Tipologías de instalaciones con panel solar híbrido

Tipologías de instalaciones donde se puede utilizar la “aH Technology”:

A. PVT + Aerotermia

Todas las instalaciones solares para producción de ACS necesitan un sistema auxiliar (caldera, aerotermia, etc.) para calentar el agua hasta su temperatura de consumo, especialmente en los días menos soleados. Estos sistemas auxiliares deberán ser lo más eficientes posibles para que consuman la mínima energía del exterior.

En los días nublados sólo disponemos de la irradiación difusa, que aproximadamente está entre el 15 y el 20% de la global. Por lo tanto, la producción de la instalación solar será proporcional a la irradiación disponible.
Las aerotermias son un sistema de apoyo que presenta una gran eficiencia ya que tan sólo consumen en electricidad entorno a un 33% de la energía que aportan. Las aerotermias se combinan perfectamente con los paneles solares híbridos ya que por un lado, estos le ahorran parte de su demanda gracias al aporte de calor y por otro lado, de la electricidad que consumen de la red, entorno a la mitad puede ser autoconsumida de la producción fotovoltaica.

A modo de ejemplo, en una vivienda, para cubrir el total de la demanda de ACS, un 50% es ahorrado con el agua caliente que producen los paneles y el otro 50%, parte es autoconsumido de la propia generación fotovoltaica (25%) y el otro 25% es consumido de la red. Como la aerotermia suele tener un COP de 3, el consumo de la red será tan sólo el 8% del ACS consumido.

B. PVT + Geotermia

La geotermia es otra tipología de instalación auxiliar que presenta una alta eficiencia para calentar el Agua Caliente Sanitaria (ACS). Este sistema terminará de calentar el agua desde la temperatura conseguida por los paneles hasta la temperatura de consumo. De todas las tecnologías basadas en la bomba de calor, la geotermia es una de las más eficientes. Gracias a ello, la electricidad consumida por este sistema es menor y como consecuencia también sus emisiones de CO2.

La elevada eficiencia (alto COP) de la geotermia se debe a que la temperatura de su foco frío (el suelo) es estable y en los meses de invierno permanece más caliente que el ambiente. Cuanto más frío es el clima, más ventaja se obtiene con la geotermia respecto a la aerotermia. Lo contrario ocurre el climas templados y cálidos.

Combinando la geotermia con los paneles solares híbridos se consigue reducir drásticamente los consumos energéticos de un edificio. A modo de ejemplo, para cubrir la demanda de ACS, los paneles cubren con su producción térmica entorno a un 50%, y la geotermia cubre el restante. Para aportar ese restante, la geotermia autoconsume una parte de la producción fotovoltaica y el resto de la red (entorno al 4% de la demanda total).

C. PVT + Biomasa

Actualmente, uno de los sistemas auxiliares con menor impacto medioambiental son las calderas de biomasa. En los últimos años han tenido un importante desarrollo debido a su implantación en los edificios. Estos sistemas auxiliares deberán ser lo más eficientes posibles o emitir la mínima cantidad de gases de efecto invernadero (GEI) como CO2.

La biomasa es una tecnología que utiliza residuos forestales y las emisiones de CO2 que genera para el calentamiento del agua es equivalente a su degradación en los bosques. Por lo tanto, la biomasa aunque emite CO2, se considera neutro, debido a que lo haría de la misma forma en su degradación natural.

Los paneles solares híbridos combinan muy bien con la biomasa, ya que, por un lado los colectores aportan entorno al 50% de la demanda de ACS y por otro lado la biomasa sólo consume combustible. Es decir, no autoconsume electricidad, por lo que toda la energía fotovoltaica generada puede ser aprovechada en el edificio.

D. PVT + ACS y Piscina

Los paneles híbridos combinan perfectamente en edificios donde haya una piscina ya que en verano, cuando más irradiación reciben y por lo tanto cuando más energía generan (térmica y fotovoltaica) además de aportar el ACS, también pueden calentar la piscina.

Combinar los paneles con piscina conlleva que el circuito hidráulico trabaje a menor temperatura teniendo un mayor rendimiento térmico y fotovoltaico.

Las piscinas exteriores no pueden tener otro sistema de calentamiento que no sea renovable, y las piscinas interiores tienen que cubrir al menos un 50% con renovables. 

E. PVT + ACS, calefacción y Piscina

Las instalaciones solares ubicadas en los edificios suelen cubrir tan sólo el ACS ya que la calefacción sólo se consume en los meses de invierno y no en verano. Por lo tanto, la energía solar no suele utilizarse para calefacción ya que sólo podría contribuir unos meses que además son los que menos irradiación disponen.

Si se quiere realizar una instalación solar para contribuir a calefacción hay que prever para que se utilizará el excedente de calor en verano. Existen diferentes opciones para utilizar esta energía como por ejemplo piscinas.

Aportar energía solar a la piscina permite aprovechar la energía sobrante en verano, alargar las temporadas de baño, y hacer instalaciones de mayores dimensiones consiguiendo ahorros energéticos muy importantes.

Adicionalmente, combinas los paneles híbridos con piscinas permite trabajar en un rango de temperaturas bajo aumentando el rendimiento térmico y fotovoltaico de los paneles, consiguiendo como consecuencia mayores ahorros.

F. PVT + Adsorción (Trigeneración Solar)

La refrigeración solar consiste en utilizar el excedente de calor de los colectores térmicos para activar una máquina de adsorción (o absorción) para producir frio. Cuando estas máquinas se combinan con paneles híbridos se obtiene la Trigeneración solar ya que se produce electricidad, calor y frío.

Los edificios demandan un 40% de la energía en nuestro país. De la demanda térmica total de un edificio, como promedio, el 20% se debe al ACS y el 80% a la calefacción. Cubriendo el 50% del ACS con colectores térmicos, tan sólo cubrimos el 10% de la demanda de un edificio, por lo que se necesitan soluciones que permitan un mayor ahorro. Estas soluciones tienen que resolver el problema del excedente de temperatura que tienen las instalaciones solares térmicas en verano.

La Trigeneración solar permite poder realizar instalaciones de mayor tamaño en los edificios aumentando la cobertura solar desde un 10% de promedio en ACS con respecto a la demanda total del edificio, hasta un 80-90%. En los meses de verano, el calor es utilizado para activar una máquina de adsorción para refrigerar el edificio. Por lo tanto, este sistema es óptimo en aquellos edificios donde se pretenda conseguir grandes coberturas solares. Estos sistemas sólo se han instalado en casos puntuales por su elevado coste.

G. PVT + Acumulación estacional

La gran limitación de las instalaciones térmicas surge como consecuencia de que en los meses de mayor producción solar (verano) es el momento del año con menor demanda térmica (ACS). Esto conlleva que las instalaciones solares térmicas tan sólo cubran entorno al 10-20% de la demanda térmica total del edificio.

Una solución fiable y ya en práctica en países del norte de Europa, es la acumulación solar estacional. Consiste en almacenar el excedente de calor de los meses centrales del año para utilizarlo en los meses invernales. Es destacable conocer que del 100% de la acumulación solar, tan sólo se pierde entorno al 10% de la energía por lo que el 90% de la energía almacenada puede ser utilizada en los meses fríos. Esta acumulación se almacena con una amplitud térmica estacional entre 20 y 50ºC a lo largo del año. Este calor se transfiere al edificio mediante una bomba de calor. Esta bomba de calor que debido a la elevada temperatura del foco frío tiene un COP muy elevado, además autoconsume parte de la electricidad generada por los paneles, reduciendo su consumo y dependencia de la red al mínimo.