Estudio, modelado y simulación de paneles solares híbridos con cubierta transparente y aislante, y validación experimental para su aplicación en sistemas de trigeneración
- Autores: Alejandro del Amo Sancho
- Directores de la Tesis: Amaya Martinez Gracia (dir. tes.), Ángel Antonio Bayod Rújula (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Zaragoza ( España ) en 2015
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Fernando Medina Padrón (presid.), Francisco Javier Uche Marcuello (secret.), Isabel Guedea Medrano (voc.)
- Materias:
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- Resumen
La integración de la energía solar en los edificios tiene dos limitaciones importantes: la falta de espacio en las cubiertas para producir con energía solar su gran demanda energética, y la limitación de la cobertura solar, debido a que en los edificios, la mínima demanda de calor se produce en verano coincidiendo con los mayores niveles de radiación.
Los paneles solares híbridos (que generan electricidad y calor con un único panel) tienen sus primeros desarrollos en los años 70, pero hasta la actualidad es una tecnología que no ha conseguido introducirse en el mercado debido principalmente a su bajo rendimiento térmico. Por lo tanto, se necesita conseguir una mejora sustancial en los paneles híbridos para generar más energía en menos espacio y por consiguiente, resolver la falta de espacio y la limitación de la cobertura solar en los edificios.
En este contexto, esta tesis afronta dos retos: - La mejora tecnológica del rendimiento panel solar híbrido.
- La mayor integración solar en edificios mediante la trigeneración solar.
El primer reto se afronta partiendo de un laminado fotovoltaico, continuando con un panel híbrido existente y evolucionado la tecnología, incorporando una Cubierta Transparente y Aislante (CTA) que permite aumentar el rendimiento térmico de los paneles híbridos. Se han desarrollado 4 tipologías de CTA (Aire, TIM, Gas Neutro y Vacío) de las cuales sólo la de aire había sido previamente analizada por otros autores. Gracias a la incorporación de la CTA sobre paneles híbridos se obtienen mejoras significativas sobre el rendimiento global del panel, lo cual se muestra en distintos ejemplos y tipologías de edificios, como: residencial, hotel, industria y polideportivo.
El segundo reto se afronta mediante la trigeneración solar, que consiste en generar electricidad, calor y frío mediante un único recurso energético, el sol. La trigeneración solar mediante máquinas tritérmicas (absorción o adsorción) permite aprovechar el calor residual de los paneles en verano, evitando problemas de sobrecalentamiento y eliminando la barrera establecida por el mínimo consumo térmico anual en los edificios, el agua caliente sanitaria (ACS). Con la trigeneración solar se da un salto cuantitativo en la cobertura solar sobre la demanda total del edifico, pasando de 10% de media a superar el 80%. La posibilidad que ofrecen las máquinas de refrigeración tritérmicas de trabajar en modo transformador de calor, permite un incremento adicional en la capacidad de integración solar en los edificios. Por último, la combinación de los paneles híbridos con bomba de calor consigue mejorar las condiciones de trabajo de ambas tecnologías aumentando la producción de ambas. Este tipo de instalaciones tienen un gran potencial de aplicación en edificios donde la demanda térmica sea elevada y estable a lo largo del año, y por ello se ha analizado su integración en un hospital.
Hasta la fecha, la tecnología solar híbrida no ha sido atractiva desde el punto de vista económico debido a su bajo rendimiento y el bajo coste de la energía. En la actualidad, las mejoras tecnológicas conseguidas (como la incorporación de la CTA), los elevados costes de los recursos energéticos y la reducción de los costes de los paneles, permiten conseguir periodos de amortización notablemente más cortos que el resto de tecnologías solares, lo que permite prever un potencial desarrollo de la tecnología solar híbrida en los próximos años.
