El Código Técnico de la Edificación. Documento Básico HE Ahorro de Energía. HE 5 Aportación fotovoltaica mínima de energía eléctrica

Transcripción

1 El Código Técnico de la Edificación Documento Básico HE Ahorro de Energía HE 5 Aportación fotovoltaica mínima de energía eléctrica

2 Electricidad directamente del sol LUZ SOLAR INCIDENTE 1000 W 150 W Malla metálica superior ELECTRICOS OBLEA DE SILICIO Cargas eléctricas internas Malla metálica inferior Acostumbrados durante décadas a que las únicas formas de generar electricidad fueran con reacciones químicas o con el movimiento de una bobina dentro de un campo magnético, la generación eléctrica fotovoltaica es indudablemente algo nuevo y valioso.

3 La Energía Solar Fotovoltaica una gran sencillez Inversor ~ RED de Empresa Distribuidora

4 QUE ES EL CÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN (CTE)? El Código Técnico de la Edificación (CTE) es el marco normativo que establece las exigencias que deben cumplir los edificios en relación con los requisitos básicos de seguridad y habitabilidad establecidos en la Ley de Ordenación de la Edificación (LOE).

5 OBJETIVOS DEL CTE a) limitar demanda energética b) aumento rendimiento de las instalaciones térmicas c) aumento eficiencia instalaciones de iluminación d) incorporar la utilización de energía solar térmica e) incorporar la utilización de energía solar fotovoltaica

6 SECCIÓN HE5 DEL CTE Sección HE5: Producción de electricidad con energía solar fotovoltaica (FV).

7 ESTRUCTURA del DB HE 5 1. Generalidades - Ámbito de aplicación - Procedimientos de verificación 2. Caracterización y cuantificación de las exigencias. - Potencia eléctrica mínima - Determinación de la potencia a instalar 3. Diseño y dimensionado. - Zonas climáticas - Prescripciones técnicas de la instalación solar fotovoltaica - Cálculo de las pérdidas por orientación e inclinación - Cálculo de las pérdidas de radiación solar por sombras 4. Mantenimiento - Plan de vigilancia - Plan de mantenimiento preventivo

8 Generalidades - Ámbito de Aplicación Los edificios que superen los límites de la tabla: incorporarán sistemas de captación y transformación de energía solar fotovoltaica.

9 Generalidades - Ámbito de Aplicación Podrá disminuirse la potencia eléctrica mínima exigible, justificadamente, en ciertos casos: 1. Cuando se incorporen el aprovechamiento de otras energías renovables para cubrir esa potencia eléctrica mínima. 2. Cuando el emplazamiento no cuente con suficiente acceso al sol por barreras externas al mismo. 3. Para el caso de edificios a rehabilitar, cuando existan graves limitaciones derivadas de la configuración previa del edificio existente o de la Normativa urbanística. 4. Para el caso de edificios de obra nueva, cuando existan graves limitaciones derivadas de la Normativa urbanística que le sea de aplicación, que haga evidente la imposibilidad de disponer de la superficie de captación necesaria. 5. Cuando así lo determine el órgano competente que deba dictaminar en materia de protección histórico-artística.

10 Ámbito de Aplicación - Exigencia Dependiendo del uso del edificio y de su superficie construida Energía solar fotovoltaica desde una determinada potencia mínima.

11 Ámbito de Aplicación - Excepciones Disminución de la potencia eléctrica mínima Solo en casos debidamente justificados Cuando la potencia eléctrica mínima se cubra con otras energías renovables. Cuando no exista suficiente acceso al sol. Cuando en las rehabilitaciones, existan graves limitaciones debidas a: la configuración del edificio existente, o la Normativa urbanística. Cuando en edificios de obra nueva, sea imposible de disponer de la superficie de captación necesaria, debido a la Normativa urbanística. Cuando existan limitaciones en materia de protección histórico-artística.

12 Ámbito de Aplicación - Observaciones Cuando se apliquen reducciones, se deberán plantear soluciones energéticamente equivalentes. Posibilidad de complementarse con Ordenanzas municipales. Para su entrada en vigor deberán existir unas prescripciones técnicas que sirvan de referencia para garantizar las correcta ejecución de las instalaciones.

13 Generalidades Procedimiento de Verificación Cálculo de potencia a instalar según Zona Climática Cumplir la secuencia: Comprobación de que las pérdidas no superan los límites Cumplir las condiciones de diseño Cumplir las condiciones de mantenimiento

14 Caracterización de las exigencias Determinación de la Potencia a instalar La potencia pico (kwp) a instalar se calcula: P = C ( A S + B ) A y B son coeficientes en función del uso del edificio C es el coeficiente de zona climática S es la superficie construida en m 2 Potencia pico mínima a instalar : 6,25 kwp y Potencia nominal mínima del inversor a instalar: 5 kw La superficie a considerar para el caso de edificios ejecutados dentro de un mismo recinto: Un mismo uso: la suma de la superficie de todos los edificios. Distintos usos: calcular potencia pico para cada edificio. La potencia pico será suma de las potencias de cada uso.

15 Caracterización de las exigencias Determinación de la Potencia a instalar (2) La disposición de los módulos se hará de modo que las pérdidas sean inferiores a los límites establecidos en tablas. Se consideran tres casos de instalación de módulos: general, superposición e integración. SE CONSIDERA INTEGRACIÓN ARQUITECTÓNICA CUANDO LOS MÓDULOS CUMPLEN UNA DOBLE FUNCIÓN ENERGÉTICA Y ARQUITECTÓNICA Y ADEMÁS SUSTITUYEN ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS CONVENCIONALES. SE CONSIDERA SUPERPOSICIÓN ARQUITECTÓNICA CUANDO LA COLOCACIÓN DE LOS MÓDULOS SE REALIZA PARALELA A LA ENVOLVENTE DEL EDIFICIO. Se considera como orientación óptima el SUR y como inclinación óptima la latitud del lugar menos 10º.

16 Caracterización de las exigencias Determinación de la Potencia a instalar (3)

17 Caracterización y cuantificación de las exigencias Potencia pico calculada -> carácter de mínimos, se puede ampliar voluntariamente por el promotor o por disposiciones de las Administraciones competentes. Cálculo de potencia a instalar claro y sencillo. Se insiste en la definición y en la limitación de las pérdidas. Se definen los conceptos de Superposición arquitectónica y de Integración arquitectónica.

18 CTE - kwp de paneles fotovoltaicos

19 CTE - m 2 de paneles fotovoltaicos y coste total (caso de m 2 )

20 Diseño y dimensionado Zonas climáticas Fuente: INM.Generado a partir de isolíneas de Radiación Solar Global anual sobre superficie horizontal. Zona 1: H < 3,8 Zona 2: 3,8 H <4,2 Zona 3: 4,2 H < 4,6 Zona 4: 4,6 H<5,0 Zona 5: H 5,0 (H en kwh/m 2)

21 Diseño y dimensionado Prescripciones técnicas Definición Que es una instalación fotovoltaica conectada a red Sistemas que conforman la instalación solar fotovoltaica Definición de potencia pico Requisitos generales Aplicación de las condiciones técnicas del RD 1663/2000 Criterios generales de diseño Sistema generador fotovoltaico Inversor Protecciones y Elementos de Seguridad

22 Diseño y dimensionado Cálculo de las pérdidas por orientación e inclinación Determinar los límites de orientación e inclinación de los módulos. Se parte de : ángulo de inclinación (β) y ángulo acimut (α). Conociendo la latitud (φ). Se calculan las pérdidas, por gráficos o por formulas. Pérdidas (%) = 100 [1, (β- φ +10) 2 + 3, α2 ] para 15º<β<90º Pérdidas (%) = 100 [1, (β- φ +10) 2 ] para β=<15º Pérdidas máximas admisibles: general = 10%, superposición arquitectónica = 20%, integración arquitectónica = 40%.

23 Diseño y dimensionado Cálculo de las pérdidas de radiación solar por sombras Comparación del perfil de obstáculos cercanos a la superficie afectada, con el diagrama de trayectorias del sol: Localización de obstáculos que puedan afectar a la superficie (acimut y elevación de cada obstáculo). Representación del perfil de obstáculos sobre el Diagrama de trayectorias del sol. Calcular pérdidas por sombreado sumando las porciones total o parcialmente ocultas por los obstáculos. Pérdidas máximas admisibles: general = 10%, superposición arquitectónica = 15%, integración arquitectónica = 20%.

24 Mapa de trayectorias (ejemplo) Fuente: ELECTRICIDAD SOLAR, EDUARDO LORENZO

25 Diseño y dimensionado Cálculo de las pérdidas totales Comprobar que las smas de las Pérdidas calculadas anteriormente no supera los valores totales permitidos Pérdida por orientación e inclinación Pérdida por sombras Pérdida total Pérdidas totales máximas admisibles: general = 15%, superposición arquitectónica = 30%, integración arquitectónica = 50%.

26 Diseño y dimensionado Prescripciones técnicas claras y habituales en el Sector FV. Cálculos de pérdidas conocidos y posiblemente automatizables. Necesidad de Crear hábito en los sectores de diseño de edificios. Posible apoyo de las empresas del Sector FV.

27 Mantenimiento Englobar las operaciones necesarias DURANTE LA VIDA de la instalación para: Asegurar el funcionamiento, Aumentar la fiabilidad, y Prolongar la duración de la instalación. Se definen dos escalones de actuación: Plan de vigilancia. Plan de mantenimiento preventivo.

28 Mantenimiento Plan de vigilancia Objetivo: verificar el correcto funcionamiento de la instalación. Realización de operaciones que permitan asegurar que los valores operacionales de la instalación son correctos. Plan de observación simple de los parámetros funcionales principales (Energía, tensión, etc).

29 Mantenimiento Plan de mantenimiento preventivo Objetivo: mantener dentro de límites aceptables las condiciones de funcionamiento, prestaciones, protección y durabilidad de la instalación. Lo debe realizar Personal Técnico Especializado. Cada instalación tendrá un Libro de Mantenimiento. Incluirá todas las operaciones de mantenimiento y sustitución de fungibles o desgastados por el uso. Al menos una revisión semestral: Comprobación de protecciones eléctricas, del estado de los módulos, del estado del inversor, del estado mecánico de cables y terminales.

30 Mantenimiento El Plan de mantenimiento preventivo está al alcance y es técnicamente conocido por los Instaladores FV, aunque en la actualidad no está generalizado. Será necesario plantear las instalaciones de integración fotovoltaica y de superposición fotovoltaica pensando muy bien el facilitar el Plan de mantenimiento preventivo, eliminando posibles barreras constructivas físicas. El Plan de Vigilancia favorecerá la incorporación de sistemas automáticos de monitorización de las instalaciones que vigilen de modo cuasi continuo que se está extrayendo energía adecuadamente de la instalación fotovoltaica.

31 Impacto del CTE Fecha de entrada en vigor: en 2005 Producción FV debido al CTE: fin 2007 Instalado dentro del PFER a fin de 2010: 100 MWp (2008,2009 y 2010)

32 Integración FV en edificios. La energía solar fotovoltaica, única que puede instalarse masivamente en los centros urbanos. En la integración en los edificios es cuando de la FV se consiguen los mayores beneficios al combinar la producción de electricidad limpia con ser parte del: recubrimiento del edificio, (cubiertas, fachadas etc.) soporte estructural parasol sistema de captación solar etc. La integración es una oportunidad de crear edificios ambientales originales, sin sacrificar el confort o la estética, a precios razonables, coherentes con sus beneficios. La energía solar fotovoltaica es un nuevo y versátil material de construcción.

33 Consideraciones finales La energía más limpia, es la que no se gasta. Primero, ahorrar energía, después generar energía limpia. La generación fotovoltaica, genera energía limpia. Un sistema fotovoltaico sensibiliza hacia el ahorro energético. CIRCULO VIRTUOSO Sensibilización Ahorro FV La energía solar fotovoltaica nos ofrece la oportunidad, a coste razonable, de emplear una energía renovable en el ámbito urbano. Tenemos disponible un nuevo material de construcción, un elemento diferenciador en los proyectos arquitectónicos y urbanísticos.