RADIACIÓN SOLAR Y SU APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO

– Técnicos que desarrollen su actividad profesional en el sector de las energías renovables.

Prólogo ………………………………………………………………………………………………………………………… 3
Capítulo 1 …………………………………………………………………………………………………………………… 13
La radiación solar ………………………………………………………………………………………………………… 13
1.1.- Introducción …………………………………………………………………………………………………….. 14
1.2.- El sol ……………………………………………………………………………………………………………….. 14
1.3.- La radiación solar ……………………………………………………………………………………………… 14
1.4.- Constante solar ………………………………………………………………………………………………… 15
1.5.- Unidades de radiación solar ……………………………………………………………………………….. 16
1.6.- Posición solar …………………………………………………………………………………………………… 16
1.7.- Los captadores y su colocación …………………………………………………………………………… 18
1.8.- Tablas de radiación. ………………………………………………………………………………………….. 21
1.9.- Valores de irradiación ……………………………………………………………………………………….. 26
1.10.- Instrumentos de medida ………………………………………………………………………………….. 26
1.11.- Distribución y reparto de radiación solar …………………………………………………………… 29
1.12.- Horas de pico solar ………………………………………………………………………………………….. 32
1.13.- Efecto de sombra ……………………………………………………………………………………………. 34
1.14.- Distancia entre captadores ………………………………………………………………………………. 34
1.15.- Pérdidas por orientación e inclinación ………………………………………………………………. 36
1.16.- Pérdidas por sombras ……………………………………………………………………………………… 38
Capítulo 2 …………………………………………………………………………………………………………………… 45
Energía fotovoltaica …………………………………………………………………………………………………….. 45
2.1.- Efecto fotoeléctrico …………………………………………………………………………………………… 46
2.2.- Célula fotovoltaica ……………………………………………………………………………………………. 49
2.3.- Características célula fotovoltaica ………………………………………………………………………. 52
2.4.- Módulo fotovoltaico …………………………………………………………………………………………. 54
2.5.- Partes de un módulo fotovoltaico ………………………………………………………………………. 55
2.6.- Asociación de módulos fotovoltaicos ………………………………………………………………….. 57
2.7.- Efectos de irradiación y temperatura ………………………………………………………………….. 61
2.8.- Aplicaciones de la Energía fotovoltaica ……………………………………………………………….. 64
Capítulo 3 …………………………………………………………………………………………………………………… 65
Fotovoltaica conectada a la red …………………………………………………………………………………….. 65
3.1.-Introducción. …………………………………………………………………………………………………….. 66
6
3.2.- Componentes …………………………………………………………………………………………………… 66
3.3.- Inversor …………………………………………………………………………………………………………… 67
3.3.1.- Características ……………………………………………………………………………………………. 67
3.3.2.- Principio de funcionamiento ………………………………………………………………………… 68
3.3.3.- Monitorización …………………………………………………………………………………………… 70
3.3.4.- Interconexión de inversores ………………………………………………………………………… 71
3.4.- Cuadro de contadores ……………………………………………………………………………………….. 72
3.5.- Elementos de protección …………………………………………………………………………………… 75
3.6.- Cableado …………………………………………………………………………………………………………. 78
3.7.- Instalación de toma de tierra ……………………………………………………………………………… 79
3.8.- Esquema general ………………………………………………………………………………………………. 80
3.9.- Instalaciones mixtas ………………………………………………………………………………………….. 81
3.10.- Integración arquitectónica ……………………………………………………………………………….. 81
3.11.- Seguidores solares ………………………………………………………………………………………….. 84
3.12.- Huertos solares ………………………………………………………………………………………………. 86
3.13.- Proceso general de cálculo ………………………………………………………………………………. 86
3.13.1.- Pasos a seguir …………………………………………………………………………………………… 86
3.13.2.- Potencia del campo generador …………………………………………………………………… 87
3.13.3.- Número de módulos fotovoltaicos ……………………………………………………………… 88
3.13.4.- Con varios inversores ………………………………………………………………………………… 89
3.14.- Cálculo de la producción anual …………………………………………………………………………. 90
3.14.1.- Opciones PVGIS ………………………………………………………………………………………… 90
3.14.2.- Visualización de resultados ………………………………………………………………………… 93
3.15.- Análisis económico ………………………………………………………………………………………….. 94
3.15.1.- Introducción …………………………………………………………………………………………….. 94
3.15.2.- Tarifa y legislación vigente …………………………………………………………………………. 94
3.15.3.- Gastos adicionales …………………………………………………………………………………….. 98
3.16.- Legalizar instalación conectada a la red …………………………………………………………….. 98
3.17.- Características documentación ……………………………………………………………………….. 100
3.17.1.- Redacción de Documento Básico ………………………………………………………………. 100
3.17.2.- Solicitud del punto de conexión ………………………………………………………………… 101
3.17.3.- Redacción del Documento Técnico Definitivo ……………………………………………… 101
3.17.4.- Solicitud inscripción en el registro de pre-registro de retribución …………………. 101
3.17.5.- Inclusión en el Régimen Especial ………………………………………………………………. 102
 7
3.18.- Realización del montaje de la instalación …………………………………………………………. 102
Capítulo 4 …………………………………………………………………………………………………………………. 103
Fotovoltaica aislada de la red ………………………………………………………………………………………. 103
4.1.-Introducción ……………………………………………………………………………………………………. 104
4.2.- Componentes …………………………………………………………………………………………………. 106
4.3.- Batería …………………………………………………………………………………………………………… 106
4.3.1.- Baterías de plomo-ácido ……………………………………………………………………………. 106
4.3.2.- Baterías níquel-cadmio ……………………………………………………………………………… 109
4.3.3 Características técnicas ……………………………………………………………………………….. 109
4.3.4.- Asociación de baterías ………………………………………………………………………………. 112
4.4.- Regulador ………………………………………………………………………………………………………. 114
4.4.1.- Funcionamiento ……………………………………………………………………………………….. 114
4.4.2.- Regulador serie ………………………………………………………………………………………… 115
4.4.3.- Regulador paralelo ……………………………………………………………………………………. 116
4.4.4.- Datos equipo comercial …………………………………………………………………………….. 117
4.5.- Convertidor ……………………………………………………………………………………………………. 118
4.5.1.- Funcionamiento ……………………………………………………………………………………….. 118
4.5.2.- Rendimiento …………………………………………………………………………………………….. 119
4.5.3.- Equipos actuales ………………………………………………………………………………………. 119
4.5.4.- Convertidor dc-dc diferentes niveles de tensión …………………………………………… 120
4.5.4.- Convertidor dc-dc punto máximo de potencia ……………………………………………… 121
4.6.- Suministro ……………………………………………………………………………………………………… 123
4.7.- Proceso de cálculo ………………………………………………………………………………………….. 125
4.7.1.- Potencia máxima ………………………………………………………………………………………. 126
4.7.2.- Cálculo consumo máximo ………………………………………………………………………….. 127
4.7.3.- Cálculo del número de módulos fotovoltaicos ……………………………………………… 129
4.7.4.- Capacidad del acumulador…………………………………………………………………………. 130
4.8.- Instalación en tensión continua de 12/24/48 ……………………………………………………… 130
4.9.- Instalación en tensión continua (12/24/48) y alterna (230 V y 50 Hz) ……………………. 131
4.10.- Instalación en tensión alterna (230 V y 50 Hz) ………………………………………………….. 132
4.11.- La elección de las baterías ……………………………………………………………………………… 133
4.12.- Cálculo de la sección del cable ………………………………………………………………………… 135
4.13.- Elección del regulador ……………………………………………………………………………………. 136
4.14.- Instalaciones domésticas ……………………………………………………………………………….. 139
8
4.15.- Instalación híbrida …………………………………………………………………………………………. 141
4.16.- Instalación bombeo de agua ……………………………………………………………………….. 143
4.17.- Instalaciones móviles …………………………………………………………………………………….. 146
4.18.- Instalaciones de señalización y alumbrado ……………………………………………………….. 146
4.19.- Legalizar instalación ………………………………………………………………………………………. 147
Capítulo 5 …………………………………………………………………………………………………………………. 149
Energía solar térmica………………………………………………………………………………………………….. 149
5.1.-Introducción ……………………………………………………………………………………………………. 150
5.1.1.- Principio de funcionamiento ………………………………………………………………………. 150
5.1.2.- Tipos de instalaciones según temperatura …………………………………………………… 151
5.1.3.- Principales aplicaciones …………………………………………………………………………….. 151
5.2.- Panel solar ……………………………………………………………………………………………………… 151
5.2.1.- Panel plano ………………………………………………………………………………………………. 152
5.2.2.- Panel de tubo de vacío (heat Pipe) ……………………………………………………………… 153
5.2.3.- Panel parabólico compuesto (CPC) ……………………………………………………………… 157
5.2.4.- Comparación colectores ……………………………………………………………………………. 158
5.2.5.- Instalación ……………………………………………………………………………………………….. 158
5.3.- Características de los colectores ……………………………………………………………………….. 159
5.4.- Asociación en serie y paralelo …………………………………………………………………………… 161
5.5.- Componentes básicos de una instalación …………………………………………………………… 166
5.6.- Fluido de trabajo …………………………………………………………………………………………….. 168
5.7.- Circulación natural ………………………………………………………………………………………….. 170
5.8.- Circulación forzada ………………………………………………………………………………………….. 172
5.9.- Pruebas y documentación ………………………………………………………………………………… 174
5.10.- Prevención de la legionelosis ………………………………………………………………………….. 175
Capítulo 6 …………………………………………………………………………………………………………………. 179
Agua Caliente Sanitaria ………………………………………………………………………………………………. 179
6.1.-Introducción ……………………………………………………………………………………………………. 180
6.2.- Componentes …………………………………………………………………………………………………. 182
6.3.- Acumulador ……………………………………………………………………………………………………. 182
6.4.- Intercambiador ………………………………………………………………………………………………. 188
6.5.- Circuito hidráulico …………………………………………………………………………………………… 190
6.5.1.- Tuberías …………………………………………………………………………………………………… 190
6.5.2.- Bombas……………………………………………………………………………………………………. 193
 9
6.5.3.- Vasos de expansión …………………………………………………………………………………… 193
5.4.- Válvulas ……………………………………………………………………………………………………… 194
6.6.- Control de temperatura …………………………………………………………………………………… 196
6.7.- Cálculos instalación ACS …………………………………………………………………………………… 200
6.7.1.- Consideraciones previas ……………………………………………………………………………. 200
6.7.2. Situación geográfica y energía captada…………………………………………………………. 201
6.7.3.- Consumo demandado ……………………………………………………………………………….. 202
6.7.4.- Energía demandada ………………………………………………………………………………….. 202
6.8.- Dimensionado y cálculos ………………………………………………………………………………….. 203
6.8.1.- Cálculo del área de captación …………………………………………………………………….. 203
6.8.2.- Volumen del acumulador …………………………………………………………………………… 204
6.8.3.- Elección del intercambiador ………………………………………………………………………. 204
6.8.4.- Tuberías y bomba de circulación ………………………………………………………………… 205
6.8.5.- Vaso de expansión ……………………………………………………………………………………. 205
Capítulo 7 …………………………………………………………………………………………………………………. 207
Calefacción y climatización …………………………………………………………………………………………. 207
7.1.- Introducción …………………………………………………………………………………………………… 208
7.2.-Sistemas de calefacción ……………………………………………………………………………………. 208
7.3.- Aerotermos ……………………………………………………………………………………………………. 209
7.3.1.- Introducción …………………………………………………………………………………………….. 209
7.3.2.- Criterios de selección ………………………………………………………………………………… 211
7.3.3.- Instalación ……………………………………………………………………………………………….. 213
7.4.- Calefacción por aire ………………………………………………………………………………………… 214
7.4.1.- Introducción …………………………………………………………………………………………….. 214
7.4.2.- Funcionamiento panel de aire ……………………………………………………………………. 215
7.4.3.- Acumulador de grava ………………………………………………………………………………… 216
7.4.4.- Interconexionado con sistemas convencionales …………………………………………… 216
7.5.- Radiador o convector ………………………………………………………………………………………. 217
7.6.- Suelo radiante ………………………………………………………………………………………………… 218
7.6.1.- Introducción …………………………………………………………………………………………….. 218
7.6.2.- Funcionamiento ……………………………………………………………………………………….. 219
7.6.3. Estructura y distribución …………………………………………………………………………….. 220
7.6.4.- Instalación: colectores ………………………………………………………………………………. 224
7.7.- Climatización de piscinas por solar térmica ………………………………………………………… 225
10
7.7.1.- Introducción …………………………………………………………………………………………….. 225
7.7.2.- Funcionamiento ……………………………………………………………………………………….. 226
7.7.3.- Demanda energética …………………………………………………………………………………. 230
Capítulo 8 …………………………………………………………………………………………………………………. 233
Código técnico de edificación ……………………………………………………………………………………… 233
8.1.- El nuevo CTE …………………………………………………………………………………………………… 234
8.2. Código técnico de la edificación y energía solar …………………………………………………… 234
8.3.- Solar térmica y CTE …………………………………………………………………………………………. 236
8.3.1.- Contribución solar mínima energía térmica …………………………………………………. 236
8.3.2.- Cálculo de la demanda ………………………………………………………………………………. 238
8.3.3.- Zonas climáticas ……………………………………………………………………………………….. 240
8.3.4.- Consideraciones generales de las instalaciones ……………………………………………. 240
8.3.5.- Criterios generales de cálculo …………………………………………………………………….. 242
 8.3.6.- Componentes…………………………………………………………………………………………… 246
8.3.7.- Pérdidas por inclinación y orientación, y sombreado …………………………………….. 249
8.3.8.- Mantenimiento ………………………………………………………………………………………… 249
8.4.- Solar fotovoltaica y CTE……………………………………………………………………………………. 252
8.4.1.- Contribución mínima de energía fotovoltaica ………………………………………………. 252
8.4.2.- Potencia a instalar …………………………………………………………………………………….. 253
8.4.3.- Zonas climáticas ……………………………………………………………………………………….. 255
8.4.4.- Condiciones generales ………………………………………………………………………………. 255
8.4.5.- Criterios generales de cálculo …………………………………………………………………….. 255
8.4.6.- Perdidas por inclinación y orientación, y sombreado …………………………………….. 256
8.4.7.- Mantenimiento ………………………………………………………………………………………… 256
8.5.- ¿Es obligatorio instalar energía solar? ……………………………………………………………….. 257
Capítulo 9 …………………………………………………………………………………………………………………. 259
Software de cálculo ……………………………………………………………………………………………………. 259
9.1.- Introducción …………………………………………………………………………………………………… 260
9.2.- Fv-Expert ……………………………………………………………………………………………………….. 260
9.2.1.- Introducción …………………………………………………………………………………………….. 260
9.2.2.- Funcionamiento general ……………………………………………………………………………. 261
9.2.3.- Secciones del programa …………………………………………………………………………….. 262
9.2.4.- Limitaciones de la edición básica ………………………………………………………………… 263
9.2.5.- Requisitos de la aplicación …………………………………………………………………………. 263
9.2.6.- Instalación de la aplicación ………………………………………………………………………… 263 
 11
9.2.7.- Fv-Expert: análisis económico …………………………………………………………………….. 265
9.2.8.- Fv-Expert: dimensionado aislada ………………………………………………………………… 268
9.2.9.- Fv-Expert: cálculo de sección ……………………………………………………………………… 270
9.3.- Hoja de cálculo: Pv Sys Calc ……………………………………………………………………………… 271
9.3.1.- Introducción …………………………………………………………………………………………….. 271
9.3.2.- Funciones ………………………………………………………………………………………………… 272
9.3.3.- Función de las diferentes hojas ………………………………………………………………….. 273
9.3.4.- Modo de cálculo ……………………………………………………………………………………….. 275
9.4.- Ecosol ……………………………………………………………………………………………………………. 275
9.4.1.- Introduccción …………………………………………………………………………………………… 275
9.4.2.- Funcionamiento general ……………………………………………………………………………. 277
9.4.2.- Asistente dimensionado instalación ……………………………………………………………. 277
9.5.- Buderus …………………………………………………………………………………………………………. 279
9.5.1.- Introducción …………………………………………………………………………………………….. 279
9.5.2.- Funcionamiento ……………………………………………………………………………………….. 281
9.5.3.- Mostrar resultados de la instalación ……………………………………………………………. 283
9.6.- Ejemplos cálculo Entidades Energéticas de Comunidades autónomas …………………… 283
9.6.1.- Introducción …………………………………………………………………………………………….. 283
9.6.2.-Hoja de cálculo ………………………………………………………………………………………….. 283
9.6.3.-ACSOL ………………………………………………………………………………………………………. 285
9.6.4.- Software EREN …………………………………………………………………………………………. 287
Apéndice…………………………………………………………………………………………………………………… 289
Tabla de valores de irradiación en MJ/m2
……………………………………………………………………… 289
Apéndice 2 ………………………………………………………………………………………………………………… 293
Tabla de valores Irradiación en kwh/m2
……………………………………………………………………….. 293
Apéndice 3 ………………………………………………………………………………………………………………… 297
Tabla de valores anuales: HPS ……………………………………………………………………………………… 297
Apéndice 4 ………………………………………………………………………………………………………………… 303
Temperatura media del agua de la red general ……………………………………………………………… 303
Apéndice 5 ………………………………………………………………………………………………………………… 309
Latitud ……………………………………………………………………………………………………………………… 309
Apéndice 6 ………………………………………………………………………………………………………………… 313
Direcciones Web ……………………………………………………………………………………………………….. 313 

Esta titulación incluirá el nombre del curso, la duración del mismo, el nombre y DNI del alumno, el nivel de aprovechamiento que acredita que el alumno superó las pruebas propuestas, las firmas del profesor y Director del centro.

Entre el material entregado en este curso se adjunta un documento llamado Guía del Alumno dónde aparece un horario de tutorías  y una dirección de e-mail donde podrá enviar sus consultas, dudas y ejercicios.

Los materiales son de tipo monográfico, de sencilla lectura y de carácter eminentemente práctico.

La metodología a seguir se basa en leer el manual teórico, a la vez que se responden las distintas cuestiones que se adjuntan al final de cada bloque temático.

Para su evaluación, el alumno/a deberá hacernos llegar, el "Cuaderno de Ejercicios" que se adjunta.

La titulación será remitida al alumno/a por correo, una vez se haya comprobado el nivel de satisfacción previsto (75% del total de las respuestas).