INFORME INSTALACIONES HÍBRIDAS

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1 INFORME INSTALACIONES HÍBRIDAS Instalaciones Híbridas pág. 1

2 INDICE 1. INTRODUCCION Y CONCEPTOS GENERALES ELEMENTOS DE LAS INSTALACIONES HÍBRIDAS INSTALACIONES HÍBRIDAS HABITUALES CONCLUSIÓN 6. Instalaciones Híbridas pág. 2

3 1. INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS GENERALES Desde que se ha llegado a un desarrollo tecnológico suficientemente elevado de las energías renovables, se las puede considerar como un complemento o sustituto de las energías tradicionales. Habitualmente las energías renovables se utilizan como un modelo de negocio en sí mismo, a través de la venta de la producción de energía gratuita a un cliente privado, a las compañías eléctricas o a los propios estados mediante PPA (Power Purchase Agreement); o como una medida de ahorro energético promovido por clientes preocupados tanto por su factura energética como por el medio ambiente. Igualmente las energías renovables suponen un sustituto más que justificado en instalaciones aisladas cuya conexión a la red eléctrica común o suministro de combustible entraña una gran dificultad o coste económico. Las instalaciones de energías renovables de mediano o pequeño tamaño, digamos menores a 1 MW y hasta unos pocos kw, tradicionalmente han sido asociadas a las tecnologías solar fotovoltaica, solar térmica, eólica, geotermia o biomasa en alguna de sus múltiples variantes. Incluso en algunos casos especiales hasta pequeñas turbinas de minihidráulica. Como es bien conocido, cada una de las aplicaciones de las energías renovables mencionadas en el párrafo anterior tiene una tecnología de funcionamiento y un perfil de generación distintos: Tanto la energía solar fotovoltaica como la solar térmica tienen una producción asociada a la radiación del sol en las horas de sol semejante a una campana de Gauss que se repite con pequeñas modificaciones a lo largo del año y es influenciada por las condiciones climáticas puntuales diarias. La eólica presente un perfil de generación independiente y diferenciado en cualquier localización aunque recibe una cierta influencia positiva cuando las condiciones meteorológicas adversas dificultan la producción solar durante el día. La geotermia posee el perfil más estable y constante de todas por la gran inercia de los cambios de temperatura de la capa superficial de la corteza terrestre. La producción hidráulica podría considerarse de funcionamiento constante general aunque depende de las corrientes fluviales y de los datos pluviométricos de las zonas en las que estén instalados, lo cual provoca cambios a medio y largo plazo en meses o años en lugar de horas o días como en el resto de los casos. Por último se encuentra la biomasa como fuente de energía totalmente modulable y controlable a voluntad según los requerimientos de las instalaciones. De todo lo anterior se pueden considerar las energías renovables como ampliamente complementarias entre sí o con otras fuentes de energía tradicional. Esto ha llevado en numerosos casos a desarrollar instalaciones híbridas de energías exclusivamente renovables o asociadas a fuentes energéticas convencionales. Las tecnologías de acondicionamiento de potencia, regulación electrónica y monitorización poseen un grado de desarrollo muy elevado y permiten un control pormenorizado de todos los parámetros de una instalación híbrida desde cada uno de los factores que influyen en las fuentes de energía presentes en el sistema como en las características cambiantes del consumidor ya esté aislado o conectado a red y evacuando toda la energía producida de la manera más eficiente. Instalaciones Híbridas pág. 3

4 2. ELEMENTOS DE UNA INSTALLACIÓN HIBRIDA Una instalación híbrida de generación de energía está comúnmente compuesta por, aunque no limitada a, los siguientes elementos: Una o varias fuentes de generación renovable de cualquiera de los tipos mencionados estudiando previamente que sean lo más complementarias posible entre sí según las características climáticas de la zona, condiciones de uso del sistema y requerimientos del consumidor. Un sistema de acumulación de energía eléctrica, en baterías normalmente, para evitar la pérdida de energía no consumida en ciertos periodos en el caso de instalaciones aisladas y para estabilizar la red por la relación producción/consumo. Para opciones menos comunes de instalaciones híbridas conectadas a red esta acumulación desaparece ya que la propia red hace su gestión y acumulación de la energía dependiendo del tamaño de la misma. Un generador adicional y 100% controlable para aportar toda la energía necesaria para el consumidor si no hay disponibilidad de recurso renovable. Habitualmente esto supone el uso de diésel con el consiguiente efecto contaminante del mismo pero se puede sustituir por combustible de biomasa muy común en las instalaciones térmicas. Un sistema de acondicionamiento de potencia que se encarga principalmente de transformar las fuentes de energía iniciales en el producto que el usuario final necesita utilizar ya sea agua caliente sanitaria, electricidad en CC o CA, vapor, etc. Ese mismo sistema incluye los dispositivos de control y regulación necesarios para maximizar la eficiencia de todo el sistema completo evitando en lo posible el uso de las energías auxiliares, o la red si existe, que en definitiva son coste económico y tienen una mayor influencia en el medio ambiente. Un usuario, o red de suministro local independiente a efectos de la presente instalación, que posee unas características de utilización y consumo totalmente independientes de cualquier otro y variables en el tiempo, las cuales hay que estudiar con detenimiento para conseguir realizar un diseño adecuado, eficiente y económico. Se puede entender de lo anterior que el concepto de instalación híbrida es muy variable y requiere de una adecuación y diseño de ingeniería específico y adaptado para cada usuario según sus necesidades. Pueden llegar a ser tan simples o complejas como las necesidades y requerimientos de los usuarios determinen. Instalaciones Híbridas pág. 4

5 3. INSTALACIONES HÍBRIDAS HABITUALES Las instalaciones híbridas pueden configurarse en multitud de combinaciones de los elementos del apartado anterior pero se detallan a continuación algunas de las más utilizadas: a. Instalación aislada híbrida eólica fotovoltaica: En esta instalación muy utilizada en viviendas aisladas de la red eléctrica se combinan un generador fotovoltaico con uno eólico como fuentes principales de energía con otro generador diésel, considerado como refuerzo aunque realmente es el único que puede garantizar el funcionamiento. En general suelen contar con un sistema de baterías de acumulación que permite un suministro estable de energía eléctrica dados los picos de producción elevados que pueden obtenerse de las dos fuentes principales. Igualmente tienen la función de suministrar energía durante el periodo nocturno haya recurso eólico suficiente, o no. El recurso fotovoltaico está presente en casi cualquier zona y es mayor o menor dependiendo de la localización exacta de la instalación y de las condiciones climáticas puntuales pero tiene perfiles de producción razonablemente predecibles estadísticamente a lo largo del año. Sin embargo el recurso eólico es mucho más variable de unas zonas a otras dentro de la misma región o país. Este depende enormemente de las zonas climáticas en las que se esté situado pero también de las características individuales de su posición, como orografía, cercanía al mar, etc. b. Instalación geotérmica biomasa: Comúnmente utilizada en países del Norte de Europa para calefacción de baja temperatura. Consiste en un sistema geotérmico adaptado a las condiciones del terreno que utiliza la inercia térmica del terreno bajo las viviendas de los usuarios, o incluso debajo de grandes zonas habitadas, inyectando agua a baja temperatura y obteniendo calor por el intercambio térmico con el subsuelo a decenas, o cientos, de metros de profundidad. El objetivo de esta energía es conseguir agua caliente sanitaria para consumo humano o como fuente de calor para calefacción mediante suelo radiante por ejemplo. Es una energía barata y muy predecible en su capacidad. Se suele contar con algún tipo de apoyo como una caldera de diésel o biomasa que completaría la instalación asegurando su funcionamiento. La biomasa sustituye al diésel al considerarse totalmente controlable por el usuario teniendo este que encargarse del suministro de combustible exclusivamente y cuyas emisiones se consideran de balance cero para el medio ambiente ya que los óxidos de carbono que emiten a la atmósfera han sido obtenidos de ella misma por medio del proceso fotosintético. c. Instalación solar térmica biomasa: Posible en cualquier región pero más presente en zonas de bajas latitudes y climas mediterráneos por la disponibilidad tanto de elevado recurso solar como de combustible de Instalaciones Híbridas pág. 5

6 biomasa con facilidad. Se utilizan para agua caliente sanitaria y para calefacción en invierno o calentamiento de piscinas en verano (incluso todo el año). Como en el caso anterior el sistema está diseñado para poder extraer la máxima cantidad de energía de los captadores solares térmicos por el intercambio térmico directo a través de un absorbedor que permite la transferencia de calor al fluido de intercambio proveniente de la radiación solar. El salto térmico extra necesario para alcanzar las temperaturas de consigna se obtiene del combustible de biomasa. Los sistemas térmicos como este o el basado en energía geotérmica no tienen acumulación eléctrica pero sí suelen estar provistos de acumulación térmica en depósitos a efectos de buffers de intercambio. d. Instalación minihidráulica con eólica o fotovoltaica: En ciertos lugares cuya orografía y características fluviales permiten la existencia de saltos de agua de capacidad suficiente se pueden llegar a instalar pequeños generadores hidráulicos combinados con fotovoltaica o con eólica dependiendo de los recursos naturales de la zona. El funcionamiento es muy simular al resto de las instalaciones y han de contar también con un respaldo energético de red o generador diésel para producir el resto de la energía requerida por el usuario Madrid - Spain 4. CONCLUSIÓN Las instalaciones híbridas son muy útiles sobre todo para consumidores aislados reduciendo su dependencia del suministro energético ya sea de la red eléctrica o mediante combustible. Su uso reduce ampliamente la huella ecológica del usuario en el entorno y en la mayoría de los casos produce un ahorro económico más o menos sustancial. Se puede decir que algunas tecnologías y combinaciones están más desarrolladas que otras y su rentabilidad económica es mayor o menor a corto plazo pero hay que tener en cuenta que se espera que los precios de la energía y los combustibles tengan una tendencia alcista durante los próximos años. Lo cual mejora la perspectiva económica del uso de las energías renovables, sean instalaciones híbridas o sencillas, sumada a su influencia positiva en el medio ambiente. Instalaciones Híbridas pág. 6

7 Instalaciones Híbridas pág Madrid - Spain

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