se tendrá en cuenta: • Protección de la batería contra sobrecarga. • Protección de la batería contra descargas excesivas mediante desconexión automática de la carga. • Reconexión automática o manual. • Sistema de alarma por baja carga de la batería. • Desconectador manual de alarma, que se conecte automáticamente al subir de nuevo la carga de la batería por encima de un valor prefijado. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 73 • Se recomienda que lleve contador de amperios-hora por el campo de paneles. • Se recomienda que lleve contador de amperios-hora consumidos por la carga. • Debe producir desconexión de la carga cuando la tensión en bornes sea la correspondiente al 70% de la profundidad máxima de descarga admisible y el aviso acústico al 50%. • Se dimensionará la instalación, de tal forma que el factor de seguridad se corresponda con un 10% como mínimo entre la potencia máxima producida y la del regulador. • Se utilizará el mínimo número posible de reguladores. El número de reguladores se halla según la ecuación: Características que posee un inversor: • Tensión nominal de entrada. • Potencia nominal. • Tensión de operación. • Tensión nominal de salida. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 80 - La existencia de una línea de distribución eléctrica cercana con capacidad para admitir la energía producida por la instalación fotovoltaica. - La determinación, con la compañía distribuidora, delpunto de conexión. - Proyectar un sistema que incluya equipos de generación y transformación de primera calidad, con las protecciones establecidas y debidamente verificados y garantizados por los fabricantes, de acuerdo a la legislación vigente. - Una instalación realizada por un instalador especializado. En las instalaciones conectadas a red, el tamaño de la instalación no depende del consumo de electricidad de la vivienda o edificio. Para dimensionar la instalación es necesario conocer la inversión inicial, el espacio disponible y la rentabilidad que se quiere obtener ya que el consumo de electricidad es independiente de la energía generada por los paneles fotovoltaicos. El usuario sigue comprando la electricidad que consume a la distribuidora al precio establecido y además es propietario de una instalación generadora de electricidad que puede facturar los kWh producidos a un precio superior. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 81 Las principales aplicaciones de los sistemas conectados a la red eléctrica son en las cubiertas de los tejados. Son sistemas modulares de fácil instalación donde se aprovecha la superficie de tejado existente para sobreponer los módulos fotovoltaicos. El peso de los paneles sobre el tejado no supone una sobrecarga para la mayoría de los tejados existentes. Una instalación de 1,5 kWp que ocupa unos de 22 m2 de tejado (12 m2 de superficie de paneles), inyectaría a la red tanta energía como la consumida por la vivienda a lo largo del año. Calcula tu propio diseño de la instalación: - Programa Java de simulación de Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red. - Herramientas de diseño para aplicaciones fotovoltaicas en edificios – CALENSOF 4.0 - herramienta fotovoltaica para calcular la potencia pico de una superficie. - Cálculo online de un sistema fotovoltaico. más aplicaciones: CÁLCULO ONLINE RENOVABLES Para ofrecer una solución más económica se están utilizando sistemas prefabricados que reducen notablemente el tiempo de realización de la instalación y aumentan su fiabilidad. Una vez terminada la instalación, el sistema fotovoltaico es un elemento más de la vivienda, aportando una fuente adicional de producción de electricidad yun gran valor ecológico añadido. En la integración en edificios es prioritario el nivel de integración del elemento fotovoltaico en la estructura del edificio. Por integración fotovoltaica debemos entender la sustitución de elementos arquitectónicos convencionales por nuevos elementos arquitectónicos que incluyen el elemento fotovoltaico, y que por lo tanto son generadores de energía. Tanto para aplicaciones aisladas de la red eléctrica, como para las conectadas a ella es necesario cuidar la incorporación de los sistemas fotovoltaicos al entorno, rural o urbano. Pero es en las GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 82 aplicaciones urbanas conectadas red, en las que se unen exigencias urbanísticas a las motivaciones medioambientales, donde la integración tiene más relevancia. La demanda de energía del sector terciario en la Unión Europea esta creciendo de forma significativa, por lo que la integración de sistemas fotovoltaicos en edificios, con aportaciones energéticas en las horas punta, contribuye reducir la producción diurna de energía convencional. Las aplicaciones de integración en edificios más frecuentes: recubrimiento de fachadas, muros cortina, parasoles en fachada, pérgolas, cubiertas planas acristaladas, lucenarios en cubiertas, lamas en ventanas, tejas, … Para conseguir una mejor integración del elemento fotovoltaico en los edificios es necesario tenerlo en cuenta desde el inicio del diseño del edificio. De esta manera se podrá conseguir mejorar el aspecto exterior y el coste del edificio al poderse sustituir elementos convencionales por los elementos fotovoltaicos. A veces es necesario sacrificar parte del rendimiento energético por mantener la estética del edificio. Ventajas fundamentales: - No consume combustible . - No produce polución ni contaminación ambiental. - Es silencioso. - Tiene una vida útil superior a 25 años. - Es resistente a condiciones climáticas extremas: (granizo, viento, temperatura y humedad). - No posee partes mecánicas, por lo tanto no requiere mantenimiento, excepto limpieza del panel. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 83 - Permite aumentar la potencia instalada mediante la incorporación de nuevos módulos. Pero el futuro de este tipo de instalaciones está en el AUTOCONSUMO, Net Metering ó Balance Neto. A la hora de dimensionar el generador fotovoltaico se debe tener en cuenta los siguientes condicionantes: PONTENCIA NOMINAL DE LA INSTALACIÓN (KwP) En la práctica se elegirá en función del presupuesto disponible y de la cantidad de energía eléctrica solar que se pretende generar. La energía que podría ser obtenida para cada mes se puede calcular mediante la siguiente expresión: Donde: Epx es la producción de energía solar del mes x en Kwh (ver: medidas de energía) kx es el factor de corrección a aplicar por inclinación de paneles para el mes x. Puedes ver aquí la inclinación óptima del generador. Dicho factor se puede obtener de TABLAS: Factor de corrección de K para superficies inclinadas (todas las latitudes). Hx será la energía en Kwh que incide sobre un metro cuadrado de superficie horizontal en un día medio del mes x que se obtiene de la TABLA – VALOR H – energía que incide sobre un metro cuadrado de superficie horizontal, sin más que pasar los MJ a Kwh y que se expresa en Kwh/m2.día. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 84 Pmp será la potencia pico del campo generador expresada en Kwp. PR es el factor de rendimiento energético de la instalación o “performance ratio” definido como la eficiencia de la instalación en condiciones reales de trabajo, que tiene en cuenta:  La dependencia de la eficiencia con la temperatura.  La eficiencia del cableado.  Las pérdidas por dispersión de parámetros y suciedad.  Las pérdidas por errores en el seguimiento del punto de máxima potencia.  La eficiencia energética del inversor en operación. Otros. En la práctica se suele tomar PR = 0,8 Gcem = 1kW/m2 (Condiciones Estándar de Medida (CEM)). Condiciones de irradiancia y temperatura en la célula solar, utilizadas universalmente para caracterizar células, módulos y generadores solares y definidas del modo siguiente: – Irradiancia solar: 1000 W/m2 – Distribución espectral: AM 1,5 G GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 85 – Temperatura de célula: 25 °C La estimación de la energía inyectada anualmente se obtendrá sin más que sumar las energías que se van a obtener para cada mes del año. Cálculo del número de paneles. En el mercado existen varios fabricantes y cada uno de ellos ofrece varios paneles con distintas potencias. Un panel se caracteriza por unas determinadas propiedades eléctricas medidas en condiciones estandar:  Pmax: potencia pico del panel (Wp)  Vmax: tensión en el punto de máxima potencia (V)  Imax: intensidad en el punto de máxima potencia (A)  Isc: intensidad de cortocircuito (A)  Voc: tensión de circuito abierto (V) Parecería que si se quiere instalar una potencia de generador fotovoltaico Pmp y se dispone de paneles fotovoltaicos de potencia Pmax, el número de estos a instalar seria igual a: En general esto no es así ya que se tiene que tener en cuenta el margen de tensiones de entrada del inversor. Cálculo del INVERSOR GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 86 Se ha de determinar la potencia DC (corriente continua) de entrada nominal máxima que debe admitir el inversor Pinv. Esta potencia depende de la del campo generador Pmp y se suele tomar un 80% inferior a ésta. Una vez que se ha determinado la potencia del inversor y elegido este entre los disponibles en el mercado que se ajuste a dicha potencia ya se está en condiciones de saber cual será el conexionado de los paneles del campo generador. Se trata de determinar:  N° de ramas en paralelo.  N° de paneles en serie de una rama. Dichos valores dependen del modelo de módulo fotovoltaico a utilizar y del margen superior de tensión de entrada DC al inversor. También se ha de cuidar el no sobrepasar la máxima tensión en circuito abierto que el inversor es capaz de soportar. El número de paneles en serie de una rama debe ser tal que la suma de todas las tensiones en el punto de máxima potencia de los paneles de la rama este por debajo de la tensión de entrada máxima DC al inversor y que se puede designar por Vmax,dc. Una vez se obtenido el n° de paneles en serie de una rama se deberán añadir tantas ramas en paralelo como sean necesarias hasta completar, aproximadamente, la potencia del campo generador que se desea instalar. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 87 El número de paneles del campo generador se calculará como: Legislación y administración Normativa y seguridad en una instalación fotovoltaica. Generalidades • Todas las instalaciones con tensiones nominales superiores a 48 voltios contarán con una toma de tierra a la que estará conectada, como mínimo, la estructura soporte del generador y los marcos metálicos de los módulos. • El sistema de protecciones asegurará la protección de las personas frente a contactos directos e indirectos. En caso de existir una instalación previa no se alterarán las condiciones de seguridad de la misma. • La instalación estará protegida frente a cortocircuitos, sobrecargas y sobretensiones. Se prestará especial atención a la protección de la batería frente a cortocircuitos mediante un fusible, disyuntor magnetotérmico u otro elemento que cumpla con esta función. • Todas las instalaciones cumplirán con lo dispuesto en el Real Decreto 1663/2000 (artículo 11) (WEB BOE – PDF BOE) sobre protecciones en instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red de baja tensión y con el esquema unifilar que aparece en la Resolución de 31 de mayo de 2001. • En conexiones a la red trifásicas las protecciones para la interconexión de maxima y mínima frecuencia (51 y 49 Hz respectivamente) y de máxima y mínima tensión (1,1 Um y 0,85 Um respectivamente) serán para cada fase. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 88 • Todas las instalaciones cumplirán con lo dispuesto en el Real Decreto 1663/2000 (artículo 12) (WEB BOE – PDF BOE)sobre las condiciones de puesta a tierra en instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red de baja tensión. • Cuando el aislamiento galvánico entre la red de distribución de baja tensión y el generador fotovoltaico no se realice mediante un transformador de aislamiento, se explicarán los elementos utilizados para garantizar esta condición. • Todas las masas de la instalación fotovoltaica, tanto de la sección continua como de la alterna, estarán conectados a una única tierra. Esta tierra será independiente de la del neutro de la empresa distribuidora, de acuerdo con el Reglamento de Baja Tensión. VER: MODELO DE CONTRATO TIPO Y MODELO DE FACTURA PARA INSTALACIONES SOLARES FOTOVOLTAICAS RESOLUCIÓN de 31 de mayo de 2001, de la Dirección General de Política Energética y Minas, por la que se establecen modelo de contrato tipo y modelo de factura para instalaciones solares fotovoltaicas conectadas a la red de baja tensión. (WEB BOE – PDF BOE). CONDICIONES GENERALES DE VENTA A LA RED REAL DECRETO 1663/2000, de 29 de septiembre, sobre conexión de instalaciones fotovoltaicas a la red de baja tensión. (WEB BOE – PDF BOE). Conocer la legislación Un tema fundamental que debe conocer todo instalador eléctrico es la legislación correspondiente a su actividad. Una vez que ya domina todos los conceptos teóricos, es necesario sustituir el libro de texto por el reglamento. Para ello hay que estar al día en cuanto a los reglamentos vigentes y las modificaciones que puedan sufrir. Los reglamentos de este tipo son de ámbito nacional, y se publican en el Boletín Oficial del Estado (BOE), mediante la forma de Reales Decretos. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 89 Si las normas son europeas el medio de publicación es el Diario Oficial de la Unión Europea. Otras entidades con capacidad de legislar son las comunidades autónomas, cuyo medio de publicación es el Diario Oficial de cada comunidad. Los ayuntamientos generalmente no poseen un sistema propio de publicación, pero sí pueden emitir ciertas normas de carácter local. La normativa de instalaciones eléctricas se clasifica en función de la tensión que se distribuye en la instalación. La normativa define dos tipos de voltaje: • Baja Tensión: Igual o inferior a 1.000 V en corriente alterna y a 1.500 V en corriente continua. • Alta Tensión: Superior a 1.000 V en corriente alterna y a 1.500 V en corriente continua. Sin embargo, los profesionales eléctricos establecen una clasificación diferente, que tiene un ámbito no reglamentado, pero muy usado. Estos profesionales definen: • Baja tensión: de O a 1 kV. • Media tensión: de 1 a 44 kV. • Alta tensión: superior a 44 kV. A su vez, se consideran las instalaciones de muy baja tensión, que son aquellas por las cuales la potencia de distribución es inferior a 50 V en corriente alterna y 75 V en corriente continua. Teniendo en cuenta lo anterior, se establecen 2 tipos de reglamentos: GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 96 • Los instaladores básicos, que podrán realizar instalaciones de baja tensión en viviendas, industrias y demás edificios, • Los instaladores especialistas, que podrán realizar instalaciones de automatización, gestión técnica de la energía, sistemas de control, de adquisición de datos y de control de procesos. Al término de la instalación, y realizadas las verificaciones pertinentes, el instalador autorizado debe emitir un certificado de instalación, en el que se refleje que la misma se ha realizado de conformidad con lo establecido en el Reglamento y sus Instrucciones Técnicas Complementarias, y de acuerdo con la documentación técnica. En su caso, identificará y justificará las variaciones que en la ejecución se hayan producido con relación a lo previsto en dicha documentación. Por su parte, la empresa instaladora debe confeccionar unas instrucciones para el correcto uso y mantenimiento de la instalación. Dichas instrucciones deben incluir, como mínimo, un esquema unifilar de la instalación, con las características técnicas fundamentales de los equipos y materiales eléctricos instalados, así como un croquis de su trazado. Los titulares de las instalaciones deben mantenerlas en buen estado de funcionamiento, utilizándolas de acuerdo con sus características y absteniéndose de intervenir en las mismas para modificarlas. Si son necesarias modificaciones, éstas deberán ser efectuadas por un instalador autorizado. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 97 Puestas a tierra El Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión en su ITC-BT-18 dice: “Las puestas a tierra se establecen principalmente con objeto de limitar la tensión que, con respecto a tierra, puedan presentar en un momento dado las masas metálicas, asegurar la actuación de las protecciones y eliminar o disminuir el riesgo que supone una avería en los materiales eléctricos utilizados. Cuando otras instrucciones técnicas prescriban como obligatoria la puesta a tierra de algún elemento o parte de la instalación, dichas puestas a tierra se regirán por el contenido de la presente instrucción.” Este objetivo se entiende como una garantía de seguridad en el ámbito electrotécnico, por lo que es importante conocer la aplicación de las reglas para instalaciones de puesta a tierra y GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 98 conductores de protección que se recogen en la norma UNE 20-460/1. Antes de empezar a estudiar las uniones a tierra, hay que tener claro que el valor de la resistencia de la toma de tierra debe satisfacer las condiciones de protección de la instalación eléctrica. Como tomas de tierra se pueden usar: • Picas o tubos. • Cintas o hilos. • Placas. • Malla del fondo de zanja. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 99 • Armaduras de hormigón enterradas, con precaución cuando son armaduras de hormigón pretensado. • Canalizaciones metálicas de aguas, con la autorización previa del distribuidor de agua y tomando las debidas precauciones. Además, hay que tener en cuenta los siguientes puntos: • El tipo y la profundidad del enterramiento de las tomas de tierra. La pérdida de humedad o el hielo pueden hacer variar la resistencia del mismo, aumentándola. • La corrosión de la toma de tierra con su consiguiente aumento de resistividad. • No utilizar canalizaciones metálicas de líquidos o gases inflamables, por razones obvias de seguridad. • Los conductores de tierra deben de tener como una sección mínima, dependiendo de la intensidad que pueda atravesar el dispositivo de protección. Hay que tener en cuenta cómo los conductores de tierra estén protegidos mecánicamente y contra la corrosión. Las secciones mínimas de los conductores de tierra, según la ITC-BT-18 pueden ser las siguientes: GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 100 El apartado 3.4 de la ITC-BT-18 establece estas secciones: La unión entre la toma de tierra y un conductor de tierra debe ser eléctricamente perfecta y cuidadosamente realizada para no dañar ninguno de los dos elementos. Para conseguir un lugar accesible que permita medir la resistencia de la toma de tierra correspondiente, hay que contar con una arqueta de conexión enterrada con tapa. Los conductores de protección que no forman parte de la canalización de alimentación serán de cobre con una sección mínima de: • 2,5 mm2, si los conductores de protección disponen de una protección mecánica. • 4 mm2, si los conductores de protección no disponen de una protección mecánica. Cuando la instalación consta de partes de envolventes de conjuntos montadas en fábrica o de canalizaciones prefabricadas con envolvente metálica, estas envolventes pueden ser utilizadas como conductores de protección si satisfacen, simultáneamente, las tres condiciones siguientes: • Su continuidad eléctrica debe ser tal que no resulte afectada por deterioros mecánicos, químicos o electroquímicos. • Su conductibilidad debe ser, como mínimo, igual a la que resulta por la aplicación del presente apartado. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 101 • Deben permitir la conexión de otros conductores de protección en toda derivación predeterminada. La cubierta exterior de los cables con aislamiento mineral puede utilizarse como conductor de protección de los circuitos correspondientes, si satisfacen simultáneamente todas las condiciones anteriores. Otros conductos (agua, gas u otros tipos) o estructuras metálicas, no pueden utilizarse como conductores de protección (CP o CPN). Los conductores de protección deben estar convenientemente protegidos contra deterioros mecánicos, químicos y electroquímicos y contra los esfuerzos electrodinámicos. Las conexiones deben ser accesibles para la verificación y ensayos, excepto en el caso de las efectuadas en cajas selladas con material de relleno o en cajas no desmontables con juntas estancas. Ningún aparato deberá ser intercalado en el conductor de protección, aunque para los ensayos podrán utilizarse conexiones desmontables mediante útiles adecuados. Las masas de los equipos a unir con los conductores de protección no deben ser conectadas en serie en un circuito de protección, con excepción de las envolventes montadas en fábrica o canalizaciones prefabricadas mencionadas anteriormente. Como cable conductor se suele usar cobre desnudo recocido de 35 mm2 de sección nominal, cuerda circular con un máximo de 7 alambres y resistencia eléctrica a 20°C no superior a 0,514 ohm/km, según la NTF-IEP-1. Como toma de tierra se usa una pica de 200 cm de largo y 1,4 cm de diámetro, de acero recubierto de cobre. Para calcular el número de picas que se necesitan en una instalación de puesta a tierra adecuada en un edificio se utiliza la NTIE-IEP-5. Las siguientes tablas deben consultarse para el cálculo, teniendo en cuenta la naturaleza del terreno y la longitud en planta de la conducción enterrada en metros. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 102 Los cálculos pueden efectuarse de manera aproximada utilizando los valores medios indicados en la segunda tabla. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 103 Con la siguiente tabla puede conocerse el número de picas necesarias, en función de la longitud en planta de la conducción enterrada, la naturaleza del terreno y la presencia o ausencia de pararrayos en el edificio. Lectura de la tabla: 1. Se calcula la longitud en planta de la conducción (cable, generalmente) enterrada. 2. Se identifica el tipo de terreno. 3. Se busca la columna correspondiente que indica si el edificio tiene o no pararrayos. 4. Se busca el número inmediatamente superior al que indique la fórmula. 5. Se busca en la columna de la derecha cuántas picas corresponden a ese número. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 104 Leyenda: TOAM: Terrenos orgánicos, arcillas y margas. AGRSM: Arenas arcillosas y graveras, rocas sedimentarias y metamórficas. CARE: Calizas agrietadas y rocas ruptivas. GAS: Grava y arena silícea. SP: Sin pararrayos. CP: Con pararrayos. +: Aumentar la longitud de los conductores enterrados. SOLUCIÓN: 15 PICAS 1) Se calcula la longitud de cable enterrado: 10 pilares x 10 metros/entre pilar = 100 metros 2) En la tabla del número de picas se busca la columna terreno de arenas silíceas y sin pararrayos. Con el valor calculado anteriormente (100) se observa que el valor inmediatamente superior corresponde a a 102. 3) El valor de la fila de 102 corresponde a 15 picas. Proceso para conectar a red una instalación fotovoltaica Una instalación solar fotovoltaica conectada a la red, es una mini-central eléctrica, que inyecta kWh verdes a la red de la empresa distribuidora de energía eléctrica, para su consumo allí donde GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 105 sean demandados. Para que estas instalaciones sean técnicamente viables, se debe cumplir, en todos los casos: • Cercanía a la instalación solar fotovoltaica de una línea de distribución de energía eléctrica, para poder verter a la misma, la energía eléctrica producida por la instalación. • Tener definido el punto de conexión a la red eléctrica, facilitado por la compañía distribuidora. • Se realizará la instalación, con equipos de generación y distribución de primera calidad, con las debidas protecciones, debidamente verificadas y garantizadas por los fabricantes, acordes con la legislación vigente. • La instalación debe ser realizada por una empresa instaladora acreditada por la Administración competente. El primer paso a realizar, consiste en dirigirse a una o varias empresas instaladoras, para llevar a cabo el correcto dimensionaclo de la instalación, asi como la valoración económica de la misma. Una vez aceptado el presupuesto de la empresa instaladora por parte del cliente, esta realizará el proyecto o memoria técnica, según proceda, ejecutando postenormente la instalación, encargándose por otra parte, de la gestión de todos los trámites administrativos. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 112 Independientemente de si la instalación vende o no la energía que produce, la ejecución de la instalación precisa obtener la autorización municipal y el correspondiente pago del ICIO. 2. Solicitud del punto de conexión a la compañía distribuidora. Esta solicitud se realiza para acordar las condiciones técnicas de la conexión de la instalación de generación, especialmente en lo relativo a la seguridad de operación de la red. El RD 1699/2011 marca el procedimiento a seguir para las instalaciones de potencia no superior de 100 kW tanto en conexiones directas a la red de distribución como en conexiones a través de la red interior. Para las instalaciones de potencia superior a 100kW sería de aplicación el RD 1955/2000. El acuerdo sobre el punto de conexión será necesario en todos los casos. El hecho de que la conexión se proponga por parte del titular en un punto de su red interior no exime a la compañía distribuidora de acordar con el titular las condiciones de conexión y de firmar el contrato técnico de acceso. Será necesaria la presentación de un aval salvo para el caso de instalaciones menores o iguales a 10 kW de potencia. 3. Autorización Administrativa previa. No es necesaria autorización administrativa previa para instalaciones de potencia no superior a 10 kW. Para instalaciones de potencia entre 10kW y 100kW, conectadas a red de tensión no superior a 1 kV el RD 1955/2000 exime del procedimiento de autorización administrativa (apartado 6 del artículo 111), si bien es la comunidad autónoma quien decide si dicha autorización es necesaria para instalaciones de tensión inferior a 1 kV, ya que el RD 1955/2000 tiene carácter de legislación básica. Actualmente la mayoría de CC.AA. han eliminado la necesidad de obtener autorización administrativa para instalaciones de tensión inferior a 1 kV. 4. Certificado de Instalación en baja tensión o Acta de puesta en servicio. El instalador autorizado o el técnico competente, que realiza o dirige la instalación, deberá acreditar igualmente el cumplimiento de toda la normativa relacionada con el REBT y demás normativa técnica de aplicación, tanto si la instalación se destina a autoconsumo total como parcial. 5. Revisión de la compañía distribuidora. Esta revisión será la equivalente a la “revisión de acometida y puesta en marcha” que se ha venido realizando hasta ahora en las instalaciones de venta de energía. En el caso de una instalación de autoconsumo ya sea total o parcial, será igualmente necesaria y obligada para garantizar que se cumplen las condiciones de regularidad y seguridad del suministro, estando el titular obligado al pago de los derechos correspondientes. El RD 1699/2011 establece el procedimiento a seguir para solicitar la revisión de la acometida. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 113 6. Alta en Régimen especial (REPE) e Inscripción en el Registro (RAIPRE). Este punto es obligado para las instalaciones de autoconsumo parcial de la producción, puesto que se vuelca parte de la energía que es susceptible de ser remunerada. En las instalaciones de autoconsumo total, podría no ser necesario dar este paso, al igual que se hace en instalaciones aisladas de la red, aunque como se ha comentado anteriormente, sería necesario un análisis más detallado sobre este aspecto. 7. Alta en Impuestos especiales Este punto también es obligado para las instalaciones de autoconsumo parcial de la producción, puesto que se vuelca parte de la energía que es susceptible de ser remunerada. En las instalaciones de autoconsumo total, no es necesario dar este paso, al estar exentas de impuestos especiales aquellas instalaciones cuya producción se destine al consumo de los titulares de dichas instalaciones. El IDAE ha publicado una nota informativa en la que hace un repaso a la legislación vigente, en relación a la producción de energía eléctrica a partir de tecnologías renovables destinada total o parcialmente al autoconsumo o consumo propio. Hemos de indicar que según el IDAE, el marco normativo actual permite realizar instalaciones destinadas a producción para autoconsumo total o parcial de la energía, de forma totalmente legal, existiendo numerosas referencias en toda la normativa de aplicación, incluida la Ley 54/1997 del sector eléctrico, si bien bajo el régimen especial u ordinario de producción de energía eléctrica. La producción para autoconsumo en el ámbito del régimen especial u ordinario podría cambiar en el futuro, si se regula el autoconsumo mediante procedimientos como el denominado “balance neto” de compensación de saldos de energía, el cual permitiría esta actividad de producción para autoconsumo por parte del consumidor fuera del régimen de producción de energía eléctrica. La conexión en red interior es necesaria para que se produzca el autoconsumo, por tanto toda referencia en la normativa al autoconsumo debe entenderse referida a instalaciones conectadas en red interior. Para que la energía producida pueda auto-consumirse, la conexión debe realizarse aguas abajo del contador que mide la energía aportada por la red de distribución. La capacidad o no de la red para soportar la conexión se evalúa en función de la previsión de excedentes del autogenerador, y éstos son los mismos si se conecta la instalación aguas abajo o aguas arriba del contador de suministro. La conexión aguas abajo del contador de suministro no presenta ningún problema de índole técnico, dado que no afecta a los flujos de energía, los cuales dependen de las cargas GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 114 aguas abajo y aguas arriba del punto de conexión. Para instalaciones de potencia no superior a 100 kW la conexión en redes interiores se encuentra regulada junto con la conexión a la red de distribución en el RD 1699/2011. Para instalaciones de potencia superior a 100 kW, los procedimientos de conexión a red se encuentran descritos en el RD 1955/2000. 1 ANTECEDENTES Tradicionalmente el concepto de autoconsumo o consumo propio de energía eléctrica (consumo por la misma persona física o jurídica que genera la energía) se ha venido aplicando en instalaciones de cogeneración dentro del régimen especial de producción de energía eléctrica. Ya en 2009, según datos estimados por IDAE, alrededor del 30% de la energía eléctrica generada por los equipos de cogeneración era consumida por los centros de consumo asociados a las centrales, lo que significa que en torno a 9.240 GWh se utilizaron en 2009 para autoconsumo. Actualmente otras tecnologías diferentes de la cogeneración, como fotovoltaica o eólica, podrían estar en condiciones de suministrar energía eléctrica para autoconsumo de una manera competitiva, según el recurso disponible y coste de instalación, lo que ha despertado el interés por este concepto de consumidores eléctricos, y por tanto de instaladores y promotores. Este interés ha suscitado un debate, en ocasiones poco documentado, que ha dado lugar a diferentes opiniones sobre la legalidad o no de autoconsumir producción propia de energía eléctrica. 2 OBJETO El objeto de esta nota informativa es realizar una recopilación de referencias en la normativa vigente sobre consumo propio o autoconsumo de energía eléctrica producida por instalaciones interconectadas con la red de distribución (que trabajan en paralelo con ella) y conectadas en redes interiores (“aguas abajo” del contador de suministro). La conexión en red interior es necesaria para que se produzca el consumo propio o autoconsumo, por tanto toda referencia en la normativa a autoconsumo debe entenderse referida a instalaciones conectadas en red interior. Se considerará el autoconsumo total (la energía producida se consume íntegramente en la red interior a la que se GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 115 conecta la instalación) y el autoconsumo parcial (parte de la energía generada no se consume en la red interior y se vuelca a la red de distribución). Revisando la legislación vigente, se encuentran numerosas referencias a la producción de energía eléctrica a partir de tecnologías renovables destinada total o parcialmente al autoconsumo o consumo propio. A continuación, se citan dichas referencias así como la interpretación que se hace de las mismas. En la Ley 54/1997 del Sector eléctrico, el artículo 9 establece que: “a) Los productores de energía eléctrica, que son aquellas personas físicas o jurídicas que tienen la función de generar energía eléctrica, ya sea para su consumo propio o para terceros, así como la de construir, operar y mantener las centrales de producción. ” Por lo tanto, ya desde la Ley 54/1997 se establece la posibilidad de que un productor destine su producción no a su venta a red (para terceros) sino a su consumo propio, ya sea autoconsumo total (consumo del 100% de la energía generada) o parcial. Esta definición del productor es la dada en la Ley tras la modificación por Real Decreto-ley 7/2006, mediante la cual se incluye el concepto de autoproductor en la definición de productor. En la Ley 38/1992 de impuestos especiales el artículo 64 quinto sobre exenciones establece que estarán exentas las siguientes operaciones: “…/… 1. La fabricación de energía eléctrica en instalaciones acogidas al régimen especial que se destine al consumo de los titulares de dichas instalaciones. 2. La fabricación, importación o adquisición intracomunitaria de energía eléctrica que sea objeto de autoconsumo en las instalaciones de producción, transporte y distribución de energía eléctrica…” También se reconoce la posibilidad de consumo propio de energía eléctrica en esta Ley, estableciendo que la energía eléctrica destinada al autoconsumo de los titulares de las instalaciones no está sujeta al régimen de impuestos especiales, así como el autoconsumo en instalaciones de producción, transporte o distribución. El Real Decreto (RD) 1955/2000, por el que se regulan las actividades de transporte, distribución, comercialización, suministro y procedimientos de autorización de instalaciones de energía eléctrica, establece en su artículo 60: “Artículo 60. Derecho de acceso a la red de distribución. 1. Tendrán derecho de acceso a la red de distribución los productores, los autoproductores, los distribuidores, los comercializadores, los agentes externos y los consumidores cualificados. (…) 2. Este derecho sólo podrá ser restringido por la falta de capacidad necesaria, cuya justificación se deberá exclusivamente a criterios de seguridad, regularidad o calidad de los suministros. (…) GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 116 4. El acceso a la red de distribución tendrá carácter de regulado y estará sometido a las condiciones técnicas, económicas y administrativas que fije la Administración competente.” Por tanto, el acceso a la red de distribución es un derecho para productores, según quedan definidos en la Ley 54/1997, que pueden producir tanto para autoconsumo total como parcial. Este derecho de acceso solo se puede restringir por la falta de capacidad, y el acceso tendrá carácter reglado (por tanto no es discrecional a juicio de la empresa distribuidora). El RD 661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial, establece en su Capítulo III: “Artículo 16. Contratos con las empresas de red. 1. El titular de la instalación de producción acogida al régimen especial y la empresa distribuidora suscribirán un contrato tipo, según modelo establecido por la Dirección General de Política Energética y Minas, por el que se regirán las relaciones técnicas entre ambos. En dicho contrato se reflejarán, como mínimo, los siguientes extremos: a) Puntos de conexión y medida, indicando al menos las características de los equipos de control, conexión, seguridad y medida. b) Características cualitativas y cuantitativas de la energía cedida y, en su caso, de la consumida, especificando potencia y previsiones de producción, consumo, generación neta, venta y, en su caso, compra. c) Causas de rescisión o modificación del contrato. d) Condiciones de explotación de la interconexión, así como las circunstancias en las que se considere la imposibilidad técnica de absorción de los excedentes de energía. La empresa distribuidora tendrá la obligación de suscribir este contrato, incluso aunque no se produzca generación neta en la instalación.” Es decir, el RD 661/2007 ya reconoce la posibilidad de que una instalación generadora en régimen especial no llegara a verter energía neta a la red de distribución, como ocurre en el caso de una instalación cuya producción se destinase a autoconsumo total. En este caso, y en virtud de este artículo, también sería necesaria la firma del contrato técnico de acceso con la compañía distribuidora. Igualmente ocurriría en el caso de una instalación de autoconsumo parcial, puesto que en ese caso parte de la producción sí se vuelca a la red y lógicamente las condiciones técnicas del vertido deberán ser acordadas. Así mismo, el RD 661/2007 establece en los artículos 17 y 24 la posibilidad de venta parcial de la producción: “Artículo 17. Derechos de los productores en régimen especial. (…) GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 117 b) Percibir por la venta, total o parcial, de su energía eléctrica generada neta en cualquiera de las opciones que aparecen en el artículo 24.1, la retribución prevista en el régimen económico de este real decreto.” “Artículo 24. Mecanismos de retribución de la energía eléctrica producida en régimen especial. 1. Para vender, total o parcialmente, su producción neta de energía eléctrica, los titulares de instalaciones a los que resulte de aplicación este real decreto deberán elegir una de las opciones siguientes:” Por lo tanto, el mismo RD 661/2007 reconoce que parte de la producción de la instalación podría no ser vendida a red sino autoconsumida. Es decir, este RD ya reconoce la posibilidad de que las instalaciones produzcan energía destinada a un autoconsumo total o a un autoconsumo parcial. En cuanto a la condición de instalaciones productoras en Régimen especial, el RD 661/2007establece: “Artículo 9. Registro administrativo de instalaciones de producción en régimen especial. 1. Para el adecuado seguimiento del régimen especial y específicamente para la gestión y el control de la percepción de las tarifas reguladas, las primas y complementos, tanto en lo relativo a la categoría, grupo y subgrupo, a la potencia instalada y, en su caso, a la fecha de puesta en servicio como a la evolución de la energía eléctrica producida, la energía cedida a la red, la energía primaria utilizada, el calor útil producido y el ahorro de energía primaria conseguido, las instalaciones de producción de energía eléctrica en régimen especial deberán ser inscritas obligatoriamente en la sección segunda del Registro administrativo de instalaciones de producción de energía eléctrica a que se refiere el artículo 21.4 de la Ley 54/1997, de 27 de noviembre, dependiente del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio. Dicha sección segunda del Registro administrativo citado será denominada, en lo sucesivo Registro administrativo de instalaciones de producción en régimen especial.” En el caso de las instalaciones destinadas a autoconsumo parcial, la inscripción en el Registro administrativo de producción en régimen especial (RIPRE) como instalación productora en régimen especial sería necesaria, puesto que explícitamente se cita que unos de los objetivos del Registro es el control de la energía cedida a la red. Las instalaciones de autoconsumo total estarían en el mismo caso que las instalaciones aisladas, las cuales en la práctica no se inscriben en el RIPRE, si bien debería analizarse más detenidamente si tendrían obligación de inscribirse o no, tanto unas como otras, puesto que una de las funciones del RIPRE es el control de potencia instalada y energía producida en régimen especial. En la ITC-BT-40 del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT), aprobado por el RD 842/2002, se definen en su artículo 2 tres tipos de instalaciones: “2. CLASIFICACION Las Instalaciones Generadoras se clasifican, atendiendo a su funcionamiento respecto a la Red de Distribución Pública, en: a) Instalaciones generadoras aisladas: aquellas en las que no puede existir conexión eléctrica alguna con la Red de GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 118 Distribución Pública. b) Instalaciones generadoras asistidas: Aquellas en las que existe una conexión con la Red de Distribución Pública, pero sin que los generadores puedan estar trabajando en paralelo con ella. La fuente preferente de suministro podrá ser tanto los grupos generadores como la Red de Distribución Pública, quedando la otra fuente como socorro o apoyo. Para impedir la conexión simultánea de ambas, se deben instalar los correspondientes sistemas de conmutación. Será posible no obstante, la realización de maniobras de transferencia de carga sin corte, siempre que se cumplan los requisitos técnicos descritos en el apartado 4.2 c) Instalaciones generadoras interconectadas: Aquellas que están, normalmente, trabajando en paralelo con la Red de Distribución Pública.” Las instalaciones destinadas a autoconsumo total o parcial, sobre las que se están recopilando referencias en la presente nota, son instalaciones generadoras interconectadas, ya que trabajan en paralelo con la red de distribución, si bien su conexión se realiza en la red interior. La conexión en red interior, “aguas abajo” del contador de suministro, es necesaria para que exista un autoconsumo, total o parcial, de la energía producida, como ya se ha citado anteriormente. Así mismo, en el apartado 4.3.3 sobre equipos de maniobra y medida se establece: “4.3.3 Equipos de maniobra y medida a disponer en el punto de interconexión. En el origen de la instalación interior y en un punto único y accesible de forma permanente a la empresa distribuidora de energía eléctrica, se instalará un interruptor automático sobre el que actuarán un conjunto de protecciones. Éstas deben garantizar que las faltas internas de la instalación no perturben el correcto funcionamiento de las redes a las que estén conectadas y en caso de defecto de éstas, debe desconectar el interruptor de la interconexión que no podrá reponerse hasta que exista tensión estable en la Red de Distribución Pública.” Es decir, por un lado la instalación generadora interconectada deberá disponer de un interruptor de desconexión accesible en todo momento a la empresa distribuidora, sobre el cuál actuarán un conjunto de protecciones de manera que se garantice que la instalación no perturba la red. Actualmente, la potencia instalada en España en régimen especial ya cumple con estos requisitos, estando los equipos diseñados para no provocar distorsiones en la red. La empresa distribuidora comprobará que se cumplan estas condiciones de seguridad las cuales no se ven afectadas por el hecho de que la energía sea destinada a autoconsumo total o parcial. El mismo apartado 4.3.3 continua con: “4.3.3 Equipos de maniobra y medida a disponer en el punto de interconexión. (…) Cuando se prevea la entrega de energía de la instalación generadora a la Red de Distribución Pública, se dispondrá, al GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 119 final de la instalación de enlace, un equipo de medida que registre la energía suministrada por el Autogenerador. Este equipo de medida podrá tener elementos comunes con el equipo que registre la energía aportada por la Red de Distribución Pública, siempre que los registros de la energía en ambos sentidos se contabilicen de forma independiente.” Como se deduce del párrafo anterior, el REBT ya contempla la posibilidad de que una instalación generadora no vierta energía a la red ya que el contador de energía sólo sería necesario si se prevén vertidos de energía a la red de distribución. Una instalación de autoconsumo total (el 100% de la energía producida se consume en la red interior), estaría exenta de disponer de contador. Las instalaciones de autoconsumo parcial si precisarían de contador puesto que parte de la energía se vierte a la red. Además, en cualquier caso, se establece que este equipo de medida podrá tener elementos comunes con el equipo que registre la energía aportada por la Red. Por último, el RD 314/2006, por el que se aprueba el Código Técnico de la Edificación (CTE), establece en la sección HE5 del Documento Básico de Energía (DB HE) sobre contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica, lo siguiente: “3.2.2 Condiciones generales 1 Para instalaciones conectadas, aún en el caso de que éstas no se realicen en un punto de conexión de la compañía de distribución, serán de aplicación las condiciones técnicas que procedan del RD 1663/2000, así como todos aquellos aspectos aplicables de la legislación vigente.” Por lo tanto, el CTE contempla la posibilidad de conectar las instalaciones solares fotovoltaicas ubicadas en edificios, en un punto de conexión que no pertenezca a la compañía distribuidora, lo que ocurriría en las instalaciones destinadas a autoconsumo total o parcial de la energía. En este caso, sólo serían de aplicación las condiciones técnicas que procedan del RD 1663/2000, recientemente derogado por el RD 1699/2011, de 18 de noviembre, por el que se regula la conexión a red de instalaciones de producción de energía eléctrica de pequeña potencia. Esta referencia al RD 1663/2000 debe entenderse ahora realizada respecto al RD 1699/2011. 4 REFERENCIAS EN LA NORMATIVA DE CONEXIÓN A RED Recientemente se ha aprobado el citado RD 1699/2011, que resulta de aplicación para aquellas instalaciones en régimen especial u ordinario de potencia no superior a 100 kW, mientras que las instalaciones generadoras conectadas a red de potencia superior a 100 kW siguen reguladas por el ya existente RD 1955/2000. Este RD, incorpora ya referencias explícitas a las instalaciones destinadas a autoconsumo (total o parcial) de la energía producida, llegando a establecer la obligación de regular en el plazo de cuatro meses las condiciones de producción de este tipo de instalaciones: GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 120 “Disposición adicional segunda. Elaboración de una regulación del suministro de la energía eléctrica producida en el interior de la red de un consumidor para su propio consumo. El Ministro de Industria, Turismo y Comercio, en el plazo de cuatro meses desde la entrada en vigor del presente real decreto, elevará al Gobierno una propuesta de real decreto cuyo objeto sea la regulación de las condiciones administrativas, técnicas y económicas del consumo de la energía eléctrica producida en el interior de la red de un consumidor para su propio consumo.” El RD 1699/2011 contempla que la conexión de las instalaciones menores de 100 kW se realice tanto en líneas de baja tensión de una empresa distribuidora como en la red interior del usuario. En particular, el artículo 13 establece: “Artículo 13. Condiciones específicas para la conexión en redes interiores. La conexión se realizará, en el punto de la red interior de su titularidad más cercano a la caja general de protección, de tal forma que permita aislar simultáneamente ambas instalaciones del sistema eléctrico. (…) Las instalaciones de producción conectadas a una red interior no podrán ser de potencia superior a 100 kW y, en todo caso, no podrán superar la capacidad disponible en el punto de conexión a la red de distribución ni la potencia adscrita al suministro.” El RD 1699/2011, determina asimismo el procedimiento de acceso y conexión de las instalaciones, las condiciones técnicas a cumplir y los procedimientos de medida y facturación que son idénticos tanto para el caso de que la instalación se conecte a red para la venta de toda la energía generada como para el caso de que se autoconsuma parte o totalmente esta energía. A este respecto, la disposición final primera del RD 1699/2011 incorpora modificaciones en el RD 1955/2000, sobre los avales necesarios para tramitar la solicitud de acceso a la red de distribución de nuevas instalaciones de producción en régimen especial quedando exentas de su presentación las instalaciones de potencia igual o inferior a 10 kW. “Artículo 66 bis: Para las nuevas instalaciones de producción en régimen especial, el solicitante, antes de realizar la solicitud de acceso a la red de distribución deberá haber presentado un aval por una cuantía equivalente a 20 €/kW para las instalaciones a las que les sea aplicable la normativa específica reguladora de la conexión a red de las instalaciones de producción de energía eléctrica de pequeña potencia, de 500 €/kW instalado para las instalaciones fotovoltaicas no incluidas en el ámbito de aplicación de la citada normativa o 20 €/kW para el resto de instalaciones. (…) Quedarán exentas de la presentación de este aval las instalaciones de potencia igual o inferior a 10 kW.” Actualmente se firma con la empresa distribuidora un contrato técnico de acceso, realizándose la venta de energía a GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 121 través del comercializador. Este contrato sigue siendo necesario en el caso de instalaciones destinadas a autoconsumo, según el modelo publicado en el RD 1699/2011. “Artículo 7. Suscripción del contrato técnico de acceso. (…) El titular de la instalación y la empresa distribuidora suscribirán el contrato por el que se regirán las relaciones técnicas entre ambos según el modelo de contrato tipo recogido en el anexo III de este real decreto.” El RD 1699/2011 regula todas las condiciones técnicas a cumplir por las instalaciones sin distinguir si éstas dedican la energía producida a venta o a autoconsumo. En el caso de los equipos de facturación y medida, si se establecen ciertas matizaciones para el caso de instalaciones en autoconsumo: “Artículo 18. Medida y facturación. (…) 3. Con carácter general, para las instalaciones conectadas a una red interior, los circuitos de generación y consumo habrán de ser independientes y estarán dotados cada uno de su correspondiente equipo de medida, instalados ambos en paralelo y en la misma ubicación. En los casos en los que la instalación de producción vaya a vender exclusivamente la energía excedentaria, se permitirá la opción de instalar un único equipo de medida con registros de generación y consumo independientes. En este caso, se requerirá la suscripción de dos contratos de acceso, uno para generación y otro para consumo.” Por otro lado, el RD1699/2011, en su artículo 9, establece un procedimiento de conexión abreviado para instalaciones de potencia no superior a 10 kW ubicadas en un punto en el que exista un suministro de potencia contratada, que simplifica la relación empresa distribuidora – titular. Esta simplificación es aplicable tanto a instalaciones conectadas a red para venta de energía como para instalaciones destinadas a autoconsumo, siempre que cumplan las condiciones de potencia del artículo 9. Finalmente, el RD 1699/2011 establece en su Disposición adicional primera: “Quedan excluidas del régimen de autorización administrativa previa las instalaciones de producción de energía eléctrica con potencia nominal no superior a 100 kW, conectadas directamente a una red.” Es la comunidad autónoma quien decide si dicha Autorización es necesaria para instalaciones de tensión inferior a 1 kV, ya que se trata de legislación básica. Actualmente muchas CC.AA. han eliminado la necesidad de obtener autorización administrativa para instalaciones de tensión inferior a 1 kV. Esta exención ya se encontraba recogida en el artículo 111 del RD 1955/2000 para las instalaciones conectadas a red GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 128 Por delante de España se sitúan ahora cinco países europeos. China repite como país más atractivo, y Estados Unidos como segundo del ‘ranking’, por delante de Alemania, India, Reino Unido, Italia, Francia, Canadá, Suecia y, en décima posición, Brasil. España empata con Australia en la undécima posición y acusa sus problemas crediticios. “En España, el impacto de la restricción de crédito ha quedado gráficamente ilustrada con la nueva suspensión de esquemas de incentivo a las renovables”, afirma el informe. E&Y recuerda que el Gobierno español ya comenzó en septiembre de 2008 a reducir su apoyo a las renovables para atajar el problema del déficit de tarifa, provocado, según indica, no solo por las tecnologías verdes, sino porque las tarifas de luz se han situado por debajo de su coste real. Por índices tecnológicos, el ‘ranking’ de E&Y de atractivo de inversión en eólica sitúa a España en el decimonoveno puesto, dos puestos por encima de la posición del año anterior, mientras que la clasificación solar el país ha pasado de la cuarta a la quinta posición. El futuro: autoconsumo-nuevo sistema de balance neto La consultora ECLAREON señala que la implantación del nuevo sistema de Balance Neto en España supondría una oportunidad para grandes y pequeñas empresas, mediante la fidelización de clientes y la oferta de nuevos servicios. Las compañías de renovables que operan en el mercado español deberán adaptarse a un nuevo modelo consecuencia de los últimos cambios regulatorios relativos a la moratoria para las nuevas instalaciones de generación de electricidad a partir de fuentes renovables y de la nueva normativa que puede aprobarse a corto plazo para regular la compensación de saldos eléctricos de un consumidor. La consultora de estrategia especialista en renovables, ECLAREON, señala que la implantación del nuevo sistema de Balance Neto en España supondría una oportunidad incluso para las eléctricas, que podrían seguir el ejemplo de otras compañías extranjeras en la fidelización de clientes y la oferta de nuevos servicios. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 129 Existen dos señales inequívocas de que el modelo eléctrico tal como lo hemos conocido hasta hoy va a cambiar. La primera es la publicación del RDL 1/2012, que introduce una moratoria para las nuevas instalaciones de generación de electricidad a partir de fuentes renovables en España. El regulador ha decidido que las renovables no deben ser tratadas de modo tan especial, sino que debe buscarse el modo de integrarlos como una pieza “habitual” más del sistema. La segunda señal es la existencia de un borrador de Real Decreto para regular la compensación de saldos eléctricos de un consumidor, también llamado Balance Neto. El nuevo sistema, de una forma aún no totalmente definida, aprovecha la oportunidad que supone la posibilidad de generar electricidad en el punto de consumo a coste competitivo con el de otras fuentes de generación. Tal oportunidad existe solamente porque el coste de las instalaciones (esencialmente fotovoltaicas), ha descendido de forma espectacular en los últimos 3 años. La consultora de estrategia especialista en renovables ECLAREON, junto al despacho RAMÓN Y CAJAL, fue adjudicataria del estudio licitado en 2011 por el Instituto para la Diversificación y el Ahorro de Energía (IDAE), para estudiar el modelo de Balance Neto español y sus principales implicaciones económicas. Oportunidad para España La oportunidad que presenta el Balance Neto se plasma en tres aspectos: - Posibilidad de añadir potencia de generación sin coste extra para el sistema eléctrico (ya que queda totalmente fuera del sistema de tarifas incentivadas), lo cual es clave dado el momento de contención de costes que vivimos. - Estímulo de la eficiencia energética, al ser más interesante autoconsumir que consumir de la red. Con esta norma, cada consumidor será más consciente de cuánto consume y cuándo consume, y actuará sobre ello. Un paso de gigante hacia la reducción de la dependencia energética del exterior. - Apertura de nuevas oportunidades de negocio: potenciación del sector de la eficiencia energética, mantenimiento de los empleos en el sector de renovables, acercamiento de GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 130 pequeños electricistas al sector y nuevas formas de negocio para las eléctricas grandes y pequeñas. “Si acogen a tiempo el modelo y se detienen a entender las oportunidades que supone un sistema de generación distribuida, las compañías eléctricas verán que tienen mucho que ganar. Podrían incluso abanderar un cambio que ya ha comenzado a suceder. Las eléctricas están en una posición privilegiada para fidelizar a sus clientes en el largo plazo, conseguir prestar nuevos servicios y gestionar mejor la red. Existen ejemplos en el mundo de empresas eléctricas que han avanzado por esta vía, por ejemplo, PG&E en California”, explica David Pérez, socio de ECLAREON. En este sentido, el texto redactado por el anterior Ministerio de Industria, Energía y Turismo incluye elementos muy interesantes en cuanto a armonización de la generación distribuida con la convencional. Según indica David Pérez “El modelo ideado el año pasado, que evolucionará hasta el momento de su publicación, tiene como eje principal la relación entre la empresa comercializadora de electricidad y el consumidor, que pactan voluntariamente las condiciones y el precio del suministro y de la compensación, sin tener que aceptar una tarifa obligatoria, como venía siendo hasta ahora”. En la actualidad existen varios ejemplos de sistemas de Balance Neto en el mundo. Como señala Pérez, “California, Italia o los borradores existentes en Brasil o en Chile son ejemplos de ello. El modelo de Balance Neto diseñado para España no es muy ambicioso. Claramente podría ir más allá. Por ejemplo, el borrador de la norma de Balance Neto brasileño permite a un cliente consumir de una instalación situada en un lugar diferente al del punto de consumo”. El nuevo sistema abre una puerta para todas las tecnologías pensadas de generación distribuida (en el punto de consumo). Como el mecanismo no absorbe recursos económicos del Estado, fija la meta (en cuanto a coste de producción en el punto de consumo) que debe alcanzar cualquier tecnología para que tenga cabida en el mercado. Así, instalaciones fotovoltaicas, eólicas pequeñas, micro-cogeneración, entre otras, tendrán su hueco. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 131 ”Creemos que este sistema no generará un gran volumen de negocio en España de forma inmediata, pero se desarrollará de un modo estable y creciente. Todas las empresas involucradas (comercializadoras eléctricas, instaladores eléctricos y FV, fabricantes de equipos, etc.) deberán aprender a hacer negocio bajo el nuevo modelo. Muchas deberán cambiar su estrategia comercial o su estrategia corporativa general”, advierte David Pérez.- Renovables por comunidad autónoma  ANDALUCÍA. Agencia Andaluza de la Energía, AAE C/ Isaac Newton s/n, Isla de la Cartuja. 41092 Sevilla 954 78 63 35/ FAX 954 78 63 50  ARAGÓN. Dirección General de Energía y Minas Pº María Agustín, 36 50004 Zaragoza 976 714746 / FAX 976 715 360  ASTURIAS. Dirección General de Minería, Industria y Energía Plaza de España,1 3º 33007 Oviedo 985 105 500  BALEARES. Direcció General d’Energia C/ Camí de Rapinya, 12, Urb. Son Moix Blanc 07013 Palma de Mallorca 971 784 029 / FAX 971 777 495  CANARIAS. Dirección General de Industria y Energía C/ Cebrián, 3, 1º 35003 Las Palmas de Gran Canaria 928899400/ FAX 928 452 070  CANTABRIA. GENERCAN Pº Pereda, 31 39004 Santander 942 318 060 GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 132  CASTILLA-LA MANCHA. Junta de Comunidades de Castilla La Mancha C/ Río Estenilla, s/n 45072 Toledo Información General sobre energías renovables y ahorro y eficiencia energética: Agencia de la Energía de Castilla-La Mancha (AGECAM): Teléfono de la Energía de Castilla-La Mancha:902.101.480. [email protected]. Información sobre tramitación de ayudas: Consejería de Industria, Energía y Medio Ambiente: 925.26.98.27 y 925.26.78.51.FAX:925.26.98.46  CASTILLA Y LEON. Ente Regional de la Energía de Castilla y León, EREN Avda. de los Reyes Leoneses, 11 24008 León 987 849 393 / FAX 987 849 390  CATALUÑA. Instituto Catalán de Energía, ICAEN C/ Pamplona, 113, 3a. pta.08018 Barcelona 93 622 05 00 / FAX 93 622 05 01  CEUTA. Ciudad Autónoma de Ceuta C/ Beatriz de Silva, 14-bajo 51001-CEUTA 956.51.22.01  COM. VALENCIANA. Agencia Valenciana de la Energía, AVEN C/ Colón, nº 1, 4ª planta 46004 Valencia 963 427 930 / 963 42 79 00/ FAX 963 427 901  EXTREMADURA. Junta de Extremadura Pº de Roma s/n 06800 Mérida (BADAJOZ) 924 003 340 / FAX 924 003 340  GALICIA. Instituto Enerxético de Galicia, INEGA C/ Ourense, nº 6, A Rosaleda, 15701 Santiago 981 541 506 / FAX 981 541 525 GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 133  MADRID. Dirección General de Industria, Energía y Minas C/ Cardenal Marcelo Spínola, 14, 28016 MADRID 915 802 100 / FAX 914.206.469  MELILLA. Ciudad Autónoma de Melilla Plaza de España nº 1 52001 MELILLA 952 699 236 Más información  MURCIA. Agencia Regional de Gestión de la Energía de la Región de Murcia, ARGEM C/ Pintor Manuel Avellaneda, 1 – 1º izqda. 3.001 – Murcia 968 22 38 31/ FAX 968 22 38 34  NAVARRA. Comunidad Foral de Navarra P. Tomás Caballero 1-6ª 31005 Pamplona 848 425 514  PAÍS VASCO. Ente Vasco de la Energía, EVE Edificio Albia 1 San Vicente, 8-Pl. 14 48001.-Bilbao 944 035 600 / FAX: 944 035 699  RIOJA. Gobierno de La Rioja C/ Marqués de la Ensenada 13-15 26071 Logroño 941291741 GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 134 Diez claves para entender el sistema eléctrico español GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 135 MANUAL USUARIO PORTAL WEB GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 136 Índice de Contenidos Introducción Objetivos de la Web Estructura de la web Estructura de las páginas Estructura de las noticias Estructura del foro Web 2.0 Formulario de contacto GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 137 Introducción Este manual pretende transmitir los conceptos y estructura de la nueva Web 2.0 acerca de la guía de la energía solar fotovoltaica en España para que cualquier usuario pueda sacar el máximo partido de la misma. Este manual está especialmente dirigido a usuarios de la Web, sin embargo puede ser útil también para usuarios con tareas de mantenimiento o edición de portales como visión global de la Web y sus procedimientos de publicación y promoción de noticias. Este manual comienza explicando los objetivos del proyecto de diseño y construcción de la Web para que se pueda entender la solución adoptada. Después se pasa a desgranar toda la Web desde el punto de vista del usuario, explicando la estructura de navegación, las páginas principales, los nuevos canales de información, actualidad y eventos, y la estructura del portal. Por supuesto, para cualquier comentario, no dude en ponerse en contacto con nosotros a través del formulario de contacto de la propia web. Objetivos El objetivo principal de esta web es poder recopilar los datos actualizados a la hora de poder afrontar un proyecto de energía solar fotovoltaica tanto cuestiones técnicas como cuestiones administrativas. Por supuesto se prevé un seguimiento actualizado a las noticias más relevantes en lo referente a esta energía renovable.  Información actualizada  Imagen homogénea  Estructura de navegación sencilla y directa  Dinamización  Interoperabilidad  Participación del usuario Estas características esenciales suponen definir procedimientos en la publicación de noticias y contenidos de la Web. Poder contar con información acerca de la energía solar fotovoltaica, y en particular, solamente de este tipo de energía supone un gran paso de cara a afrontar cualquier tipo de proyecto de estas características. En cierta medida se hace problemático poder encontrar actualmente en internet información bien actualizada tanto de carácter técnico como administrativo, de ahí la necesidad de este portal interactivo. La web 2.0 proporciona una interoperabilidad que permite la colaboración entre los diferentes internautas interesados en este tema lo cual supone grandes beneficios en cuanto a información se refiere para todos. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 144 Estructura del foro El foro está dividido en varias categorías. En cada una de esas categorías se pueden iniciar temas de discusión los cuales pueden ser respondidos continuamente por los diversos usuarios que quieran intervenir en el foro. Siempre aparece el último mensaje a la derecha en cada categoría del foro. En la parte de arriba aparecen las herramientas de navegación propias del foro: Para poder iniciar un nuevo tema tan solo se debe hacer click aquí: Aparece cuando nos metemos en cada una de las categorías del foro. Justo al lado de “Nuevo tema” aparece “Subscribir” que significa que por mail te llegaran todos los nuevos comentarios que aparezcan en ese tema de discusión. Una herramienta muy importante en el foro es la búsqueda. Esta posibilidad aparece en el encabezado del foro, el cual se puede ocultar o mostrar con un botón. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 145 Web 2.0 El término Web 2.0 está asociado a aplicaciones web que facilitan el compartir información, la interoperabilidad, el diseño centrado en el usuario y la colaboración en la World Wide Web. Un sitio Web 2.0 permite a los usuarios interactuar y colaborar entre sí como creadores de contenido generado por usuarios en una comunidad virtual, a diferencia de sitios web donde los usuarios se limitan a la observación pasiva de los contenidos que se ha creado para ellos. Ejemplos de la Web 2.0 son las comunidades web, los servicios web, las aplicaciones Web, los servicios de red social, los servicios de alojamiento de videos, las wikis, blogs, mashups y folcsonomías. El término Web 2.0 está asociado estrechamente con Tim O'Reilly, debido a la conferencia sobre la Web 2.0 de O'Reilly Media en 2004.2 Aunque el término sugiere una nueva versión de la World Wide Web, no se refiere a una actualización de las especificaciones técnicas de la web, sino más bien a cambios acumulativos en la forma en la que desarrolladores de software y usuarios finales utilizan la Web. El hecho de que la Web 2.0 es cualitativamente diferente de las tecnologías web anteriores ha sido cuestionado por el creador de la World Wide Web Tim Berners-Lee, quien calificó al término como "tan sólo una jerga"- precisamente porque tenía la intención de que la Web incorporase estos valores en el primer lugar. En este portal web la posibilidad de poder compartir la información está presente en todo el contenido. Botones para compartir en diferentes redes sociales como facebook, twiter o google plus y para enviar el contenido por mail. Además de los visibles, que son los usados por un mayor número de personas en internet, puedes desplegar un menú con otras formas para compartir la información pinchando en el botón Share: GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 146 Otra forma de interactuar dentro de la web corresponde a los comentarios que puedes dejar en cada página así como en cada noticia. El foro anteriormente explicado es otra forma de interactividad entre los usuarios del portal web. GUÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 2012 PROYECTO FIN DE CARRERA 2012 CARLOS CANALES CIUDAD 147 Formulario de contacto Una opción que aparece en todas y cada una de las páginas del portal web es el formulario de contacto. Es una herramienta fundamental hoy en día para tener una buena comunicación con los usuarios del portal web. Siempre aparece a la izquierda de la web en forma de botón: Una vez que pinchamos en el botón aparece el siguiente formulario: Debemos rellenar obligatoriamente los apartados con asterisco y una vez cumplimentado podemos enviar el mensaje. El destinatario en este caso será alguno de los administradores del portal web.