Electricidad/ Iluminación

ENERGÍAS RENOVABLES ELÉCTRICAS EN EDIFICACIÓN

Solar fotovoltaica

La energía fotovoltaica es la transformación directa de la radiación solar en electricidad. Esta transformación se produce en unos dispositivos denominados paneles fotovoltaicos compuestos de cdélulas de silicio u otros semiconductores, que generan tensión eléctrica (una pequeña diferencia de potencial) cuando incide la luz. La conexión en serie de estos dispositivos permite obtener diferencias de potencial mayores.

A fin de aprovechar la luz lo mejor posible, los módulos deberían estar orientados al sur y contar con la inclinación adecuada y una de las principales virtudes de esta tecnología es su aspecto modular, pudiéndose construir desde enormes plantas fotovoltaicas en suelo hasta pequeños paneles para tejados.

Las instalaciones fotovoltaicas son conectadas generalmente a la red eléctrica, pero también pueden funcionar de manera autárquica/ aislada en cuyo caso, un acumulador almacena la energía solar para temporadas con menos sol. El futuro de esta tecnología se encuentra en un sistema de autoconsumo.

España que ha llegado a ser una potencia mundial en energía fotovoltaica, tras el Real Decreto que regula la tecnología fotovoltaica, el RD 1578/2008 ha limitado mediante la asignación de unos cupos de producción anuales la implantación de esta tecnología. Estos cupos, al ser menores que el ritmo de crecimiento anual experimentado en el pasado, están provocando una contracción del sector fotovoltaico por lo que se corre el riesgo de perder la posición de liderazgo que habíamos alcanzado en esta tecnología.

El marco regulatorio de la energía fotovoltaica tiene dos textos cuya importancia hay que destacar por encima del resto. Por un lado el RD 661/2007, que regula la producción de energía eléctrica en régimen especial,y, por otro lado, el RD 1578/2008, de retribución de la actividad de producción de energía eléctrica mediante tecnología solar fotovoltaica. Este último texto es aplicable para instalaciones posteriores a la regulación del RD 661/2007.

Minieólica

La energía minieólica es el aprovechamiento de los recursos eólicos mediante la utilización de aerogeneradores de potencia inferior a 100 kW. De acuerdo con las normas internacionales, los molinos de esta tecnología deben tener un área de barrido que no supere los 200 m2.

Esta tecnología cuenta con una serie de ventajas:

• Permite el suministro de electricidad en lugares aislados y alejados de la red eléctrica.
• Genera energía de manera distribuida (Microgeneración distribuida) reduciendo de este modo las pérdidas de transporte y distribución.
• Produce electricidad en los puntos de consumo, adaptándose a los recursos renovables y a las necesidades energéticas de cada lugar.
• Puede combinarse con fotovoltaica en instalaciones híbridas.

En nuestro país existe un tejido empresarial nacional pujante a nivel internacional, formado por fabricantes, promotores y productores pero sin embargo, debido a que no existe regulación específica para instalaciones conectadas a red (excepto pequeñas instalaciones experimentales), la mayoría de instalaciones en España son aisladas.

En el ámbito de la investigación, el CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas) y el CEDER están implicados en la investigación minieólica, liderando un Proyecto Sectorial Estratégico mediante la dirección de un grupo de trabajo para elaborar una nueva normativa para el etiquetado de calidad específico para los aerogeneradores de pequeña potencia en el marco del Comité Internacional Electrotécnico y el de la Agencia Internacional de la Energía.

Desde el punto de vista legislativo, la energía minieólica se encuentra catalogada en el mismo marco regulatorio y retributivo que la gran eólica por lo que, a pesar de ser tecnologías de generación energética muy dispares, se engloban dentro del RD 661/2007. La falta de diferenciación entre ambas tecnologías perjudica enormemente el desarrollo del sector minieólico (evacuaciones, impacto ambiental, amortizaciones…).

Existe una normativa de fabricación de pequeños aerogeneradores, del Comité Electrotécnico Internacional CEI (Norma IEC-61400-2 Ed2) que no es de obligado cumplimiento.

SOLUCIONES ELÉCTRICAS

Para la optimización del consumo de energía eléctrica se suelen utilizar dos tipos de técnicas:

• Técnicas que conllevan ahorro energético y económico.
• Técnicas que conllevan exclusivamente ahorro económico.

En el primer grupo se pueden considerar las siguientes:

• Utilización de equipos de alto Rendimiento Eléctrico
• Compensación del Factor de Potencia
• Buen mantenimiento de las instalaciones
• Uso eficiente de equipos e instalaciones

Todas las técnicas expuestas anteriormente llevan aparejado un ahorro económico, sin embargo, para la valoración de tal ahorro es necesario considerar las inversiones requeridas para su puesta en marcha.

Dentro del segundo grupo (medidas de ahorro únicamente económico, esto es, no hace disminuir el gasto energético), hay que mencionar una de las medidas que repercute notablemente en los costes eléctricos: la adecuada facturación Eléctrica.

Con respecto a este tipo de medidas, cabe destacar que normalmente conllevan un coste de inversión no demasiado elevado, permitiendo alcanzar ahorros interesantes. Se deben analizar los siguientes puntos:

• Tarifa eléctrica contratada
• Potencia contratada
• Discriminación horaria
• Factor de potencia

Las medidas que suelen generar el mayor ahorro y que son de aplicación inmediata y con menor coste son la:

• Optimización de la Tarifa.
• Optimización de la potencia contratada.
• Optimización de la potencia reactiva: mediante la instalación de baterías de condensadores

SISTEMAS DE REGULACIÓN Y CONTROL

• Zonificación y termostatos

La calefacción y el aire acondicionado, como ya hemos señalado, son los principales consumidores de energía en un edificio. Para una mejor eficiencia energética de la instalación de climatización lo más conveniente es dividir su función en zonas independientes de regulación y programación. Cada zona se determina en función del uso o las condiciones térmicas particulares que harán conveniente gestionarlas de forma independiente. El control centralizado y zonificado de la climatización permite optimizar el grado de confort, al asegurar la temperatura deseada por el usuario en cada una de las zonas disponibles, a la vez permite reducir el consumo de energía al incrementar la eficiencia global de la instalación ya que sólo se climatizan aquellas zonas que son necesarias y al nivel necesario.

Para poder mantener de forma constante esta temperatura, es necesario la instalación de termostatos que regulen la temperatura y/o la humedad del ambiente. El termostato es un interruptor sensitivo de temperatura que controla el sistema de climatización. Cuando la temperatura sobrepasa la propuesta en el termostato, el interruptor interno se activa y comienza a funcionar para calentar o enfriar el ambiente a la temperatura seleccionada para lograr el confort necesario.

La instalación de estos dispositivos debe ser lejos de focos de calor/frío, luces, zonas de radiación directa solar o corrientes de aire. La incorporación de termostatos programables en los edificios facilita el control y la gestión de las instalaciones de calefacción y refrigeración, dando como resultado un menor consumo de energía.

• Domótica

La domótica facilita la gestión integrada de los diferentes dispositivos del hogar: la iluminación, los toldos y persianas, la calefacción, el aire acondicionado, los sistemas de riego, los sistemas de seguridad, etc. Mediante una consola portátil o incluso con el mando de la televisión, se puede controlar todo el sistema domótico cómodamente o desde el ordenador de la oficina a través de Internet, o desde la entrada de casa con el vídeoportero, o desde cualquier lugar con su móvil o portátil.

Además, la domótica actúa de forma inteligente ya que permite programar diferentes escenarios que se ajustan a las necesidades delosusuarios. La domótica gestiona elementos de control que contribuyen al ahorro de agua, electricidad y combustibles ,notándose sus efectos tanto en el aspecto económico (menos coste) como en el ecológico (menos consumo de energía).

• La instalación de un sistema de automatización y control de la iluminación (encendido/apagado y regulación de la intensidad de luz) con un sistema de domótica aumenta el confort y ahorra energía en la vivienda. Los principales sistemas para regular el estado de la iluminación mediante la domótica son:

o Control por Presencia, sobre todo para zonas de paso o de permanencia de personas durante poco tiempo.

o Medir la Luz que se recibe mediante sensores y así regular la intensidad de luz que se necesita.

o Adaptación de la luz según “escenas” que previamente se han programado según las necesidades particulares (por ejemplo, con la escena “Cena” la luz encima de la mesa del comedor se enciende a 100% y la iluminación del ambiente a 50% o con la escena “Cine en Casa” se apaga toda la iluminación del salón excepto una lámpara de pie que se mantiene 20%, etc.)

o Programación horaria, se puede regular tanto el encendido y apagado como la intensidad necesaria según las horas del día (por ejemplo, se podría regular la luz de un pasillo a un 25% cuando se encienda a determinadas horas de la noche)

• Instalación de sistemas de domótica para la gestión digital de la electricidad, el control de la climatización, los toldos y persianas encaminados al ahorro energético. La domótica puede gestionar el consumo de energía al introducir temporizadores, termostatos y programadores de uso que ofrecerán mayor eficiencia de los sistemas de calefacción y refrigeración a la vez que mayor confort al usuario.

Así mismo, poder controlar de manera automática los toldos y persianas permite optimizar su función incluso cuando no estamos en casa lo que conlleva un importante ahorro energético, tanto en calefacción como en refrigeración en verano.

Los sistemas domóticos ofrecen un interface para la programación de los aparatos y sistemas eléctricos para racionalizar las cargas y aprovechar distintas tarifas eléctricas. La gestión digital de la electricidad del hogar es uno de los argumentos más antiguos para la implementación de la domótica por parte de la administración y las empresas suministradoras.

ILUMINACIÓN

La iluminación es la segunda fuente de consumo de energía eléctrica en la mayoría de los edificios. Así mismo, el consumo energético en iluminación supone un alto porcentaje dentro del gasto energético total en cualquier municipio, pudiendo alcanzar hasta el 40%. En España, el alumbrado público supone una tipología de instalación con gran cantidad de ineficiencias energéticas, por lo que resulta de especial interés cualquier desarrollo de proyecto bajo el prisma de la empresa de servicios energéticos en este tipo de instalaciones.

Los productores se están movilizando en la búsqueda de soluciones para instalaciones nuevas y las ya existentes. Dichas soluciones optimizan energéticamente el alumbrado y se basan en varias premisas:

• Concienciación social de los fabricantes de luminarias por la conservación del medioambiente,
• Aplicación de nuevas tecnologías como los LED, los tubos T5 o incluso la PLS o plasma,
• Desarrollo de materiales reflectantes más eficientes,
• Estudio de las características de reflexión de los pavimentos, y
• Gestión remota de las instalaciones de alumbrado exterior.

Para interiores estamos hablando de un potencial de sustitución de antiguos fluorescentes por nuevas soluciones. Esto supone reciclaje de lámparas.

Algunas estrategias, de manera genérica, que pueden ayudar a reducir este consumo son:

* Lámparas fluorescentes compactas o lámparas de bajo consumo

El uso de lámparas fluorescentes compactas, comúnmente llamadas “lámparas de bajo consumo”, se ha extendido en relación a las bombillas incandescentes las cuales se están retirando gradualmente del mercado en la Unión Europea desde el año 2009. Una lámpara de bajo consumo es un tubo fluorescente en miniatura con tamaño adecuado para el uso en aparatos de iluminación convencionales.

Para la tecnología de las lámparas fluorescentes tradicionales (incluidas las LFC) se han sustituído los balastos magnéticos o cebadores (transformadores usados para su encendido) por los del tipo electrónico. Esta sustitución ha permitido la eliminación del efecto de "parpadeo" y del lento encendido tradicionalmente asociados a la iluminación fluorescente.

Las lámparas compactas fluorescentes utilizan un 80% menos de energía (debido principalmente a que producen mucho menos calor) y pueden durar hasta 12 veces más, ahorrando así dinero en la factura eléctrica.

Las LFC (Lámparas Fluorescentes Compactas) cuentan con las siguientes ventajas:

• Ahorro en el consumo eléctrico. Consumen sólo la 1/5 parte de la energía eléctrica que requiere una lámpara incandescente para alcanzar el mismo nivel de iluminación, es decir, consumen un 80% menos para igual eficacia en lúmenes por vatio de consumo (lm-W).
• Recuperación de la inversión en 6 meses (manteniendo las lámparas encendidas un promedio de 6 horas diarias) por concepto de ahorro en el consumo de energía eléctrica y por incremento de horas de uso sin que sea necesario reemplazarlas.
• Tiempo de vida útil aproximado entre 8000 y 10000 horas, en comparación con las 1000 horas que ofrecen las lámparas incandescentes.
• No requieren inversión en mantenimiento.
• Generan 80% menos calor que las incandescentes, siendo prácticamente nulo el riesgo de provocar incendios por calentamiento si por cualquier motivo llegaran a encontrarse muy cerca de materiales combustibles.
• Ocupan prácticamente el mismo espacio que una lámpara incandescente.
• Tienen un flujo luminoso mucho mayor en lúmenes por vatio (lm-W) comparadas con una lámpara incandescente de igual potencia.
• Se pueden adquirir con diferentes formas, bases, tamaños, potencias y tonalidades de blanco.

Uno de sus inconvenientes suele ser el flujo luminoso, pero la tecnología está avanzando favorablemente en este aspecto. Las LFC (Lámparas Fluorescentes Compactas) no demandan mayor energía en el encendido. Sin embargo, el encendido y apagado frecuente disminuye su vida útil.

* Tecnología LED

La tecnología de los diodos emisores de luz o LEDs, es aproximadamente cuatro veces más eficiente que la de las lámparas incandescentes convencionales. También se espera que los LEDs sean mucho más duraderos que las lámparas de las otras clases, alcanzando una vida útil de hasta 15 años.

Dentro de la cápsula de plástico de un diodo LED hay un material semiconductor. Cuando se aplica una pequeña corriente eléctrica, emite luz sin producir calor y con un color definido. El color puede ser incluso invisible para el ojo humano.

Las lámparas de LED para interiores del tipo MR16 (reflectores de iluminación) se aplican para iluminación de viviendas, iluminación de centros comerciales, iluminación de centros de conferencias, etc. Los MR16 son lámparas de bajo consumo de energía de 3 W con 170 lúmenes con un color de ambiente hasta 7000K.

Las lámparas de LED del tipo MR16, que son reflectores de luz, cuentan con beneficios:

• Generan sólo trazas de calor resultando que casi toda la energía eléctrica consumida es usada para generar luz en sí misma. Las lámparas incandescentes, halógenos o fluorescentes pueden usar más del 90% del consumo energético produciendo calor que no produce luz visible.
• Producen más luz por vatio de energía.
• Se estima que funcionan unas 35.000 a 50.000 horas a pleno rendimiento antes de precisar ser sustituidas (algunas de muy alta calidad duran hasta 100.000 horas). Las incandescentes lucen durante unas 1.000 o 2.000 horas.
• La tecnología LED es perfecta para aplicaciones en las que es necesario encender y apagar frecuentemente como en las linternas. Los fluorescentes se funden más rápido si están constantemente encendiéndose y apagándose.
• Cuando comparamos los vatios de una lámpara incandescente, las de LED producen más luz por vatio que cualquier otra bombilla.
• Una sola bombilla LED puede producir dos veces más luz, medida en lúmenes, que una tradicional.
• Se encienden rápidamente proporcionando una luz brillante en microsegundos.
• Son mucho más pequeñas que las habituales haciéndolas perfectas para una variedad de usos.
• No usan mercurio.
• La tecnología LED está diseñada para enfocar mejor la luz para una mayor intensidad.
• Pueden fabricarse para emitir luz de colores sin el uso de costosos filtros de colores, que dispara el coste de las tradicionales bombillas de color.
• Alumbrado de exteriores, ya que soporta mejor las condiciones ambientales que otros focos incandescentes.

La Asociación Española de Fabricantes de Iluminación, Anfalum, ha presentado el informe sobre “LED’s y su influencia en la eficiencia energética en España”, en julio de 2011, basado en encuestas a empresas que representan el 70% de la fabricación de LED’s en España. El estudio refleja que el mercado de LED’s ha aumentado notablemente en los últimos años y se estima que el crecimiento anual medio de la tasa de facturación acapare el 24% de la facturación total del sector, aumentando hasta el 40-50% después de la crisis. Esta asociación estima que si el mercado sigue su curso, en 2020 podrían ser LED’s el 60% de las luminarias suministradas en el mercado.

* Un diseño adecuado del tamaño de las ventanas para asegurar una correcta iluminación natural, la superficie mínima en huecos debe ser de al menos el 10% de la superficie en planta del espacio iluminado. Un acristalamiento elevado puede producir problemas de deslumbramiento y de control térmico. Las ventanas horizontales y ubicabas en el centro de la pared proporcionan una mejor distribución de la luz.

Así mismo, es necesario hacer la distribución de los espacios teniendo en cuenta los usos para los que se va destinar, para aprovechar al máximo la luz natural y así minimizar las necesidades de luz artificial.