Manual de información sobre aplicaciones prácticas - CDPU · Manual de información sobre aplicaciones prácticas de energías renovables. Las Buenas Prácticas y el desarrollo

Manual de información sobre aplicaciones prácticas

Proyecto Común R4-P12-01

Manual de información sobre aplicaciones prácticas de energías renovables.

Las Buenas Prácticas

y el desarrollo sostenible

Realización: INTIAM RUAI SL Autor: Pere Soria Alcazar, Ingeniero Técnico Industrial Coordinador del proyecto: Domènec Martínez García Ayuntamiento de Rubí (España) Rambleta Joan Miró s/n 08191 RUBI Proyecto común “Energías renovables y oportunidades de empelo” Programa URB-AL, Red núm. 4 “La ciudad como promotora del desarrollo económico”. Rubí, mayo de 2003

Presentación El presente documento forma parte de las herramientas de formación en el marco del

proyecto común ENRGÍAS RENOVABLES Y OPORTUNIDADES DE EMPELO

“ENERGÍA+D”, aprobado por la Comisión Europea en diciembre del año 2001 (Ref.

R4-P12-01), e iniciado en el mes de abril del año 2002, y que cuenta con la

participación de 20 socios (municipios y entidades): 11 de América Latina y 9 de la

Unión Europea.

Se trata de un proyecto que pretende incorporar a la acción de las administraciones

locales, en los ámbitos de las agencias de desarrollo local y similares, el componente de

una nueva cultura energética asociada a la generación de nuevos empleos y de nuevas

actividades emprendedoras, integrando así dos conceptos básicos para el progreso de

nuestras comunidades y ciudades: desarrollo local sostenible y energías renovables.

Este manual pretende acercarnos al potencial actual de aprovechamiento de los

recursos energéticos renovables disponibles a escala local, las tecnologías maduras de

aplicación y su impacto a nivel económico social y ambiental.

El Seminario celebrado en la ciudad de León (Nicaragua) en febrero de este año, el

Catálogo de prefiles profesionales y el Estudio diagnóstico para identificar

oportunidades de empelo, autoempleo y microempresas complementan y se

interrelacionan con el contenido de este documento.

El manual está estructurado en 6 capítulos, cada uno de los cuales tiene una breve

presentación del recurso energético así como de sus potenciales aplicaciones. A

continuación se detalla en una ficha una aplicación real a modo de ejemplo de buena

práctica de aprovechamiento a escala local.

Domènec Martínez García

Coordinador del proyecto común

Ayuntamiento de Rubí, mayo de 2003

Índice

1. Energía solar térmica

i. Edificio plurifamiliar bioclimático

ii. Cocinando con el sol

iii. Farmacia solar

2. Energía solar fotovoltaica

i. Colegios con energía solar fotovoltaica

ii. Instalación conectada a red

3. Energía de la biomasa

i. Red de calefacción centralizada

4. Energía del viento

i. Parque eólico de Trucafort

5. Energía mini hidráulica

i. El riego de los cuatro pueblos

Manual de Información sobre aplicaciones de Energías Renovables

Capítulo 1. Energía solar térmica.

El calentamiento de procesos por la acción de la radiación solar es una de las aplicaciones de la energía solar más extendidas y utilizadas a lo largo de la historia.

- El confort en las edificaciones bien orientadas

- La fertilidad en los suelos en las zonas de clima cálido

- El secado de alimentos

- El calentamiento de grandes masas de agua

En la era moderna, diferentes equipos ha sido desarrollados y mejorados para captar con mayor eficiencia los rayos solares y poder ofrecer un trabajo productivo.

- Secaderos directos en los que el producto es expuesto a la radiación solar

- Secaderos indirectos en los que se calienta un flujo de aire que posteriormente atraviesa la zona de secado.

- Cajas para cocinar que gracias al efecto invernadero y su gran aislamiento alcanzan los 140 ºC.

- Cocinas solares parabólicas, que por medio de la concentración de rayos permiten la cocción de alimentos en su foco a las temperaturas y velocidad de cualquier otro sistema.

- Captadores solares planos que son utilizados en las instalaciones de producción de agua caliente sanitaria y climatización de piscinas.

- Captadores solares formados por tubos de vacío que por su elevado aislamiento pueden alcanzar temperaturas superiores a los 100 ºC

Todos estos equipos combinados entre sí pueden abastecer en más de un 50 % las necesidades de calor para el acondicionamiento de hogares, procesado de alimentos y preparación de agua caliente, tanto a nivel doméstico como industrial, tal y como muestran las siguientes experiencias.

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Edificio Plurifamiliar bioclimático. Sector: Solar térmico País: España

En el barrio marítimo de “Els Molins”, situado en el municipio catalán de Sitges se construyeron en 1999 dos edificios residenciales para 18 y 32 familias respectivamente. Los edificios fueron concebidos desde la óptica de la arquitectura bioclimática demostrando su viabilidad técnica y económica consiguiendo niveles muy altos de rendimiento energético y de confort de sus usuarios.
El proyecto:
iguiendo los principios de la arquitectura bioclimática, el edificio fue pensado desde el inicio on l fin de aprovechar al máximo las aportaciones solares y de los vientos característicos de la ona, el proyecto escogió la orientación y la forma más adecuada, actuando principalmente en:

Fachada norte. Incluyendo un voladizo de protección contra el viento del Norte en invierno.

Fachada Sur. En ella se encuentran las estancias más utilizadas ya que es la zona de temperaturas más agradables.

Masa estructural elevada, por tal de conseguir inercia térmica y temperaturas estables noche – día.

Relación fachada – ventanas ajustada para no obtener sobrecalentamientos en verano.

Elementos de sombra que en verano proporcionan un control solar de la fachada sur

Ventanas con sistema SAV. Doble cámara ventilada que permite el precalentamiento de aire en invierno y la expulsión de calor en verano.

Captadores solares térmicos. Para la producción del agua caliente sanitaria de consumo doméstico.

Sistema domótico de gestión de la energía. Permite el control de los sistemas de impulsión de aire para conseguir un confort interior óptimo, además controla otros sistemas generales de suministro de energía y seguridad de los domicilios.

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Manual de Información sobre aplicaciones de Energías RenovablesCocinando con el sol.

Sector: Solar térmico País: Paraguay Localidad: Caaguazú

La Fundación Celestina Pérez de Almada es una organización no gubernamental para el desarrollo fundada el 7 de noviembre de 1990 cuya finalidad es llevar a cabo programas de lucha contra lapobreza y la protección del medio ambiente Desde 1994 y con el apoyo del grupo ULOG que financióla estada de un cooperante especialista en energía solar han realizado proyectos de construcción y uso de cocina solar.
El proyecto:
Este proyecto ha tenido continuidad desde que en 1994 se realizó el primer taller de construcción de hornos solares de madera hasta la actualidad en 2004 en que las cocinas parabólicas se han incorporando, permitiendo abarcar cualquier tipo de cocción. Los hornos solares permiten alcanzar temperaturas de hasta 140 ºC y por tanto son ideales para la cocción y el horneado a baja temperatura. El resultado són platos saludables y de fácil digestión que estan generando una conciencia que asimila a la cocina solar cualidades que la hacen ideal para las personas con gastritis y otros trastornos digestivos.

La construcción de hornos solares y de cocinas parabólicas han permitido a las mujeres de las comunidades rurales la elaboración de productos que después son comercializados en áreas comerciales. Pan, dulces, compotas elaborados con energía solar permiten generar microemprendimientos, oportunidades de empleo directo y por tanto ocasiones para mejorar la economía familiar o salir de situaciones de marginación.

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Farmacia alternativa solar. Sector: Solar térmico País: Paraguay Localidad: Caaguazú

En el país existe una gran riqueza cultural basada en la medicina popular, la existencia de redes solidarias a nivel comunitario y una abundancia de recursos naturales. Todo esto permitió diseñar un proyecto que partiendo del objetivo de recuperación de la medicina tradicional aplica la energía solar para lograr preparar y conservar los remedios. Los objetivos específicos del proyecto son:

• Industrializar la preparación de hierbasmedicinales

• Formar promotores rurales de la salud

• Comercializar los remedios elaborados

• Introducir el uso de la energía solar

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En el proyecto participan 10Departamento de Caaguazbeneficiarios directos. Mediante la construcción delas plantas medicinales queenvasadas y puestas a la vcon posibilidades de ampliaal exterior. Generando acceemprendimientos productiv

En Paraguay la población rural representa prácticamente el 50 % de los poco más de 5 millones que habitan el país. Los elevados niveles de pobreza, un sistema democrático débil y un creciente deterioro ambiental tanto a nivel global como local son problemas que agravan un sistema público de salud insuficiente y prácticamente inexistente en las áreas rurales.

El proyecto:

comunidades del ú con un total de 370

secaderos se deshidratan posteriormente son enta en mercados del país, r la red de comercialización so a la salud y micro

os al mismo tiempo.


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Capítulo 2. Energía solar fotovoltaica.

a producción de electricidad a partir de la radiación solar, de forma directa, racias al efecto invernadero, permite la electrificación de lugares donde los istemas convencionales no llegan.

Electrificación rural en zonas de población dispersa.

Suministro energético para instalaciones remotas de telecomunicaciones, señalización, etc.

l avance tecnológico de los semiconductores ha permitido tanto el desarrollo e células solares de silicio mono y policristalino a precios competitivos como la ejora de calidad de los equipos de control de los procesos de carga baterías y e conversión de energía eléctrica de corriente continua en corriente alterna.

stos equipos han permitido la ampliación de las aplicaciones de la energía olar fotovoltaica hacia campos como:

La producción de electricidad en edificios con conexión a la red general de distribución eléctrica en régimen de compra – venta de energía.

El bombeo de agua de forma directa, sin baterías eléctricas, en los que el caudal extraído es proporcional a los niveles de radiación solar.

as posibilidades de la energía solar fotovoltaica permiten pues, alimentar esde pequeños equipos, más o menos remotos y aislados hasta producir nergía en grandes centrales conectadas a la red eléctrica de la zona, pasando or la producción de electricidad para pequeños núcleos autónomos con iniredes de distribución y sistemas híbridos de producción con apoyo eólico o iesel.

as nuevas tecnologías de producción, almacenamiento y uso del hidrógeno, a ravés de los sistemas de electrólisis y celdas o pilas de combustible para su econversión en electricidad abren un panorama muy interesante y speranzador a esta fuente alternativa, limpia y universal de producción de lectricidad.

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Colegios con energía solar fotovoltaica. Sector: Solar fotovoltaico País: Ecuador

a instalación fotovoltaica alimenta, en ambos colegios, la iluminacrdenadores y equipos de computación y los servicios administrativ

Cada instalación cuenta coformado por 39 módulos somonocristalino, con una su25 m2 y una potencia de 3. La inclinación de los panelehorizontal y estan orientadamaximizando la captación Para el acoplamiento de lapaneles solares a los horacolegios se instalaron unasformadas por 24 elemento Cada instalación cuenta cocarga y conversión de la econ 4 kW de potencia y sacompatibles con la red loca Un sistema supervisor recofuncionamiento, producció

ptimización y poder adaptar los hábitos a los momentos de máxim

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Los colegios Alejandro Humdolt y Nacional Galápagos, situados respectivamente en las islas de San Cristóbal y de Santa Cruz, en el archipiélago de las Galápagos, Ecuador, cuentan desde octubre de 1998, con un sistema para la producción de electricidad a través de un grupo de módulos solares fotovoltaicos. Esta instalación permite que los colegios dispongan de una fuente de energía de apoyo a la débil red local de suministro.

El proyecto:

ión de los espacios, los os de los centros.

n un campo fotovoltaico lares de silicio

erfície total de captación de 315 Wp.

s es de 15 º respecto de la s en dirección suroeste,

a primeras horas de la tarde.

energía producida por los rios y necesidades de los bancadas de baterías

s de 900 Ah cada uno.

n una central de control de nergía a corriente alterna lida a 120 V y de frecuencia l de energía.

ge datos del n y reservas para permitir la a disponibilidad energética.


Energía solar al centro RUBI+D. Sector: Solar fotovoltaico País: España

La instalación solar fotovoltaica realizada en el edificio está conectada a la red general de distribución de electricidad de la zona. Esta conexión permite según la normativa actual, la venta dela producción energética a la compañía distribuidora a un precio de 3,6 centimos de Euromás una prima a la producción de 36 centimos de Euro por cada kWh facturado. De esta forma y ante la previsión de generara aproximadamente unos 5.500 kWh anuales, se espera amortizar la inversión de 37.500 Euros en 17 años de servicio. Además del beneficio económico la instalación evita 2 toneladas de CO2 anuales

Existen dos campos fotovolsobre la cubierta plana del fases los años 2000 y 2003 Todos los módulos son de fabricación nacional. Dos cla inyección de la electricidauna potencia total de 5 kW. Un sistema informático permproducción.

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El edificio RUBI+D fue inaugurado en 1999 como iniciativa de titularidad municipal comprometida con el desarrollo social, económico y tecnológico de la ciudad. Como centro avanzado de servicios, integra la iniciativa pública y privada, fomenta la cultura asociativa y la participación de entidades, empresas e instituciones de toda la zona. En su seno alberga entre otros servicios el Aula de Estudios de la Energía.

El proyecto:

taicos de 2.880 y 2.475 Wp edificio incorporados en dos .

silicio monocristalino de onvertidores cc/ca permiten d producida a la red con

ite la monitorización de la


Capítulo 3. Energía de la biomasa.

El aprovechamiento de la biomasa con fines energéticos abarca un ámplio espectro de productos o recursos y diversos procesos por los que obtener tanto electricidad como calor

- Residuos forestales

- Restos de cosechas

- Cultivos energéticos, oleaginosos, azucareros, etc.

- Residuos de la ganadería

- Residuos sólidos urbanos

- Fangos de estaciones depuradoras de agua.

El proceso más extendido de aprovechamiento de todo lo que ha sido materia orgánica es sin duda la combustión. Por la quema de todo tipo de leñas y residuos se ha obtenido, generalmente, el calor para cocinar, calentar agua y dar confort a millones de hogares.

Actualmente se dispone de tecnología para quemar prácticamente cualquier residuo de forma eficiente y con un buen control de las emisiones. Pero además, se hallan en fase muy avanzada de comercialización otras tecnologías

- La producción de biocombustibles. Biodiesel a partir de aceites vegetales y alcoholes como substitutos de las gasolinas.

- Metanización de residuos húmedos para la obtención de biogas.

- Gasificación de residuos para el funcionamiento de turbinas en centrales de cogeneración de calor y electricidad.

- Obtención de compost para el enriquecimiento de suelos.

Cabe indicar que la utilización de la biomasa residual suele generar un doble beneficio: por un lado permite la generación de energía local y por otro elimina o reduce residuos que pueden tener gran impacto ambiental.

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Red de calefacción centralizada alimentada con Biomasa.

Sector: Biomasa País: España Localidad: Cuéllar, Segovia

Los sistemas de calefacción y agua caliente centralizada suministran energía directamente al usuario en la forma y cantidad que se necesita, evitándole la necesidad de supervisar instalaciones, así como de manipular y almacenar combustibles. Estos sistemas tienen una larga tradición de uso en países del Centro y Norte de Europa, donde llegan a cubrir más de la mitad de la demanda. Representan además un menor coste para los usuarios y un mejor control de las emisiones.
El proyecto:
l proyecto de calefacción y agua caliente centralizada de Cuéllar permite usar los residuos rocedentes de la limpieza del monte así como otros tipos de biomasa.

stos combustibles son incinerados en una central térmica en la que se calienta agua para osteriormente distribuirla a los usuarios a través de un sistema de doble tubería preaislada.

a instalación consta de los siguientes elementos:

Silo de almacenamiento de 100 m3 de capacidad y sistema de alimentación del combustible.

Caldera principal acuotubular para producción de agua caliente, de 4.500.00 kcal/h, con cámara de combustión de parrilla móvil y multiciclón depurador de humos con recuperador de calor.

Caldera auxiliar de 600.000 kcal/h. Gurpos de motobombas para la circulación

del agua en las calderas y el circuito de distribución.

Transformador eléctrico, depósito de expansión, sistema de control y resto de elementos auxiliares.

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Capítulo 4. Energía del viento.

El viento ofrece un potencial energético muy grande y rentable desde el punto de vista económico así como generador de oportunidades de creación de empleo, tanto en lo que respecta a la fabricación de máquinas, su instalación y posterior mantenimiento.

La energía cinética del viento tiene actualmente varios campos de utilidad:

- Aerobombas para la extracción de agua en fincas agrícolas y ganaderas

- Electrificación rural mediante pequeños aerogeneradores de has 10 kW de potencia.

- La producción de electricidad de forma masiva mediante granjas o parques eólicos que utilizan máquinas de hasta 3 MW de potencia unitaria y que pueden sobrepasar los 100 m de diámetro.

El eólico es sin duda el sector de las energías renovables que más ha destacado en los últimos años, tanto por la velocidad de implantación, con rátios de crecimiento anual medio del 30 % en la última década, como por el desarrollo tecnológico.

En este crecimiento han tenido un papel muy importante:

- Las políticas de países de Europa como Alemania, España y Holanda de incentivación mediante el pago de primas a la producción de electricidad de origen eólico.

- La inversión privada debido a la elevada rentabilidad económica en lugares con elevada velocidad media anual del viento.

- El desarrollo tecnológico, tanto en la aerodinámica de palas como en los generadores eléctricos y elementos de control y transmisión.

Aunque ha habido algunos debates intensos sobre el impacto visual de las grandes máquinas o si interacción con las aves, todos los estudios realizados apuntan a que la energía eólica, puede y debe tener un papel muy importante en el esquema de producción de electricidad de cualquier país en los próximos años.

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Parque eólico de Trucafort. Sector: Eólica

País: España Localidad: Pradell-Argentera,

Tarragona

El parque eólico de Trucafort está situado entre dos comarcas de província de Tarragona: el Priorat i el Baix Camp en las que ocupa una superficie importante, 85 hectáreas. El estudio de implantación del parque eólico se ha basado en los datos de viento medidos con motivo de la elaboración del Atlas Eólico de Cataluña, del Departamento de Industria, Comercio y Turismo de la Generalitat de Catalunya. Además se ha hecho un estudio de detalle del emplazamiento durante más de tres años. Todas estas medidas han confirmado la viabilidad del potencial eólico de la zona.
El proyecto:
l parque cuenta con un total de 91 aerogeneradores con una potencia desarrollada e 29,85 MW, de los cuales 66 máquinas son de 225 kW / 28 m de diámetro y 25 más on de 600 kW y 44 m de diámetro.

a velocidad media del viento en el emplazamiento es de 7 m/s con predominio de las irecciones Oeste y Nororoeste, hecho que ha condicionado la disposición de las áquinas por tal de que no se generen turbulencias o zonas de sombra.

La distribución de energía en el interior del parques se realiza a 20 kV, por medio de cuatro líneas enterradas de una longitud de 11 km que unen las máquinas a la subestación transformadora. La línea eléctrica de evacuación se conecta al ramal Ascó Reus a 110 kV gracias a un transformador de 33 MVA y una línea aérea de doble circuito de 3 km de longitud. El sistema de control del parque se basa en un ordenador central que permite disponer de información en tiempo real de cualquier aerogenerador. También se dispone de tres torres meteorológicas que interconectan el sistema de monitorización.

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Capítulo 5. Energía Minihidráulica.

El aprovechamiento de la energía potencial que tienen las masas de agua por el hecho de encontrarse a un cierto desnivel o de la energía cinética cuando esta se encuentra en movimiento, energía hidráulica, suele ser considerada como renovable ya que es cuestión de tiempo que el ciclo hidrológico vuelva a situar al agua nuevamente en la cuenca.

Los graves impactos sobre el medio de los grandes embalses hacen que cuando hablamos de energías renovables, generalmente, hagamos referencia a aquellos aprovechamientos hidráulicos de potencia menor a 10 MW, que por lo general no tienen una represa sobre el total de agua del cauce sino sobre una parte desviada por un canal.

Su potencial energético es muy interesante, de hecho, esta es la forma más económica y limpia de producir electricidad en las zonas donde existe el recurso.

La energía eléctrica es producida por un alternador que as uvez és accionada a través de un eje mecánico por la turbina que es golpeada por el flujo de agua a través de una canalización forzada de la misma.

Los datos básicos que permiten seleccionar el tipo de central y principalmente el tipo de turbina emplear son la altura y el caudal disponibles. A partir de estos valores podemos distinguir tres tipos diferentes.

• Turbina Kaplan o de hélice para saltos de agua menores a 10 m de desnivel

• Turbina Francis para saltos de agua de hasta 100 m y elevado caudal

• Turbina Pelton para saltos de más de 40 m de desnivel o caída.

Aunque la mayoría de las centrales hidroeléctricas producen energía en conexión a la red general de distribución, también existen modelos a partir de los 40 – 50 W de potencia para suministro autónomo en zonas de población dispersa o de pocos kW para la electrificación de comunidades aisladas utilizando acumuladores.

Cabe recordar que si el caudal de paso se mantiene sufiecientemente constante estas instalaciones de pequeña potencia pueden llegar a producir grandes cantidades de energía por su elevado nivel de utilización.

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El riego de los cuatro pueblos. Sector: Minihráulica País: España Localidad: Alt Urgell, Cataluña

Desde junio de 2001 está operativo el proyecto agrícola y energético del riego de los cuatro pueblos que ha significado una modernización del sistema de riego de los pueblos Anserall, Castellciutat, Montferrer y Adrall. Por un lado el cambio de riego de inundación a aspersión supone un gran ahorro de agua y por otro el aprovechamiento del desnivel de la canalización mediante una central eléctrica supone una producción energética limpia y sostenible.

El proyecto:

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El agua empleada es captada en el río Valira a 752 m sobre el nivel del mar y después de 10 km de transcurso por el canal, el sobrante no utilizado en riego (entre 300 y 600 l/s) se precipita por una tubería forzada de 116 m de desnivel impulsando un turbina del tipo Francis horizontal de rodete simple.

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