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Energa solar trmica. Dimensionado y Ordenanza municipal de Vigo

DIMENSIONAMIENTO BSICO DE INSTALACIONES SOLARES TRMICAS PARA PRODUCCIN DE A.C.S. Y JUSTIFICACIN DE LA ORDENANZA SOLAR MUNICIPAL DE VIGO

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Energa solar trmica. Dimensionado y Ordenanza municipal de Vigo

NDICE1. Presentacin. Introduccin. Contexto energtico. Generalidades. 2. Principios generales de energa solar para usos trmicos. 3. Esquemas bsicos de aprovechamiento solar para ACS en edificios residenciales. 4. Normativa sectorial: RITE. 5. Normativa sectorial: la seccin HE-4 del CTE. 6. Normativa sectorial: Ordenanza solar municipal. 7. Diseo instalacin solar trmica para ACS. 8. Justificacin del cumplimiento de la Ordenanza. 9. Ejemplos de instalacin de EST para ACS.2

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1- PRESENTACIN. INTRODUCCIN. CONTEXTO ENERGTICO. GENERALIDADES.

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VISIN GLOBAL DE LA DEMANDA

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VISIN GLOBAL DE LA DEMANDA

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VISIN GLOBAL DE LA DEMANDA9 Fuente: IEA. Key world energy statistics 2005 Unidad: tep/habitante 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0,52 0,61 0,66 1,07 1,1 1,69 1,89 2,52 El consumo de energa por habitante constituye uno de los indicadores ms fiables del grado de desarrollo econmico de una sociedad Estados Unidos consume, por cada habitante, 15 veces ms que la India y 7 veces ms que China 3,94 3,34 3,36 7,84

4,67

N oO O rie C D nt E e pr x im o Es pa An a tig ua U SS R Eu ro pa

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CONSUMO ENERGTICOConsumo de energa primaria en Espaa IDAE 2003Gas Natural 16% Carbn 15%

Consumo de energa primaria en Galicia INEGA 2003Residuos 1% Gas Natural Renovables 3% 12% Electricidad importada 1% Petrleo 57% Carbn 26%

Petrleo 50%

Nuclear 12% Renovables 7%

Energa primaria: es la que se obtiene directamente de la naturaleza sin ninguna transformacin (petrleo, carbn, fuentes renovables ) Energa final: es la energa tal como se usa en los puntos de consumo (electricidad, gasleo, gasolina, gas natural ) 7

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SITUACIN ENERGTICA ACTUAL Mayor consumo de energa de la que se necesita. Consumo centrado en combustibles de origen fsil:Agotamiento reservas. Alta dependencia de pases extractores . Dificultad de abastecimiento. Contexto energtico mundial sensible e inestable que encarece combustibles fsiles. Contaminacin medioambiental.

Implantacin progresiva de fuentes de energa renovables.8

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Energa solar trmica. Dimensionado y Ordenanza municipal de Vigo CONSECUENCIAS AMBIENTALES DEL CONSUMO DE ENERGA Uso combustibles fsiles

Contaminacin medioambiental

Efecto invernadero

CAMBIO CLIMTICO

Consecuencias Medidas

Deshielo zonas polares, inundaciones, ciclones, elevacin nivel medio mares y ocanos

Protocolo de Kyoto Consumo energtico sostenible9

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CONSECUENCIAS AMBIENTALES DEL CONSUMO DE ENERGA

PROTOCOLO DE KYOTOEstablece metas obligado cumplimiento para reduccin gases de efecto invernadero (CO2, CH4, HCFs, PFCs y SF6) respecto a 1990 antes de 2008 y mantenindolas hasta 2012

Espaa aument sus emisiones desde 1990 en ms de un 40%10

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POLTICA DE AHORRO Y EFICIENCIA ENERGTICAComunitaria Libro Verde: hacia una estrategia europea de seguridad del abastecimiento energtico (2000) Directiva 2002/91/CE del Parlamento Europeo y del Consejo de 16 de diciembre de 2002 relativa a la eficiencia energtica de los edificios Propuesta Directiva sobre la eficacia en el uso final de la energa y los servicios energticos (2003)

Nacional Estrategia de ahorro y eficiencia energtica en Espaa (E4) 2004-2012 Plan de accin 2005-2007

Autonmica Libro Blanco de la Energa (2000) Ayudas encaminadas a la mejora de la infraestructura energtica de Galicia (URE)

Local Ordenanza solar municipal. Vigo 11

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FUENTES DE ENERGA RENOVABLES

Solar

Biomasa

Marina

Elica Geotrmica Hidrulica12

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EVOLUCIN HISTRICA DE LA ENERGA SOLAR TRMICA Finales del siglo XVII. Primeros hornos solares. E. W. Von Txchirnhausen quien construy en Dresde (Alemania) un horno con un espejo cncavo de 1,6 m de dimetro para cocer el barro para hacer cermica. 1767 El primer colector plano para aprovechar el calor solar fue diseado por Horace de Saussure, un naturalista suizo que experiment con el efecto fsico del calentamiento de una caja negra con tapa de vidrio expuesta al Sol. 1830 El astrnomo ingls John Fredrick Herschel, en una expedicin al Cabo de Buena Esperanza en Sudfrica, tambin experiment con una caja solar, cuyas paredes estaban pintadas de negro y la tapa era de vidrio. De hecho, las motivaciones de Herschel eran ms por motivos ldicos que no cientficos (cocin un huevo duro haciendo hervir el agua con el Sol). 1878 El cientfico francs Auguste Mouchot exhibi una estufa solar y un motor solar. 1892 Fabricacin 1 colector para su venta. Clarence m. Kemp, industrial de Maryland (EEUU). 13

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VISIN GLOBAL DE LA DEMANDA:

INTERNATIONAL ENERGY AGENCY

85% incremento de demanda cubierta con energa fsil. En el 2030 82% de energa fsil. Gran incremento petrleo y gas natural. Nuclear estancada y en ligero descenso. Pequeo incremento energas alternativas.14

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LA SOLAR TRMICA EN EL CONTEXTO MUNDIAL

Potencia instalada acumulada a finales de 2004 (P. Plana y tubos de vaco)

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SITUACIN Y OBJETIVOS EST EN EUROPA

% sobre energa primaria 2004 8,0 % Objetivo UE 2010 12%

Superficie/potencia instalada 2004 15.000.000 m2 10.500 MWth Objetivo UE 2010 100.000.000 m2 70.000 MWth

15% de cumplimiento16

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MERCADO EST EN EUROPA.m/1000 capita600

m2/ 1.000 hab. (2004)

500

400

300

200

ESV-Design

051109en

100

-

CYP

GR

A

D

DK

SLO

MAL

LUX

S

NL

P

E

SK

I

Europa es lder en tecnologa, pero representa solo 9% del mercado mundial. 17

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ENERGA SOLAR TRMICA. SITUACIN EN ESPAA5.000.000 4.500.000 4.000.000 3.500.000 3.000.000 2.500.000 2.000.000 1.500.000 1.000.000 500.000 0 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2010

700.000 600.000 500.000 400.000 300.000

Fuente: IDAE

13,5% de cumplimiento

200.000 100.000 0 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

2004 700.400 m2 490 MWth

Objetivo PER 4.900.000 m2 instalados 3.430 MWth18

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DISTRIBUCIN DE LA SUPERFICIE INSTALADA POR CCAA, 2004

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OBJETIVOS PER 2005-2010 POR CCAA

Fuente: ASIT

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2- PRINCIPIOS GENERALES DE ENERGA SOLAR PARA USOS TRMICOS.

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LA ENERGIA DEL SOL La temperatura del sol disminuye del ncleo a la tierra: T de la superficie: 6.000C T del centro: 15.000.000C Reaccin de fusin nuclear: Dos ncleos atmicos en condiciones de temperatura y presiones muy altas se unen para formar otro ncleo atmico de menor masa y liberar energa

H H

+ +

H He

He Li

+ +

E E= mc2 E

La energa se propaga en todas las direcciones del espacio en forma de onda electromagntica a una velocidad c, igual a la de la velocidad de la luz, 300.000 km/s 22

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LA RADIACIN SOLAR DIRECTA: Procede del depende de su posicin. sol y

DIFUSA: Procede de la atmsfera y es consecuencia de los procesos de difraccin, dispersin, reflexin y absorcin. REFLEJADA: Procede de la reflexin de la radiacin incidente sobre el entorno.

RADIACIN TOTAL= directa+difusa+reflejada

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IRRADIACIN SOBRE UNA SUPERFICIE La diferente inclinacin de los rayos es la responsable que en las zonas polares la intensidad de radiacin sea menor que en la zona del ecuador.

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CLCULO DE LA IRRADIACIN SOLAR SOBRE UNA SUPERFICIE Los colectores han de disponerse de tal forma, que a lo largo del periodo anual de utilizacin aprovechen al mximo la radiacin solar disponible.