ENERXÍAS RENOVABLES MODERNAS

ENERXÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

ENERXÍA SOLAR TÉRMICA

ENERXÍAS EÓLICA E MINIHIDRÁULICA

INSTALACIÓN MIXTA DE ENERXÍAS RENOVABLES

- Aspecto dunha pequena instalación mixta solar térmica, fotovoltaica e eólica.

- A combinación destas tecnoloxías permite suministrar auga quente, electricidade e incluso calefacción a unha vivenda típica unifamiliar.

- O tamaño da instalación dependerá do grao de cobertura das necesidades previsto, que non ten que ser do 100% xa que se pode usar tamén enerxía convencional de apoio (electricidade, gasóleo ou gas).

FOTO: Instalación didáctica de enerxías renovables feita polo Instituto Enerxético de Galicia (INEGA) no IES Escolas Proval (Nigrán, Pontevedra)

>

INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA: CAPTADORES

- O panel ou captador fotovoltaico é o elemento encargado de recibir a enerxía do sol e transformala en enerxía eléctrica que pode utilizarse para cargar baterías ou directamente para consumo.

- Un panel típico está formado por un conxunto de células individuais, cada unha das cales produce unha pequena tensión e corrente eléctrica.

- Estas células conéctanse en serie e paralelo para acadar maiores tensións e correntes totais, van montadas sobre unha base resistente e protexidas na parte frontal por unha cuberta transparente, formando o panel solar.

FOTO: Paneis fotovoltaicos na instalación do IES Escolas Proval

INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA: CAPTADORES

- Detalle do panel fotovoltaico e a conexión entre as células que o compoñen

- Poden apreciarse os contactos eléctricos (tiras de cor claro) que recollen as cargas eléctricas e unen cada célula coa anterior e a seguinte.

FOTOS: Paneis fotovoltaicos na instalación do IES Escolas Proval

INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA: REGULADOR E BATERÍA

- Se a enerxía producida polos paneis fotovoltaicos non se consume inmediatamente a instalación debe ter algún elemento de almacenamento. Os máis empregados na actualidade son as baterías de chumbo-ácido de 12V (parecidas ás que levan os coches, pero adaptadas para instalacións solares).

- O regulador de carga é un circuito electrónico que controla continuamente os paneis solares e as baterías, enviando a enerxía producida ás baterías se estas non están totalmente cargadas. Cando se acada o límite de capacidade das baterías o regulador interrumpe a carga para evitar unha avaría, e a enerxía dos paneis pérdese (o que sucede frecuentemente no verán). Pola contra, no inverno pode suceder que a enerxía almacenada non sexa suficiente para cubrir o consumo se hai moitos días sen sol.

Por iso é moi importante que as baterías e os paneis teñan a capacidade necesaria para cada caso concreto de instalación.

FOTOS: regulador de carga e batería da instalación do IES Escolas Proval

INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA: INVERSOR E CADRO

- Case tódolos aparellos eléctricos das nosas casas funcionan cunha tensión eléctrica de 230V en alterna, que é a que nos suministran as compañías eléctricas. Os paneis fotovoltaicos producen normalmente unha tensión contínua de 12 ou 24V e as baterías tamén funcionan coa mesma tensión, polo que non se poden conectar directamente á instalación eléctrica da casa.

- O inversor é un equipo electrónico que transforma os 12-24V dos paneis e baterías en 230V da rede eléctrica convencional. Funciona como unha pequena central eléctrica doméstica, e permite conectar calquera dos electrodomésticos de uso común. Ademáis evita os problemas de cortes de suministro ou subidas ou baixadas de tensión da rede normal.

- O principal inconveniente é que a potencia é limitada e todavía son bastante caros.

- É moi importante ter en conta que un inversor ten o mesmo risco de producir descargas eléctricas que a rede eléctrica convencional, polo que na súa saída sempre ten que haber un cadro de protección como o da figura.

FOTOS: inversor e cadro da instalación do IES Escolas Proval

INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA

- O tipo máis común de instalación solar térmica doméstica é a de circulación indirecta con caldeira convencional de apoio.

- Neste tipo de instalación hai dous circuitos de auga separados, un é o que pasa polos paneis solares (circuito primario) e o outro é o de consumo (circuito secundario). O circuito primario é pechado, polo que se pode utilizar anticonxelante para evitar problemas nas zonas de clima frío. Unha bomba fai circular o fluido polos paneis solares e polo depósito (a través dun serpentín ou intercambiador), donde cede o calor.

- O depósito acumulador ten que manter quente o auga que se vai consumir na vivenda o tempo necesario, polo que debe levar un bo aillamento.

- Nas instalacións de vivendas conéctase en serie unha caldeira convencional para quentar o auga cando non hai suficiente enerxía solar e a temperatura do auga do depósito é moi baixa.

FOTO: captadores térmicos da instalación do IES Escolas Proval

INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA: CAPTADORES DE PLACA PLANA

- O captador solar é o elemento fundamental da instalación, xa que é o encargado de recoller a enerxía do sol e transferila ó fluido que queremos quentar (normalmente auga).

- O captador de placa plana está formado por unha parrilla de tubos, normalmente de cobre, polos que circula o fluído que se quere quentar. Para evitar que se perda o calor do sol os tubos van dentro dunha caixa ben aillada polos lados e a parte traseira, levando por diante unha cuberta transparente. Esta cuberta ten que permitir o paso do máximo posible de radiación solar, incluídos os raios ultravioleta, polo que non vale calquera material. Normalmente é de borosilicato, un tipo especial de vidro moi transparente e o mesmo tempo moi resistente.

FOTO: detalle dun captador de placa plana da instalación do IES Escolas Proval

INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA: CAPTADORES DE PLACA PLANA

- Saída de fluído quente do captador de placa plana, no que se poden ver a conexión do sensor térmico (dereita) e válvula de descarga (superior).

- Os tubos teñen que ir térmicamente illados para evitar a perda da enerxía captada, especialmente no inverno.

FOTO: detalle dun captador térmico da instalación do IES Escolas Proval

INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA: UNIDADE INTERIOR

- Ademáis dos captadores solares, que sempre teñen que ir situados no exterior para recoller o máximo de radiación, unha instalación solar precisa dun conxunto de conduccións e elementos que van no interior do edificio, donde están máis protexidos e sufren menos perdas de enerxía.

- Estes elementos son o grupo de circulación, central de control, e un ou varios depósitos de intercambio e almacenamento.

FOTO: Equipo interior da instalación do IES Escolas Proval

INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA: DEPÓSITO INTERCAMBIADOR

Nas instalacións en que o uso de auga quente non coincide coas horas de sol é imprescindible almacenar a auga nun depósito ata que sexa necesaria. Isto é moi habitual nas vivendas, xa que o auga quente úsase sobre todo a primeira hora da mañá, cando todavía non quenta o sol.

O depósito ten que ser capaz de manter a temperatura do auga o tempo necesario, polo que ten que estar moi ben aillado, e ten que ser grande abondo para cubrir o consumo.

FOTO: depósito intercambiador da instalación do IES Escolas Proval

INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA: GRUPO DE CIRCULACIÓN

O grupo de circulación ou presión é o elemento encargado de levar o fluído desde o depósito ós paneis solares e devolvelo ó depósito unha vez que xa está quente. Está formado por unha (ou varias) bombas de circulación e un conxunto de válvulas e elementos de control, como manómetros e termómetros.

O grupo de presión e os tubos teñen que ir aillados para que o calor non se perda a través deles cando circula o fluído.

Ademáis a bomba ten que soportar a temperatura do fluído, que pode chegar a ser bastante elevada en ocasións.

FOTO: grupo de circulación da instalación do IES Escolas Proval

INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA: GRUPO DE CIRCULACIÓN

- Nesta imaxe do grupo de circulación se poden ver os diferentes elementos que leva, como termómetros para comprobar a temperatura do fluído na ida e retorno, válvula de seguridade e a bomba de circulación.

- Todos estes elementos van encapsulados nun bloque de material illante para reducir as perdas térmicas.

FOTO: detalle do grupo de circulación da instalación do IES Escolas Proval

INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA: MESTURADOR TERMOSTÁTICO

- O mesturador termostático é unha válvula especial que se coloca na saída de auga quente destinada ó consumo. Se a temperatura supera un certo valor fixado a auga quente mestúrase con auga fría para impedir que poida causar queimaduras ó usuario.

- Este elemento é necesario para que a auga do depósito poida acadar valores elevados de temperatura, o que permite un maior almacenamento de enerxía.

FOTO: detalle do mesturador termostático da instalación do IES Escolas Proval

INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA: VASO DE EXPANSIÓN

- O vaso de expansión é un pequeno depósito que se coloca para evitar a rotura do circuito cando a presión é moi alta ou manter o nivel de fluído cando é baixa. Hainos de dous tipos, pechados (como o da figura) ou abertos.

- Este elemento é especialmente importante no inverno, cando as diferencias de densidade da auga poden producir cambios importantes de presión no circuíto.

FOTO: detalle do vaso de expansión da instalación do IES Escolas Proval

INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA: ELEMENTOS DE PROTECCIÓN

- Inda que a instalación estea correctamente deseñada, pode haber situacións nas que un exceso de temperatura ou presión do auga poida provocar unha avaría ou un accidente.

- Para evitalo inclúense nas instalacións un conxunto de elementos de seguridade, como son:

- Válvula de seguridade no depósito, que se activa por exceso de presión ou temperatura descargando o fluído ó exterior.

- Purgadores manuais ou automáticos

- Sondas de temperatura en diferentes puntos do circuíto.

FOTOS: sondas de temperatura e válvula de seguridade do depósito da instalación do IES Escolas Proval

INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA: CENTRAL DE CONTROL

- A central de control (ou centraliña) encárgase de medir a temperatura nos diferentes elementos da instalación (paneis solares, entrada e saída do depósito) e decidir o momento en que se pon en marcha a bomba para facer circular o fluído ata os paneis.

- Se está ben programada isto só sucederá cando hai suficiente diferencia de temperatura entre os paneis e o auga do depósito, de xeito que se consiga captar enerxía nos paneis e levala ó depósito.

- Se a programación é incorrecta incluso pode suceder que se perda a enerxía acumulada, por iso é moi importante que o axuste sexa o axeitado para as condicións da instalación.

FOTO: central de control da instalación do IES Escolas Proval

INSTALACIÓN EÓLICA

- As instalacións eólicas máis comúns no noso contorno están formadas por grandes xeradores agrupados en parques eólicos, pero hainos tamén de pequeno tamaño para uso doméstico, en embarcacións, etc. Son os xeradores microeólicos.

- O seu esquema de conexión é moi similar ás instalacións solares fotovoltaicas, cambiando os paneis solares polos xeradores eólicos e mantendo o resto dos elementos (regulador de carga, baterías e inversor).

- O regulador de carga é algo diferente, xa que moitos xeradores eólicos dan unha saída alterna monofásica ou trifásica.

- Os circuítos de control incorporan ás veces un dispositivo de frenado de seguridade para evitar daños cando hai moito vento, outras veces é un sistema mecánico.

FOTO: miniaeroxerador da instalación do IES Escolas Proval

INSTALACIÓN MICROHIDRÁULICA

- Nos ríos do noso contorno existen numerosas centrais hidroeléctricas con encoros de grandes dimensións. Estas instalacións supoñen un importante impacto nas áreas donde se sitúan, pero é posible outro tipo de aproveitamento hidroeléctrico cun impacto mínimo no contorno e cunha producción que cubra todo ou parte do consumo eléctrico dunha vivenda. Son as turbinas microhidroeléctricas (como a que se ve na fotografía), que poden instalarse en pequenos regos e incluso aproveitar muíños abandonados próximos a vivendas.

- Este tipo de turbinas poden producir directamente 230V en alterna ou ben empregar un sistema de baterías e inversores como nas instalacións fotovoltaicas.

- A producción de enerxía dunha turbina microhidroeléctrica depende de dous factores: o desnivel e o caudal de auga dispoñible. A tensión de saída do alternador tamén pode variar, polo que hai que ter previsto algún sistema de regulación para evitar avarías nos aparellos de consumo.

FOTO: miniturbina hidráulica da instalación do IES Escolas Proval