Barreras y oportunidades de la integración fotovoltaica en el entorno urbano. CONSTRULAN, 02 de Abril de 2008

Transcripción

1 Barreras y oportunidades de la integración fotovoltaica en el entorno urbano. CONSTRULAN, 02 de Abril de 2008

2 Boom de la fotovoltaica 2

3 CONTENIDO QUÉ ES LA INTEGRACIÓN DE FOTOVOLTAICA EN EDIFICIOS? BARRERAS PARA EL DESARROLLO BIPV Técnicas Mercado Ideológicas Coste CÓMO CONSEGUIR SU EXPANSIÓN? Normativa Nuevos productos, aplicaciones y medidas adicionales Incrementar eficiencia y disponibilidad Buenas prácticas ESCENARIO FUTURO 3

4 QUÉ ES LA INTEGRACIÓN DE FOTOVOLTAICA EN EDIFICIOS? Desde un punto de vista eléctrico consiste en incorporar un sistema fotovoltaico a un edificio, para la generación de electricidad. Desde un punto de vista arquitectónico, consiste en sustituir elementos constructivos del edificio por paneles fotovoltaicos, añadiendo diferentes funcionalidades. 4

5 NO ES... Una Instalación general: Planta fotovoltaica sobre elementos constructivos: tejados planos, fachadas, etc. Fijaciones estándar. QUÉ ES LA INTEGRACIÓN DE FOTOVOLTAICA EN EDIFICIOS? 5

6 QUÉ ES LA INTEGRACIÓN DE FOTOVOLTAICA EN EDIFICIOS? NO ES... la Superposición arquitectónica: los elementos fotovoltaicos se sitúan en paralelo con la envolvente del edificio. Instalación de módulos BIOHAUS sobre cubierta Technological Museum, Thessalonika 6

7 QUÉ ES LA INTEGRACIÓN DE FOTOVOLTAICA EN EDIFICIOS? SI ES... Integración arquitectónica: los elementos fotovoltaicos sustituyen algún elemento constructivo convencional. Archaeological Museum Herne. Alemania Ministerio de economía Alemania 7

8 QUÉ PROBLEMAS EXISTEN? 8

9 La realidad es que los sistemas BIPV, a pesar del auge de la ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA, no está extendida. Representa un porcentaje residual (< 0,5%). En España: 374,92 kwp (<0,1%). Fuente: PV-UPSCALE Mejor valor: generación de electricidad en el punto de consumo. BIPV tiene un gran potencial En España, el 48% de consumo eléctrico puede satisfacerse con BIPV En Europa, cerca del 15% del consumo eléctrico (fuente EPIA). 9

10 BARRERAS PARA EL DESARROLLO 10

11 Característica de los módulos BIPV: multifuncionalidad 11

12 BARRERAS PARA EL DESARROLLO BIPV BARRERAS TÉCNICAS PR (Performance Ratio) o Eficiencia del sistema medida respecto a la nominal entre , con valor medio de % de pérdidas. Fuente: IEA-PVPS, sobre 260 sistemas fotovoltaicos conectados a red. Concepto de pérdidas Porcentaje Pérdidas en el Inversor 9,7% Pérdidas Resistivas 1,2% Pérdidas por Temperatura 4,8% MPPT dinámicas 1,0% MPPT estáticas 1,0% Pérdidas por Desadaptación 5,0% Pérdidas por Baja Irradiancia 4,6% Ángulos de fachadas y tejados no óptimos Pérdidas aún mayores en los sistemas BIPV: Orientación óptima: Sur Ángulo de inclinación óptimo: Latitud 10º Producción de diferentes fachadas, según inclinación y orientación 12

13 BARRERAS PARA EL DESARROLLO BIPV BARRERAS TÉCNICAS De media, sólo el 60% de la superficie de tejado y el 20% de la superficie de fachada son adecuadas para BIPV. Sólo la mitad de esa superficie ofrece buen rendimiento solar. Factor de utilización= Area disponible arquitectó nicamente Area de suelo Tejados: 0.40 Fachada:

14 BARRERAS PARA EL DESARROLLO BIPV BARRERAS TÉCNICAS Falta de estandarización en los elementos fotovoltaicos-constructivos: Tamaños Formas Grosor del material Colores Aplicaciones: residencial, oficinas... Estándares de seguridad 14

15 BARRERAS de MERCADO Fabricantes sistemas FV Fabricantes Componentes BOS ESCOs BARRERAS PARA EL DESARROLLO BIPV Gobiernos nacionales Gobiernos locales Fabricantes material construcción BIPV Utilities Fabricantes de viviendas Instituciones financieras ONGs Usuarios - propietarios 15

16 BARRERAS PARA EL DESARROLLO BIPV BARRERAS IDEOLÓGICAS Los sistemas BIPV No son atractivos y no tienen valor añadido... Módulos de MSK...Solo existen módulos estándar...son instalaciones complicadas...su mantenimiento es difícil...muy caros y nunca rentables Módulos de Células esféricas 16

17 BARRERAS PARA EL DESARROLLO BIPV BARRERAS de COSTE El coste de un panel fotovoltaico que sustituye a un elemento constructivo no es tan caro, comparado con otros materiales. Fuente: Scheuten Solar 17

18 CÓMO CONSEGUIR SU EXPANSIÓN? N? 18

19 CÓMO CONSEGUIR SU EXPANSIÓN? Legislación nacional y europea Marcos reguladores favorables Nuevas soluciones y aplicaciones más atractivas Doble funcionalidad de los elementos Soluciones innovadoras Diseños atractivos Mejorar la eficiencia y disponibilidad de los sistemas Conseguir reducir las pérdidas Mayor tiempo de disponibilidad mayor generación Buenas experiencias y ejemplos: difusión de resultados Experiencias Piloto: Proyecto PURE 19

20 1. LEGISLACIÓN EUROPEA CÓMO CONSEGUIR SU EXPANSIÓN? White Paper for a Community Strategy and Action Plan. Energy for the future: Renewable Sources of Energy. Objetivo a largo plazo: 12% contribución de RES para el Green Paper: Towards a European Strategy for the security of energy supply. Objetivo de doblar la aportación de las energías renovables desde el 6% en 1996 al 12% en el Directiva 2001/77/EC on the Promotion of electricity produced from RES in the internal electricity market. Objetivo de aumentar el porcentaje de electricidad verde del 14% al 22% (EU15) y al 21% (EU25). Directiva 2002/91/EC on the Energy Performance of Buildings. Objetivo: reducir el consumo de energía en hogares, incrementando la eficiencia de sistemas y promoviendo el uso de recursos solares. Última propuesta: reducción 20% GHG, incremento del porcentaje de energías renovables hasta el 20% para el año

21 CÓMO CONSEGUIR SU EXPANSIÓN? Plan de Energías Renovables Plan de acción Plan de acción de para el estrategia de Ahorro y Ahorro y eficiencia eficiencia energética energética Codigo Técnico de la Edificación Documento básico para el ahorro de Energía HE1: Limitación de demanda energética HE2: Rendimiento de las instalaciones térmicas HE3: Eficiencia energética de las instalaciones de iluminación HE4: Contribución solar mínima para agua caliente sanitaria HE5: Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica Instalaciones Térmicas en Edificios Certificación Energética de Edificios RD 436/2004 Real Decreto 661/2007 por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial. 21

22 1. LEGISLACIÓN ESPAÑOLA: CTE CÓMO CONSEGUIR SU EXPANSIÓN? Los edificios que cumplan con la siguiente tabla deben incorporar PV, aunque no tienen porqué ser BIPV. Tipo de uso Hipermercados Multitiendas y centros de ocio Naves de almacenamiento Oficinas Hoteles y hostales Hospitales y clínicas Pabellones de recintos feriales Límite de aplicación m 2 construidos m 2 construidos m 2 construidos m 2 construidos 100 plazas 100 camas m 2 construidos Excepciones: La potencia instalada se puede reducir si Otras RES contribuyen a la potencia mínima. P.e. Geotérmica. Las barreras arquitectónicas no pueden evitarse. Si la legislación local va en contra de estas medidas. 22

23 CÓMO CONSEGUIR SU EXPANSIÓN? 2. NUEVAS SOLUCIONES Y APLICACIONES (I) Â Opciones Integración en tejado (opaco o semi transperente) Integración en fachadas Elementos para sombras Integración como elementos anclados 23

24 2. NUEVAS SOLUCIONES Y APLICACIONES (II) CÓMO CONSEGUIR SU EXPANSIÓN? Tejado Plano Academia Mont-Cenis, Herne m 2. Fuente: SSG Integración con la teja. Fuente SSG TorreGarena. Alcala de Henares. BP Solar 24

25 2. NUEVAS SOLUCIONES Y APLICACIONES (III) Fachadas PV CÓMO CONSEGUIR SU EXPANSIÓN? Centro social El Barranquet, El Campello. Alicante. Pablo Alonso, 2007 (Pv-upscale) Fachada con módulos MSK de silicio amorfo semitransparente. Vidursolar 25

26 2. NUEVAS SOLUCIONES Y APLICACIONES (IV) CÓMO CONSEGUIR SU EXPANSIÓN? Fachadas PV Edificio Ökotec en Berlin. Fuente: SSG Fachada PV doble en un Centro Educativo (Barcelona). Visión interior. Fuente: TFM Edificio de viviendas (Tavros, Atenas) Fuente: SOURSOS 26

27 2. NUEVAS SOLUCIONES Y APLICACIONES (V) CÓMO CONSEGUIR SU EXPANSIÓN? Aplicaciones Hotel Industrial in Paris Albstatt, Alemania Ejemplo para hacer sombras 27

28 2. NUEVAS SOLUCIONES Y APLICACIONES (VI) CÓMO CONSEGUIR SU EXPANSIÓN? Aplicaciones Complejo sanitario del Proyecto Alzheimer. Fundación Reina Sofía. Estudio Lamela, 2007 (PV-Upscale) 28

29 CÓMO CONSEGUIR SU EXPANSIÓN? 3. AUMENTANDO LA EFICIENCIA, DISPONIBILIDAD Y REDUCIENDO COSTES (I) Nuevos materiales más baratos: Polímeros, células orgánicas, de aplicación masiva en BIPV (ej: pinturas). Módulos fotovoltaicos más eficientes. Nuevas topologías y arquitecturas de conexionado: Arquitectura distribuida Módulos AC Convertidores DC-DC Equipos electrónicos más fiables y con menores pérdidas (inversor fotovoltaico). Concepto plug & play. Mejores sistemas de monitorización y gestión Algoritmos de detección de fallos. 29

30 CÓMO CONSEGUIR SU EXPANSIÓN? 3. O MEDIDAS ADICIONALES (II) Elementos constructivos prefabricados Armonización de estándares y tamaños Incrementar la concienciación pública Mejorar la comunicación entre los agentes implicados en el desarrollo de la BIPV 30

31 CÓMO CONSEGUIR SU EXPANSIÓN? 3. AUMENTANDO LA EFICIENCIA Y DISPONIBILIDAD (III) Reduciendo las pérdidas actuales de los sistemas BIPV con... Arquitectura distribuida. Apuesta de ROBOTIKER-TECNALIA. Se incorpora un dispositivo electrónico capaz de adaptar el punto de máxima potencia del panel al punto de trabajo a la carga Convertidor DC-DC con algoritmo MPPT: Disminuye pérdidas por desadaptación (sombras, inclinaciones...) Incorpora comunicaciones Prototipo de convertidor DC-DC desarrollado en ROBOTIKER 31

32 CÓMO CONSEGUIR SU EXPANSIÓN? 4. EXPERIENCIAS PILOTO Municipio Hoyo de Manzanares o Arrasate. Ordenanza municipal sensibilizada. Biblioteca de Mataró (TFM). Rehabilitación de edificios (FP5-PREDAC). Fotografía: TFM Integración en fachada en un edificio residencial. Ejemplo de rehabilitación. Berlin (Alemania). Fuente: PREDAC 5FP 32

33 ESCENARIO FUTURO Situación actual (1) de la energía solar fotovoltaica y evolución prevista para el año 2015 (2) en España. Potencia FV 2006 ESPAÑA (MWp) 106 MWp instalados 12% 1% 32% Huertas (P>100 kw) BIPV 5<P<100 kw P< 5kW Potencia FV 2015 ESPAÑA (MWp) 1500 MWp instalados 10% 10% Huertas (P>100 kw) BIPV 50% P<100 kw Otras 55% 30% (1)Fuente: CNE (Dic. 2006) (2)Fuente: TECNALIA-ENERGÍA 33

34 ESCENARIO FUTURO Horizonte 2010 BIPV Módulos como productos estándar de la construcción Cobertura total de estándares y certificados 2020 Nueva generación de productos de construcción basados en nuevos materiales Rehabilitaciones energéticamente positivas para edificios existentes BOS : 1 euro/wp Casas que producen energía a la red Fuente: EPIA PV Catapult 34

35 Pasión n por el Futuro 35