Energía solar fotovoltaica en la edificación sostenible

Publicado el 22 mayo 2017

Después de hablar en este blog de la Geotermia y la Aerotermia y, siempre en el ámbito de las energías renovables para una casa sostenible, podríamos decir que la energía solar es la preferida, pues es limpia, inagotable y relativamente barata (se podría atribuir lo mismo a la energía eólica, pero sus aplicaciones domésticas son muy limitadas).

La energía solar procede de la radiación, percibida por nosotros en forma de luz y de calor, que diaria y gratuitamente recibimos del sol. El valor de esta energía es muy importante y para describirlo en términos coloquiales yo diría que, si pudiéramos aprovechar al máximo este recurso energético gratuito, bastaría una pequeña parte del tejado de nuestra casa para obtener (con una cierta inversión en equipamiento) toda la energía que necesitamos para vivir confortablemente. Pero esto no es así ya que, por diversas razones, sólo podemos aprovechar una parte de esta energía.

Básicamente la energía solar para uso doméstico se ofrece en dos formas distintas: la térmica y la fotovoltaica. La primera nos sirve para calentar agua, ya sea para uso sanitario, para la calefacción o para la piscina. La segunda, la fotovoltaica, nos sirve para producir electricidad que podremos utilizar para iluminar la casa o alimentar los electrodomésticos.

La primera, la térmica, es la más sencilla de entender y de aplicar pues consiste, simplemente, en aprovechar la radiación solar para calentar unos paneles, normalmente instalados en el tejado, por los que circula un líquido que absorbe ese calor y lo transfiere a un depósito de agua que suministrará agua caliente a la vivienda. Otro día hablaremos de ello.

La segunda, la fotovoltaica, a la que vamos a dedicar hoy nuestra atención, utiliza la propiedad que tienen algunos materiales (el más común es el silicio) de generar una corriente eléctrica cuando se exponen a la luz.

La energía solar fotovoltaica

¡Qué simple!: Ilumino un cristal de silicio y, poniéndole unos contactos metálicos en sus extremos, obtengo una corriente eléctrica continua semejante a la que me ofrece una pila. Con el fin de poder utilizar esta singular propiedad de una forma práctica, estos cristales de silicio se encapsulan en pequeñas células (células fotovoltaicas) que se conectan convenientemente entre sí, para que se sume la energía que cada una de ellas produce, formando, de este modo, un entramado que, debidamente iluminado, nos entregará una potencia eléctrica razonable. Este entramado se cubre con una plancha protectora de vidrio y se coloca sobre unos paneles rígidos para permitir su fácil manejo e instalación en el tejado, o en cualquier otro lugar donde incida directamente el sol el mayor tiempo posible y, además, para darle una buena resistencia a la intemperie, ya que la duración que suelen garantizar los fabricantes es de unos 25 años. Las estructuras así formadas son los llamados paneles fotovoltaicos, disponibles hoy en día en diversos formatos para adaptarse a nuestros requerimientos, tanto de potencia eléctrica como de espacio disponible para su instalación. A mayor potencia mayor número de paneles requeridos y, por tanto, mayor espacio necesario para su instalación.

Su funcionamiento es simple: colocamos estos paneles fotovoltaicos en un lugar bien soleado (en España, lógicamente, orientados hacia el sur) y obtenemos energía eléctrica, en forma de corriente continua, siempre que el sol ilumine nuestros paneles. Esta cuestión de la insolación es importante pues por la noche o en días muy nublados, no obtenemos energía eléctrica, lo que debe tenerse en cuenta al hacer el cálculo de la que necesitaremos para cubrir nuestras necesidades. Como he indicado antes, los paneles se fabrican en distintas dimensiones y de distintas potencias (Vatios suministrados) por lo que es esencial determinar en primer lugar qué potencia precisamos para satisfacer nuestras necesidades energéticas cuestión ésta para la que, probablemente, necesitaremos asesoramiento. Una vez determinada la potencia requerida, calcularemos el número de paneles necesario y el espacio que precisaremos para colocarlos adecuadamente orientados hacia el sur.

Limitaciones de los paneles fotovoltaicos

A la hora de decidirnos por la instalación de paneles fotovoltaicos, debemos de tener en cuenta tres limitaciones importantes:

Que el sol iluminará los paneles sólo durante una parte del día, por tanto la energía solar no ofrece continuidad;.
Que por las limitaciones impuestas por las leyes de la física y los valores de eficiencia de la tecnología actual, sólo podemos aprovechar una parte de la energía que recibimos del sol.

Aun así, es una alternativa altamente recomendable, especialmente desde el punto de vista ecológico. Analicemos brevemente lo que implican esas limitaciones:

La primera nos dice que la energía (electricidad) se produce sólo durante una parte del día, es decir mientras los paneles fotovoltaicos estén iluminados. Además, a mayor iluminación, mayor será la potencia generada. Consecuentemente, si queremos tener energía durante el día y la noche, con nubes y sin nubes, deberemos proveernos de un sistema adicional de apoyo que nos suministre energía cuando los paneles fotovoltaicos no reciban suficiente luz. Esto normalmente se consigue de dos formas:
- Conectándonos a la red eléctrica convencional (Iberdrola, Gas Natural, Endesa, etc..) para que, cuando no haya sol, obtengamos de la red la energía que precisamos y, cuando haya sol, podamos no sólo autoabastecernos sino inyectar la energía que nos sobre a la red eléctrica para que otros usuarios puedan utilizarla. Este caso merece especial atención y asesoramiento pues, como se verá más abajo, la conexión a la red eléctrica con la posibilidad de inyectar la energía sobrante, nos convierte en «productores de energía» lo que puede acarrear costes impositivos que disminuyan el ahorro que supone el autoabastecimiento.
- Y mediante un sistema de acumulación de energía con baterías. Así, cuando hay sol cargamos las baterías con la energía sobrante que nuestro sistema fotovoltaico produce y cuando no hay sol nos conectaremos a las baterías para que nos suministren la energía que precisamos. Este es el sistema más conveniente de autoabastecimiento cuando se trata de dotar de energía eléctrica a una casa aislada a la que no llegue la red eléctrica. Pero, por otro lado, al hacernos autosuficientes es el que más daño hace a las eléctricas y, consecuentemente, al que pondrán más inconvenientes si, para cubrir emergencias, deseamos conectarnos a la red eléctrica.
La segunda limitación nos dice que, con la tecnología actual, necesitamos bastante más que una pequeña parte del tejado para obtener toda la energía que necesitamos para vivir confortablemente. Si tuviéramos que abastecer la casa aislada que hemos mencionado anteriormente necesitaríamos un número de paneles que cubrirían una superficie de entre 20 y 40m² dependiendo del número de electrodomésticos que quisiéramos emplear y de cuántos de ellos pudieran estar funcionando simultáneamente.

Instalación recomendada para una vivienda urbana

Mientras se mantenga en vigor la ley actual, podemos afirmar que lo más conveniente para una vivienda urbana (es decir con acceso al suministro de electricidad), sería una instalación fotovoltaica de unos 3kW de potencia, sin baterías de almacenamiento, con sistema de inyección cero a la red (para garantizar que no se inyecta la energía sobrante a la red) y conectada a la red eléctrica convencional para asegurar la continuidad del suministro. En este caso el ahorro sería el que correspondería al consumo durante las horas en que nuestro sistema recibe luz solar y nos autoabastecemos. Además, al no inyectar energía a la red, no pagaríamos impuestos ni otras cargas.

En el caso de una vivienda aislada lo más conveniente, desde el punto de vista de la sostenibilidad, sería una instalación autónoma de energía solar dotada con baterías para garantizar la continuidad del suministro. En este caso, al ser una instalación aislada de la red, tampoco pagaríamos ningún tipo de tasa o canon.

Para ampliar los conocimientos sobre este interesante tema se pueden consultar los siguientes enlaces de interés:

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