urbanització energèticament...

Urbanització energèticament autosuficient

TITULACIÓ: Grau en Enginyeria Elèctrica

AUTOR: Marcel Prim Busquets

DIRECTOR: Alfonso Romero

DATA: Setembre / 2015


- 2 -

1 Índex.

1 ÍNDEX. .................................................................................................................. - 2 -

1.1 ÍNDEX DE FIGURES ................................................................................................... - 6 -

1.2 ÍNDEX TAULES ........................................................................................................ - 8 -

1.3 ÍNDEX GRÀFIQUES ................................................................................................. - 10 -

2 INTRODUCCIÓ .....................................................................................................- 12 -

3 CONSUM DELS HABITATGES .................................................................................- 13 -

3.1 CONSUM ELECTRODOMÈSTICS .................................................................................. - 13 -

3.1.1 NEVERA .................................................................................................................... - 13 -

3.1.2 TELEVISIÓ .................................................................................................................. - 13 -

3.1.3 RENTADORA .............................................................................................................. - 14 -

3.1.4 ASSECADORA ............................................................................................................. - 16 -

3.1.5 PLANXA .................................................................................................................... - 16 -

3.1.6 RENTAPLATS .............................................................................................................. - 17 -

3.1.7 ORDINADOR PERSONAL ............................................................................................... - 18 -

3.1.8 IL·LUMINACIÓ ............................................................................................................ - 18 -

3.1.9 CLIMATITZACIÓ .......................................................................................................... - 20 -

3.1.10 EQUIPS ELÈCTRICS DE LA CUINA ................................................................................... - 21 -

3.1.11 STANDBY ................................................................................................................. - 22 -

3.2 MODELS D’HABITATGE ........................................................................................... - 23 -

3.2.1 HABITATGE A ............................................................................................................. - 23 -

3.2.2 HABITATGE B ............................................................................................................. - 23 -

3.3 RUTINES ............................................................................................................. - 24 -

3.3.1 HABITATGE A ENTRE SETMANA I ESTIU ........................................................................... - 24 -

3.3.2 HABITATGE B ENTRE SETMANA I ESTIU ........................................................................... - 24 -

3.3.3 HABITATGE A CAP DE SETMANA I ESTIU .......................................................................... - 25 -

3.3.4 HABITATGE B CAP DE SETMANA I ESTIU .......................................................................... - 25 -

3.3.5 HABITATGE A CAP DE SETMANA I HIVERN. ....................................................................... - 25 -

3.3.6 HABITATGE B CAP DE SETMANA I HIVERN. ....................................................................... - 26 -

3.3.7 HABITATGE A ENTRE SETMANA I HIVERN. ........................................................................ - 26 -

3.3.8 HABITATGE B ENTRE SETMANA I HIVERN. ........................................................................ - 27 -


- 3 -

3.4 SISTEMA DE CÀLCUL DEL CONSUM ............................................................................. - 28 -

3.5 RESULTATS EN GRÀFIQUES ....................................................................................... - 29 -

3.5.1 ESTIU ENTRE SETMANA ................................................................................................ - 29 -

3.5.2 ESTIU CAP DE SETMANA ............................................................................................... - 31 -

3.5.3 HIVERN CAP DE SETMANA ............................................................................................ - 32 -

3.5.4 HIVERN ENTRE SETMANA ............................................................................................. - 33 -

3.6 IL·LUMINACIÓ DELS CARRERS.................................................................................... - 35 -

3.7 CONSUM DEGUT A LA CÀRREGA DELS COTXES ELÈCTRICS .................................................. - 38 -

3.7.1 MODELS DE COTXES ELÈCTRICS...................................................................................... - 38 -

3.7.2 TIPUS DE CÀRREGA...................................................................................................... - 39 -

3.7.3 MODES DE CÀRREGA ................................................................................................... - 40 -

3.7.4 CONSUM DEL NISSAN LEAF ......................................................................................... - 41 -

3.8 CONSUM TOTAL DE LA URBANITZACIÓ ........................................................................ - 43 -

3.8.1 GRÀFIQUES DE CONSUM TOTAL ..................................................................................... - 43 -

3.8.2 RESUM DE LA DEMANDA DIÀRIA .................................................................................... - 44 -

4 SITUACIÓ ACTUAL DE LA NORMATIVA. .................................................................- 45 -

4.1 REAL DECRET DE L’AUTOCONSUM .............................................................................. - 45 -

4.2 LLEI 24/2013 ...................................................................................................... - 48 -

4.3 ESTILS D'INSTAL·LACIONS D’AUTOCONSUM. ................................................................. - 50 -

4.3.1 INSTAL·LACIÓ AÏLLADA DE LA XARXA ............................................................................... - 50 -

4.3.2 INSTAL·LACIÓ CONNECTADA A LA XARXA ELÈCTRICA .......................................................... - 50 -

5 COMPARACIÓ DE PANELLS SOLARS ......................................................................- 51 -

5.1 PANELLS FOTOVOLTAICS ......................................................................................... - 51 -

5.1.1 FUNCIONAMENT......................................................................................................... - 51 -

5.1.2 TECNOLOGIES DISPONIBLES AL MERCAT .......................................................................... - 51 -

5.2 PANELLS SOLARS TÈRMICS ....................................................................................... - 53 -

5.3 PANELLS SOLARS HÍBRIDS ........................................................................................ - 54 -

5.3.1 ALTRES AVANTATGES DEL PANELL SOLAR HÍBRID ............................................................... - 54 -

5.3.2 MODELS DE PANELLS SOLARS HÍBRIDS ............................................................................ - 55 -

5.3.3 INCONVENIENTS ......................................................................................................... - 56 -

5.4 ELECCIÓ .............................................................................................................. - 57 -


- 4 -

6 COMPARACIÓ D’AEROGENERADORS. ...................................................................- 58 -

6.1 TIPOLOGIES EXISTENTS. .......................................................................................... - 58 -

6.1.1 FORMA D’IMPULSIÓ .................................................................................................... - 58 -

6.1.2 POTÈNCIA ................................................................................................................. - 58 -

6.1.3 TIPUS D’EIX ............................................................................................................... - 59 -

6.1.4 ROTOR A SOBREVENT O A SOTAVENT .............................................................................. - 61 -

6.2 ELECCIÓ .............................................................................................................. - 62 -

7 CÀLCUL DELS PANELLS SOLARS I AEROGENERADORS ............................................- 63 -

7.1 INSTAL·LACIÓ 100% D’AEROGENERADORS .................................................................. - 63 -

7.1.1 MAPA DE VENT .......................................................................................................... - 63 -

7.1.2 DISTRIBUCIÓ DE WEIBULL ............................................................................................ - 65 -

7.1.3 ANÀLISI D’OPCIONS ..................................................................................................... - 69 -

7.1.4 DECISIÓ .................................................................................................................... - 79 -

7.2 CÀLCUL INSTAL·LACIÓ 100% ENERGIA SOLAR. .............................................................. - 83 -

7.2.1 CÀLCUL DE L’ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA. .................................................................. - 83 -

7.2.2 CÀLCUL ENERGIA SOLAR TÈRMICA .................................................................................. - 91 -

7.3 CÀLCUL INSTAL·LACIÓ MIXTA.................................................................................... - 95 -

7.4 CÀLCUL DE INSTAL·LACIÓ MIXTA ÒPTIMA .................................................................... - 99 -

8 CÀLCUL DE BATERIES ......................................................................................... - 101 -

8.1 BATERIES .......................................................................................................... - 101 -

8.1.1 TIPUS DE BATERIES .................................................................................................... - 102 -

8.1.2 PARÀMETRES DE BATERIA........................................................................................... - 103 -

8.2 BATERIES NECESSÀRIES PER A UN SISTEMA AÏLLAT ........................................................ - 105 -

8.2.1 NUMERO DE PANELLS EN SÈRIE I EN PARAL·LEL ............................................................... - 109 -

8.2.2 LES BATERIES DELS COTXES ......................................................................................... - 109 -

8.2.3 GRUP ELECTROGEN ................................................................................................... - 110 -

9 ALTRES ELEMENTS DE LA INSTAL·LACIÓ AUTOSUFICIENT .................................... - 112 -

9.1 REGULADOR DE CÀRREGA ...................................................................................... - 112 -

9.2 INVERSOR ......................................................................................................... - 115 -

9.3 RECTIFICADOR .................................................................................................... - 118 -

9.4 OPCIONS DE CONNEXIÓ ........................................................................................ - 119 -


- 5 -

9.4.1 OPCIÓ 1 .................................................................................................................. - 119 -

9.4.2 OPCIÓ 2 .................................................................................................................. - 120 -

10 PLANTEJAMENT D’OPCIONS CONNECTANT-SE A LA XARXA ............................... - 121 -

10.1 SISTEMA SENSE BATERIES .................................................................................... - 121 -

10.2 SISTEMA AMB BATERIES, MÍNIM ........................................................................... - 121 -

10.3 SISTEMA AMB BATERIES, NORMAL ......................................................................... - 122 -

11 RESUM ............................................................................................................ - 123 -

11.1 PRESSUPOST .................................................................................................... - 123 -

11.1.1 PRESSUPOST APROXIMAT MODEL CONNECTAT LA XARXA ............................................... - 123 -

11.1.2 PRESSUPOST APROXIMAT MODEL AÏLLAT ..................................................................... - 125 -

11.2 CONCLUSIONS .................................................................................................. - 126 -

12 REFERÈNCIES ................................................................................................... - 127 -

ANNEX 1: CÀLCUL CONSUM ................................................................................... - 132 -

ANNEX 2: TAULES AEROGENERADORS .................................................................... - 156 -

ANNEX 3: INFORME CÀLCUL PANELLS SOLARS TÈRMICS .......................................... - 169 -

ANNEX 4: BASE DADES METEOROLÒGIQUES ........................................................... - 172 -


- 6 -

1.1 Índex de figures

Figura 1. Consum d’una rentadora ........................................................................ - 15 -

Figura 2. Consum en el cicle de neteja de un rentaplats ....................................... - 17 -

Figura 3. Luminància LED14-2S/740 ................................................................... - 36 -

Figura 4. Il·luminació del carrer per CalcuLuX.................................................... - 37 -

Figura 5. Autonomia del Nissan LEAF................................................................. - 39 -

Figura 6. Connector schuko .................................................................................. - 40 -

Figura 7. Connector Mennekes ............................................................................. - 41 -

Figura 8. Modes de carrega ................................................................................... - 41 -

Figura 9. Panell monocristal·lí .............................................................................. - 51 -

Figura 10. Panell policristal·lí ............................................................................... - 52 -

Figura 11. Panell de ThinFilm .............................................................................. - 52 -

Figura 12. Característiques del panell solar Ecomesh .......................................... - 55 -

Figura 13. Imatges del panell híbrid Virtu ............................................................ - 56 -

Figura 14. Potència depenent de la grandària del rotor ......................................... - 59 -

Figura 15. Aerogeneradors d'eix vertical .............................................................. - 59 -

Figura 16. Aerogenerador a sobrevent o a sotavent .............................................. - 62 -

Figura 17. Mapa eòlic de Catalunya per IDAE ..................................................... - 63 -

Figura 18. Mapa eòlic de Catalunya de les diverses estacions per IDAE ............. - 64 -

Figura 19. Captura del programa RETScreen ....................................................... - 65 -

Figura 20. Captura de la informació eòlica de la web de l’IDAE ......................... - 66 -

Figura 21. Captura de la informació eòlica de la web de l’IDAE ......................... - 67 -

Figura 22 i 23. Enair 160....................................................................................... - 70 -

Figura 24. Northwind 100 ..................................................................................... - 72 -

Figura 25. NPS 100C-24 ....................................................................................... - 73 -

Figura 26. Corba i dades de potència del Enercon E33 ........................................ - 75 -

Figura 27. Corba i dades de potència del Enercon E48 ........................................ - 76 -

Figura 28. Corba i dades de potència de l’Enercon E53 ....................................... - 77 -

Figura 29. Preu de l’aerogenerador Enair 160 ...................................................... - 80 -

Figura 30. Hores sol pic ........................................................................................ - 84 -

Figura 31. Panell policristal·lí d’Atersa ................................................................ - 88 -

Figura 32. Aplicació de càlcul panells tèrmics .................................................... - 91 -

Figura 33. Panell tèrmic Isotherm Plus ................................................................ - 92 -

Figura 34. Percentatge de producció d’ACS ........................................................ - 92 -

Figura 35. Panell tèrmic Isotherm Plus ................................................................ - 93 -


- 7 -

Figura 36. Bateria Powerwall ............................................................................. - 102 -

Figura 37. Bateria Enersys Ecosafe TYS10 ....................................................... - 108 -

Figura 37. Grup electrogen Himoinsa ................................................................ - 111 -

Figura 38. Regulador de càrrega ........................................................................ - 112 -

Figura 39. Característiques regulador Schneider ............................................... - 113 -

Figura 40. Regulador Schneider ......................................................................... - 114 -

Figura 41. Inversor ............................................................................................. - 115 -

Figura 42. Característiques inversor Piko 10.1 .................................................. - 116 -

Figura 43. Característiques inversor Gamesa..................................................... - 117 -

Figura 44. Rectificador Magna-Power Electronics ............................................. - 118 -

Figura 45. Caracteristiques rectificador Magna-Power Electronics ................... - 118 -

Figura 46. Esquema 1 ......................................................................................... - 119 -

Figura 47. Esquema 2 ......................................................................................... - 120 -

Figura 48. Esquema Connectat a la xarxa .......................................................... - 122 -


- 8 -

1.2 Índex Taules

Taula 1. Ús dels electrodomèstics (A entre setmana i estiu)................................. - 24 -

Taula 2. Ús dels electrodomèstics (B entre setmana i estiu) ................................. - 24 -

Taula 3. Ús dels electrodomèstics (A cap de setmana i estiu) .............................. - 25 -

Taula 4. Ús dels electrodomèstics (B entre cap de setmana i estiu) ..................... - 25 -

Taula 5. Ús dels electrodomèstics (A cap de setmana i hivern)............................ - 26 -

Taula 6. Ús dels electrodomèstics (B cap de setmana i hivern) ............................ - 26 -

Taula 7. Ús dels electrodomèstics (A entre setmana i hivern) .............................. - 27 -

Taula 8. Ús dels electrodomèstics (B entre setmana i hivern) .............................. - 27 -

Taula 9. Estructura de les fulles de càlcul ............................................................. - 28 -

Taula 9. Classificació dels tipus de vies................................................................ - 35 -

Taula 10. Classes d’il·luminació segons el tipus de vies ...................................... - 35 -

Taula 11. Il·luminació horitzontal per els carrers de classe S............................... - 36 -

Taula 12. Consum diari de la urbanització............................................................ - 44 -

Taula 13. Velocitat mitjana del vent ..................................................................... - 64 -

Taula 14. Paràmetres de Weibull .......................................................................... - 67 -

Taula 15. Paràmetres de Weibull .......................................................................... - 68 -

Taula 16. Potència generada per Enair 160 ........................................................... - 70 -

Taula 12. Consum diari de la urbanització............................................................ - 71 -

Taula 17. Necessitat de generadors Enair 160 ...................................................... - 71 -

Taula 18. Necessitat de generadors Northwind 100.............................................. - 73 -

Taula 19. Necessitat de generadors NPS 100C-24............................................... - 74 -

Taula 20. Necessitat de generadors Enercon E33 ................................................ - 76 -



Taula 23. Resum de necessitat d’aerogeneradors ................................................ - 79 -

Taula 24. Resum preu d’aerogeneradors .............................................................. - 81 -

Taula 25. Producció dels aerogeneradors NPS 100C-24 i ENAIR 160 ............... - 82 -

Taula 26. Informació PVGIS ............................................................................... - 85 -

Taula 27. Demanda .............................................................................................. - 87 -

Taula 28. Característiques panells d’Atersa, baixa potència................................. - 89 -

Taula 29. Característiques panells d’Atersa, alta potència ................................... - 89 -

Taula 30. Comparació panells fotovoltaics ........................................................... - 89 -

Taula 31. Potencia eòlica necessària .................................................................... - 95 -

Taula 32. Comparació d’aerogeneradors .............................................................. - 96 -


- 9 -

Taula 33. Producció d’energia sistema mixt ......................................................... - 97 -

Taula 34. Cost de la instal·lació de generació....................................................... - 98 -

Taula 35. Resum producció i demanda. ................................................................ - 99 -

Taula 36. Resum generació òptima ..................................................................... - 100 -

Taula 37. Dies consecutius sense sol ................................................................. - 106 -

Taula 38. Dies consecutius sense vent ................................................................ - 106 -

Taula 39. Percentatge de la demanda produïda ................................................... - 106 -

Taula 40. Dies consecutius sense generar ........................................................... - 107 -

Taula 41. Pressupost connectat a la xarxa ........................................................... - 124 -

Taula 42. Pressupost aïllat................................................................................... - 125 -


- 10 -

1.3 Índex Gràfiques

Gràfic 1. Consum real de una nevera FAGOR FI-330 ................................................... - 13 -

Gràfic 2. Consum real d’un televisor de 60 W ............................................................... - 14 -

Gràfic 3. Consum real d’un cicle de rentat a 60ºC MIELE W-736 ................................ - 15 -

Gràfic 4. Consum d’una planxa ...................................................................................... - 16 -

Gràfic 5. Consum real en un cicle de rentat a 60 ºC AEG Eco Favorit 875 ................... - 17 -

Gràfic 6. Consum real d’un ordinador personal ............................................................. - 18 -

Gràfic 7. Consum real d’il·luminació a l’hivern i estiu .................................................. - 20 -

Gràfic 8. Consum d’un aire condicionat ......................................................................... - 20 -

Gràfic 9. Consum horari d’un habitatge (A entre setmana, estiu) .................................. - 29 -

Gràfic 10. Consum horari d’un habitatge (B entre setmana, estiu) ................................ - 29 -

Gràfic 11. Percentatge de consum de cada electrodomèstic (A entre setmana, estiu) ... - 30 -

Gràfic 12. Percentatge de consum de cada electrodomèstic (B entre setmana, estiu) .... - 30 -

Gràfic 13. Consum horari del conjunt d’habitatges (entre setmana, estiu) .................... - 31 -

Gràfic 14. Consum horari d’un habitatge (cap de setmana, estiu) ................................. - 31 -

Gràfic 15. Consum horari del conjunt d’habitatges (cap de setmana, estiu) .................. - 32 -

Gràfic 16. Consum horari d’un habitatge (cap de setmana, hivern) ............................... - 32 -

Gràfic 17. Consum horari del conjunt d’habitatges (cap de setmana, hivern) ............... - 33 -

Gràfic 18. Consum horari d’un habitatge (entre setmana, hivern) ................................. - 33 -

Gràfic 19. Consum horari del conjunt d’habitatges (entre setmana, hivern) .................. - 34 -

Gràfic 20. Consum horari de la urbanització (entre setmana, estiu) .............................. - 43 -

Gràfic 21. Consum horari de la urbanització (cap de setmana, estiu) ............................ - 43 -

Gràfic 22. Consum horari de la urbanització (entre setmana, hivern) ............................ - 44 -

Gràfic 23. Consum horari de la urbanització (cap de setmana, hivern) ......................... - 44 -

Gràfic 24. Potència solar instal·lada a Espanya ............................................................. - 45 -

Gràfic 25. Rendiment panell solar tèrmic ....................................................................... - 53 -

Gràfic 26. Rendiment d’aerogeneradors ......................................................................... - 61 -

Gràfic 27. Distribució de Weibull, estiu ......................................................................... - 68 -

Gràfic 28. Distribució de Weibull, primavera i tardor ................................................... - 68 -

Gràfic 29. Distribució de Weibull, hivern ...................................................................... - 69 -

Gràfic 30. Corba de potència de l’Enair 160 .................................................................. - 70 -

Gràfic 31. Corba i dades de potència del Northwind 100 .............................................. - 72 -

Gràfic 32. Corba de potència NPS 100C-24................................................................... - 74 -

Gràfic 33. Corba de potència de l’Enair 160 .................................................................. - 78 -

Gràfic 34. Irradiació solar, gener .................................................................................... - 83 -


- 11 -

Gràfic 35. Irradiació solar, agost .................................................................................... - 84 -

Gràfic 36. Irradiació estimada per mesos ....................................................................... - 86 -

Gràfic 37. Angle òptim. .................................................................................................. - 87 -

Gràfic 38. Tipus de bateries .......................................................................................... - 102 -

Gràfic 39. Corbes de descarrega d’una bateria de 80 Ah C40 ..................................... - 104 -

Gràfic 40. Corbes de números de cicle segons la profunditat de descàrrega ............... - 105 -

Gràfic 41. Corba de números de cicle segons la profunditat de descàrrega de la bateria

seleccionada .................................................................................................................. - 108 -


- 12 -

2 Introducció

L’objectiu d’aquest treball és realitzar un model de càlcul mitjançant el qual poder

convertir qualsevol urbanització, poble o conjunt d’habitatges en autosuficients, o el més

autosuficient possible. Aquesta urbanització (o poble) tindrà una total implantació de cotxes

elèctrics. La intenció és fer ús de les bateries dels cotxes elèctrics per emmagatzemar energia

i d’aquesta manera alimentar els sobre pics de potència demandada de la urbanització. La

generació es realitzarà utilitzant energia solar i eòlica amb plaques fotovoltaiques i

aerogeneradors. Es realitzarà un plantejament de sistema aïllat i un altre amb connexió a la

xarxa elèctrica.

La idea és que cada habitant tingués un cotxe elèctric i aprofitar les bateries d'aquests

per emmagatzemar l’energia produïda per panells solars i aerogeneradors. Tot el sistema

estaria informatitzat i cada persona introduiria la seva rutina al sistema (hora de marxar i lloc

de destinació) i aquest calcularia el percentatge de bateria que necessita el propietari del

cotxe per poder fer aquell trajecte, la resta de capacitat estaria a disposició del sistema.

El projecte es divideix en 3 parts.

Primer estudiar el consum d’una urbanització, es calcularà la demanda dels habitatges,

el consum de la il·luminació dels carrers i el consum en la càrrega dels cotxes elèctrics.

Després es realitza el dimensionat dels panells solars i d’aerogeneradors, per fer-ho,

prèviament es comparen les diverses opcions de producció solar i eòlica. Es realitza el càlcul

en tres configuracions diferents, producció completament solar, producció completament

eòlica i una configuració mixta sent una combinació entre les dues.

Finalment es farà el dimensionat de les bateries, considerant les bateries dels vehicles

i es definiran els altres elements necessaris de la instal·lació (reguladors, inversors, grup

electrogen).

Suposicions:

- Tots els habitatges de la urbanització disposen de com a mínim 1 cotxe que és

elèctric.

- A la urbanització sempre romandran com a mínim un 40% dels cotxes elèctrics.

- Els habitants estan conscienciats i fan un ús coherent de l’energia.

- Totes les famílies fan una mitjana de 50 km diaris amb el cotxe elèctric.

- Els cotxes només es carregaran a la urbanització.


- 13 -

3 Consum dels habitatges

El primer pas per calcular el consum de la urbanització és buscar informació sobre els

electrodomèstics o equips elèctrics que es troben en els habitatges i trobar al mercat actual

quin és el seu consum mitjà. Després es definiran dos models diferents de famílies amb el

seu estàndard d’habitatge i els seus equips elèctrics. També es definirà les rutines de cada

família per a 4 moments de l’any estudiats per a poder saber les hores d’ús de cada

electrodomèstic i poder fer el càlcul total del consum de les cases.

3.1 Consum electrodomèstics

A continuació trobem el consum que tenen els diversos electrodomèstics i equips

elèctrics que podem trobar en qualsevol habitatge modern.

3.1.1 Nevera

Potència mitjana dels models actuals: 150-250 W

Tot i que la nevera està connectada en tot moment, no està treballant constantment sinó

que ho fa a petits intervals quan nota que la seva temperatura és inferior de la desitjada. Es

pot estimar que aproximadament una nevera està treballant 12 h al dia.

A continuació es pot veure un gràfic del consum d'una nevera (model FAGOR FI-330)

durant una hora, i es poden apreciar els forts pics de consum deguts a les constants engegades

i parades del compressor. El consum diari calculat és d’1 kWh/dia.

Gràfic 1. Consum real de una nevera FAGOR FI-330

3.1.2 Televisió

El consum del televisor al llarg d'un dia dependrà bàsicament de dos factors, la

quantitat d’hores en ús i la seva potència que està relacionada amb la grandària de la pantalla,

a continuació tenim un exemple del consum d’un televisor en un habitatge:


- 14 -

Gràfic 2. Consum real d’un televisor de 60 W

L'energia consumida per aquest equip és de 0,367 kWh / dia. Podem observar que

durant les hores en què el televisor està apagat, el seu consum és major a 0, a causa del

consum en standby el qual es correspon una potència de 4 W.

Per fer el càlcul del consum dels televisors em basaré amb 2 models diferents:

-Model LCD de grandaria gran de 40” o mes, que té una mitjana de consum de 200 W.

-Model LCD de petit format entre 18” i 30”, que té una mitjana de consum de 50 W.

3.1.3 Rentadora

Després de la nevera i el televisor la rentadora és l'electrodomèstic que més energia

consumeix en els habitatges. Aquest electrodomèstic es pot trobar a la totalitat de les llars i,

de mitjana, s'utilitza entre 3 i 5 vegades per setmana.

El consum de la rentadora en un cicle de rentatge depèn molt del programa seleccionat

i sobretot de la temperatura de rentat que es fa servir. La major part de l'energia que

consumeixen (entre el 80 i el 85%) s'utilitza per escalfar l'aigua.


- 15 -

Figura 1. Consum d’una rentadora

Si el rentatge es produeix amb aigua freda, el moment de major consum és al final del

procés, coincidint amb el centrifugat.

La següent gràfica mostra el procés de rentada de una rentadora quan es realitza a 60

ºC de temperatura.

Gràfic 3. Consum real d’un cicle de rentat a 60ºC MIELE W-736

El consum a aquesta temperatura és d’1,44 kWh per cicle de rentada, ja que és un

model de gran capacitat. En cas de parlar d’una de baixa capacitat el consum seria

aproximadament 1 kWh.

També existeix la possibilitat de fer servir una rentadora bitèrmica. . Aquestes

rentadores tenen dues entrades d’aigua, una d’aigua calenta sanitària i l'altra d’aigua normal.

A la gràfica anterior (Gràfic 3) podem veure grans pics de consum, aquests són deguts a la

resistència que escalfa l’aigua, amb una rentadora bitèrmica s’aconsegueix eliminar

completament aquest consum, això suposa una reducció a 0,24 kWh per cicle. L’únic

requeriment és tenir una instal·lació de canonades d’aigua calenta cap a la rentadora. Aquest

és el model de rentadora que es farà servir a la majoria de la urbanització.


- 16 -

3.1.4 Assecadora

Al estar parlant d’un clima mediterrani no és estrictament necessari l’ús de

l’assecadora però, un percentatge de residents pot preferir fer-ne ús, per tant també

contemplaré el seu consum.

Després d'un centrifugat a 1.000 rpm queda un romanent d'humitat del 60%. És a dir,

si la càrrega de la rentadora és de 6 kg de cotó, al final del rentat la roba conté uns 3,5 litres

d'aigua que cal eliminar pel procés d'assecament. Per això és tan important centrifugar la

roba el màxim possible per estalviar energia durant l'assecatge.

La potència mitjana d’una assecadora és de 2 kWh i sabent que el seu cicle dura 90

min es pot calcular el seu consum que és de 3 kWh/cicle.

3.1.5 Planxa

Les planxes funcionen amb la generació de vapor. La seva potència pot ser molt

variable però la mitjana és de 1.200 W. El seu comportament durant l’ús es reflecteix en la

següent gràfica:

Gràfic 4. Consum d’una planxa

El consum d'energia en el planxat, és de 0,186 kWh i la durada d'aquesta tasca és de

30 min.


- 17 -

3.1.6 Rentaplats

Igual que la rentadora, la major part de l'energia consumida pels rentavaixelles està

destinada a l'escalfament de l'aigua, pràcticament el 90% del seu consum i s'utilitza

pràcticament cada dia. A la següent gràfica podem veure els processos dintre d’un cicle de

rentatge.

Figura 2. Consum en el cicle de neteja de un rentaplats

La corba real de consum per a un cicle de rentatge a 60 ºC i una hora i 20 minuts és

d’1,086 kWh / cicle i es representa en el gràfic següent:

Gràfic 5. Consum real en un cicle de rentat a 60 ºC AEG Eco Favorit 875

També existeixen rentavaixelles termoeficients, coneguts amb el nom de bitèrmics,

que de la mateixa manera que les rentadores biotèrmiques fan ús d'aigua calenta de la xarxa,

ja que disposen d'una doble opció per a la presa d'aigua. L'aigua calenta es pren del circuit

d'ACS, procedent de l'acumulador d'energia solar, caldera o escalfador en lloc d’esclafar-se

W


- 18 -

mitjançant resistències. Gràcies a això el consum d'energia es veu reduït a pràcticament 0,15

kWh/cicle.

3.1.7 Ordinador personal

En aquest cas analitzem l'ús d'un ordinador sense cap dels perifèrics habituals

(impressores, escàners, etc.)

Cal diferenciar entre ordinadors portàtils i sobretaules, el consum d'aquests segons és

molt més elevat que el primer.

El consum d'un portàtil és d'uns 70 W, en canvi una torre té un consum de 200 W més

50 W pel monitor, fent un total de 250 W, tot i que pot ser més elevat en cas de ser d’alt

rendiment.

A continuació podem veure la corba de consum d’un ordinador el qual consumeix

1,065 kWh per 4 hores i mitja de funcionament.

Gràfic 6. Consum real d’un ordinador personal

3.1.8 Il·luminació

A continuació es desglossa el consum d’il·luminació per les diverses habitacions de

les llars. Cada llar tindrà només una cuina i una sala d’estar però, un número diferent de

lavabos i dormitoris depenent de quin model d’habitatge sigui.

Sala d’estar

1 làmpada de baix consum de 15 W

1 làmpada amb 3 bombetes de 11 W: 3 * 11 = 33 W


Total: 63 W


- 19 -

Cuina

2 làmpades tipus fluorescent de 18 W

Total: 36 W

Dormitori principal

2 làmpades de baix consum de 15 W: 2 * 15 = 30 W

2 llums de llit de 11 W: 2 * 11 = 22 W

Total: 37 W

Bany

3 làmpades de baix consum de 15 W: 3 * 15 = 45 W

Total: 45 W

Dormitori petit


1 llum de llit de 11 W

Total: 26 W

Estudi

5 làmpades de baix consum de 15 W

Total: 75 W

Exterior

6 làmpades de 20 W: 6 * 20 = 120 W

Total: 120 W

Per tant un habitatge normal amb 2 banys una habitació principal i dues de petites

tindria una potència instal·lada d’il·luminació de 473 W. Cal remarcar que no sempre estaran

totes les llums enceses alhora, i la quantitat d’hores utilitzades dependrà de l’estació, ja que

per exemple a l’hivern enfosqueix abans.

A continuació podem veure el consum de la il·luminació d’un habitatge de fa uns anys

i utilitza llums incandescents per tant la seva potència instal·lada és molt més elevada

(concretament 1300 W):


- 20 -

W

Gràfic 7. Consum real d’il·luminació a l’hivern i estiu

Observem que a l'estiu hi ha una demanda de potència major que a l'hivern, a causa de

la il·luminació exterior, que només és utilitzada durant aquesta època.

Els consums mesurats per a dos dies tipus són respectivament 2,19 kWh (estiu) i 1,92

kWh (hivern).

3.1.9 Climatització

Els habitatges dispondran d’un sistema d’aire condicionat de 1500 W. A la gràfica

següent podem veure el consum d’aquest tipus d’aparell.

Gràfic 8. Consum d’un aire condicionat

A la gràfica anterior podem apreciar que hi ha un pic de consum en els moments que

el sistema s’activa i que a mesura que s’arriba a la temperatura indicada la demanda de


- 21 -

l’aparell decreix. El consum d'un aire condicionat amb tecnologia Inverter és del 100% de

la potència fins que arriba a la temperatura assignada (suposaré que són 15 minuts tot i que

aquest temps pot variar depenent la mida de l’habitació a refredar) i després un 25% per

mantenir-la, tot i que aquest percentatge també pot variar depenent de la resistivitat tèrmica

de les parets i la diferència de temperatura.

En canvi per a calefacció es farà servir un terra radiant amb aigua calenta obtinguda

per panells solars o per la caldera, per tant el consum elèctric serà nul.

3.1.10 Equips elèctrics de la cuina

Forn

Els forns poder arribar a ser de potències molt variades però s’agafa com a mitjana un

forn de 1300 W. El seu consum serà de tota la potencia fins que arribi a la temperatura

desitjada i en aquell punt, el seu consum es reduirà, perquè només haurà de mantenir la

temperatura.

Microones

El microones és un electrodomèstic d’usos de molt baixa durada. La seva potència

mitjana és de 1000 W i el seu ús es limita a escalfar plats o begudes. Per tant es suposa que

per escalfar una beguda es tarda 1 minut i per escalfar un plat es tarda 2 minuts i 30 segons

es a dir:

El consum del cicle d’escalfat de beguda és de 0.017 kWh/cicle.

El consum del cicle d’escalfat d’un plat d’aliment és de 0.042 kWh/cicle.

Cafetera

La cafetera quan s’activa escalfa l’aigua que té en un dipòsit i un cop ja està calenta es

poden fer tants cafès com es desitgi. La potència mitjana d’una cafetera és de 600 W i tenint

en compte que tarda a escalfar l’aigua 5 minuts podem dir que el seu consum per ús és de 50

Wh.

Extractor

Els extractors d’aire tenen un consum de 120 W de mitjana.

Fogons i caldera

Els fogons de la cuina funcionaran amb biogàs, sempre i quan l’opció sigui possible

per tenir un mínim d’emissions de CO2, en cas de no ser possible amb gas natural. Per la

creació d’aigua calenta sanitària es faria amb l’ús de panells solars i en els períodes que no

fos suficient amb una caldera de gas.


- 22 -

3.1.11 Standby

Molts electrodomèstics continuen consumint encara que no estiguin en ús, un bon

exemple és la televisió però actualment molts més electrodomèstics com el forn o el

microones tenen una petita pantalla on mostren l’hora això implica que continuen consumint.

Agruparé també aquí els petits electrodomèstics que estan constantment en ús com

poden ser el mòdem (consum de 30 W), radiodespertadors (7 W), telèfons sense fils (4 W).

El consum de tots aquests electrodomèstics serà d’entre 60 i 80 W.


- 23 -

3.2 Models d’habitatge

Un cop ja es coneix el consum de tots els equips elèctrics es pot començar a fer el

càlcul del consum, per fer-ho es simplificarà la varietat de tots els habitatges en dos tipus:

un de gran i un de petit.

D’aquesta manera es podran tenir en compte dues rutines diferents. A continuació es

presenten les característiques teòriques dels dos models de cases.

3.2.1 Habitatge A

Habitatge amb 4 residents, una parella amb 2 nens. La llar tindrà 4 habitacions i 2

banys. D’aquest model seran el 75% dels casos. Té les següents especificacions:

-Il·luminació interior de 379 W.

-Nevera gran de 250 W.

-2 portàtils i una torre.

-1 televisor gran a la sala d’estar i dos de petits: un a la cuina i l’altre al dormitori

principal.

-2 equips d’aire condicionat.

- Consum d’equips en standby de 80 W.

-Disposen de cafetera.

-El 20% disposen de assecadora.

-Fan ús de rentadora i rentavaixelles bitèrmics amb un consum de 240 i 150 Wh per

cicle respectivament.

-2 Rentadores entre setmana i una al cap de setmana.

3.2.2 Habitatge B

-Habitatge amb 2 residents, una parella. Disposa de 2 habitacions i 1 bany, serà el 25%

restant de vivendes. Té les següents especificacions:

-Il·luminació interior de 282 W.

-Nevera normal de 200 W.

-2 portàtils.

-1 televisor gran a la sala d’estar.

-1 equip d’aire condicionat.

- Consum d’equips en standby de 60 W.

-No disposen de cafetera.

-No disposen de secadora.

-No fan ús de rentadora i rentavaixelles bitèrmics i per tant tenen un consum de 1440

i 1086 Wh per cicle respectivament.

-1 Rentadora entre setmana i una al cap de setmana


- 24 -

3.3 Rutines

El càlcul es realitzarà en quatre casos diferents: entre setmana i cap de setmana i a

l’estiu i a l’hivern, per tant quatre casos diferents. En cada un d’aquests moments els dos

models de famílies tindran una rutina diferent que es pot veure a continuació.

3.3.1 Habitatge A entre setmana i estiu

Aquesta família tenen programada la refrigeració (disposen de 2 equips) perquè estigui

activa mentre ells estan desperts a casa fins a les 9 de la nit. S’aixequen a les 6 del matí i

esmorzen utilitzant el microones i cafetera. De 8:00 17:00 estan treballant i els nens al

col·legi o fent activitats a un casal d’estiu. Entre la 13:30 i les 15:00 tornen a casa per dinar

i després fiquen el rentaplats cada dos dies. Durant la tarda estan en funcionament televisors

i ordinadors. A les 8 del vespre es fa el sopar i mengen a l’exterior a les 9, utilitzant les llums.

Fan anar la rentadora, i en cas que en disposin també l’assecadora, a la nit dos cops entre

setmana.

Electrodomèstic Hores d'ús / cicles Electrodomèstic Hores d'ús / cicles

Nevera 12 Il·luminació interior 4

Rentadora 1 Il·luminació exterior 2

Assecadora 1,5 Refrigeració 2,5325

Rentaplats 1 Extractor 1

Planxa 0 cafetera 1

Televisió gran 4 Forn 0

Televisió petita 4,5 Microones plat 2

Ordinador Torre 2 Microones beguda 3

Ordinador Portàtil 3 Standby 24

Taula 1. Ús dels electrodomèstics (A entre setmana i estiu)

3.3.2 Habitatge B entre setmana i estiu

Aquesta família a diferència de l’anterior no té costum de tornar a dinar a casa,

s’aixequen a les 7:30 i treballen de 9 a 18, dinen fora de casa. La tarda la passen fent ús dels

portàtils. Cuinen a les 9 i sopen a les 10, després tenen l’hàbit de mirar la televisió fins a les

12 que és quan van a dormir. Fiquen una rentadora entre setmana al matí.


Nevera 12 Forn 0

Rentadora 1 Ordinador Portàtil 4

Standby 24 Il·luminació interior 5,5

Rentaplats 1 Il·luminació exterior 1

Planxa 0 Refrigeració 1,99

Televisió gran 1 Extractor 0,5

Radio 3,5 Microones plat 0

Taula 2. Ús dels electrodomèstics (B entre setmana i estiu)


- 25 -

3.3.3 Habitatge A cap de setmana i estiu

Durant el cap de setmana les famílies del model A surten a passar el dia fora a la platja

o a la muntanya. Marxen de casa a les 12:30 i durant el matí els pares fan els preparatius per

a tot el viatge, és a dir fer el menjar. Mentre els nens juguen al portàtil i miren la televisió.

Arriben a casa al vespre a les 20:00, fan el sopar amb el forn i mengen a l’exterior. Després

de fer dormir els nens es queden amb els portàtils fins a mitjanit a la fresca. Fan una

rentadora, i assecadora en cas que en disposin, durant el cap de setmana. Es planxa un cop

al cap de setmana al matí.




Assecadora 1,5 Refrigeració 1,73


Planxa 1 Cafetera 1

Televisió gran 3 Forn 0,5

Televisió petita 6 Microones plat 0



Taula 3. Ús dels electrodomèstics (A cap de setmana i estiu)

3.3.4 Habitatge B cap de setmana i estiu

Aquest model de família durant el cap de setmana romandran a casa, s’aixequen a les

9:00 esmorzen i passen el dia a la tele i els ordinadors. Fan el dinar a les 14:00 i mengen a

l’hora següent. Per sopar surten a menjar fora. Fiquen una rentadora al cap de setmana a la

nit, just quan surten. Es planxa un cop al cap de setmana a la tarda.


Nevera 12 Forn 0


Standby 24 Il·luminació interior 2


Planxa 1 Refrigeració 3,1775


Radio 4 Microones plat 0

Taula 4. Ús dels electrodomèstics (B entre cap de setmana i estiu)

3.3.5 Habitatge A cap de setmana i hivern

Durant els caps de setmana aquesta família sortirà a dinar fora i la resta del dia serà

similar al del cap de setmana d’estiu. Es despertaran a les 9:00 i estaran fora de 13:00 a


- 26 -

17:00, quan arribin a casa dedicaran dos hores a jugar amb els nens o a ajudar-los a fer els

deures. Durant el matí i la tarda faran ús dels ordinadors i televisors. Faran el sopar a les

20:00 fent ús del forn, soparan a les 21:00 i van a dormir a la 0:00 amb la televisió de

l’habitació principal encesa programada perquè s’apagui en una hora.




Assecadora 1,5 Refrigeració 0


Planxa 1 Cafetera 2

Televisió gran 8,5 Forn 0,5

Televisió petita 6 Microones plat 0



Taula 5. Ús dels electrodomèstics (A cap de setmana i hivern)

3.3.6 Habitatge B cap de setmana i hivern

Es desperten a les 9, durant el matí estaran a casa fent ús dels portàtils i la televisió.

Dinaran a les 15:00 i a la tarda van a sopar fora, sortiran a les 20:00 i arriben a les 1:00. En

arribar a casa estan una hora fent ús dels portàtils i van a dormir.


Nevera 12 Forn 0


Standby 24 Il·luminació interior 2


Planxa 1 Refrigeració 0


Radio 4 Microones plat 0

Taula 6. Ús dels electrodomèstics (B cap de setmana i hivern)

3.3.7 Habitatge A entre setmana i hivern.

La rutina entre setmana de l’hivern pel model A és pràcticament igual que a l’estiu els

pares treballen i els nens van a l’escola, i també tenen el costum de tornar a casa per dinar.

Es diferencia però que no surten a sopar a l’exterior i no fan ús d’aquestes llums, també està

clar que no utilitzaran l’aire condicionat i faran ús de la calefacció.


- 27 -




Assecadora 1,5 Refrigeració 0


Planxa 0 Cafetera 1

Televisió gran 4 Forn 0

Televisió petita 4,5 Microones plat 2



Taula 7. Ús dels electrodomèstics (A entre setmana i hivern)

3.3.8 Habitatge B entre setmana i hivern.

La rutina durant la setmana d’hivern és molt similar a l’estiu, de la mateixa manera

que l’habitatge A en lloc de refrigeració faran ús de calefacció.


Nevera 12 Forn 0


Standby 24 Il·luminació interior 8,5


Planxa 0 Refrigeració 0


Radio 3,5 Microones plat 0

Taula 8. Ús dels electrodomèstics (B entre setmana i hivern)


- 28 -

3.4 Sistema de càlcul del consum

Ara que ja es coneix la rutina pels diversos moments i els dos models de famílies

mitjançant un full de càlcul es calcula el consum a cada hora pels dos estils de llars, la taula

té la següent estructura: a la primera columna hi ha tots els electrodomèstics amb la seva

potència, o consum per cicle, corresponent. Després hi ha una franja on cada columna

representa una hora del dia on es poden marcar quins electrodomèstics estan activats en cada

moment.

Es considera una variable (freqüència) per indicar quina és la quantitat d’aquell

element en cada habitatge, per exemple el cas de televisors petits que les vivendes del model

A en tenen més d’una, o també per casos com l’assecadora que només en disposen un

percentatge dels habitants. Aquesta variable també es fa servir per a la il·luminació, ja que

com no estan totes les llums enceses alhora s’aplica un factor de simultaneïtat d’1/3.

Electrodomèstic consum consum cicle

W/ cicle Freqüència

Franja horària de 00:00 a 23:00

hores d'ús / cicles

Nevera 250 1 ... 2

Rentadora 240 0,4 1

Assecadora 2000 0,08 5

Rentaplats 150 0,5 1

Planxa 186 1 0

... ... ... ... ...

Taula 9. Estructura de les fulles de càlcul

Com deia anteriorment la columna d’assecadora té una freqüència de 0,08 que és el

resultat de multiplicar la seva disponibilitat que és al 20% dels habitatges pel seu ús que és

de 2 de cada 5 dies entre setmana.

Les hores de posta i sortida del sol que he fet servir per suposar en quin moment

s’encenen les llums són les següents:

-Hora de sortida de sol hivern 8:00 i de posta de sol 18:00 h.

-Hora de sortida de sol estiu 6:30 i de posta de sol 21:30 h.

Aquest full de càlcul complet es troba als annexos.


- 29 -

3.5 Resultats en gràfiques

A continuació es pot veure un resum de les gràfiques obtingudes dels consums per

hores de tots els períodes explicats anteriorment. Es pot apreciar que el consum quan no hi

ha ningú a casa és pràcticament mínim, mentre que quan hi ha algú a casa el consum és més

elevat.

3.5.1 Estiu entre setmana

A continuació trobem els gràfics per l’estiu entre setmana dels habitatges A i B on es

pot apreciar a cada hora quina és la demanda de potència de cada electrodomèstic.

Gràfic 9. Consum horari d’un habitatge (A entre setmana, estiu)

Gràfic 10. Consum horari d’un habitatge (B entre setmana, estiu)

0

1000

2000

Wh

Hores

A Estiu entre setmana

Nevera Rentadora Assecadora Rentaplats

Planxa Televisió gran Televisio petita Ordinador Torre

Ordinador Portatil Il·luminació interior Il·luminació exterior Refrigeració

Extractor Cafetera Forn Microones plat

Microones veguda Standby

0

200

400

600

800

1000

1200

0:0

0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00

Wh

Hores

B Estiu entre setmana

Nevera Rentadora Standby RentaplatsPlanxa Televisió gran Radio FornOrdinador Portatil Il·luminació interior Il·luminació exterior RefrigeracióExtractor Microones plat Microones veguda


- 30 -

A la grafia 9 es pot apreciar que hi ha tres grans pics de consum, un al matí entre les 6

i 7 h, el següent al migdia a les 14 h i el tercer en la tarda i nit entre les 17 i 22 h. En canvi a

la gràfica corresponent a la família B (gràfic 10) només trobem 2 grans pics, el primer entre

les 7 i 8 h del matí i el següent a la tarda fins a la nit de 18 a 22 h.

A continuació trobem les gràfiques 11 i 12 que contenen el percentatge que suposa

cada electrodomèstic sobre el consum total.

Gràfic 11. Percentatge de consum de cada electrodomèstic (A entre setmana, estiu)

Gràfic 12. Percentatge de consum de cada electrodomèstic (B entre setmana, estiu)

S’aprecia clarament que el major consum es troba en la refrigeració, seguida de la

nevera i el standby.

Percentatge A estiu entre setmana






Percentatge B estiu entre setmana

Nevera Rentadora Standby Rentaplats

Planxa Televisió gran Radio Forn


Extractor Microones plat Microones veguda


- 31 -

Finalment per aquest període hi ha el gràfic 12 on es pot veure el consum de les cases

de tota la urbanització depenent de l’hora del dia.

Gràfic 13. Consum horari del conjunt d’habitatges (entre setmana, estiu)

El gris representa el consum total dels habitatges, aquest és pràcticament igual als

consums dels habitatges del model A, la línia blava, tenint els habitatges de tipus B poca

influència sobre el consum total. Això és a causa del fet que la urbanització té un 75% de

cases de model A i aquestes a més a més tenen un consum major a causa de ser més grans.

3.5.2 Estiu cap de setmana

A continuació es mostren les gràfiques del consum durant el període d’estiu al cap de

setmana.

Gràfic 14. Consum horari d’un habitatge (cap de setmana, estiu)

0

50

100

150

200

250

3000

:00

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00

kW*h

Conjunt vivendes estiu entre setmana

A B Total Vivendes (kWh)

0

500

1000

1500

2000

2500

0:0

0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00

kWh

Hores

Estiu cap de setmana

A B


- 32 -

Gràfic 15. Consum horari del conjunt d’habitatges (cap de setmana, estiu)

3.5.3 Hivern cap de setmana

En aquest punt es poden observar les gràfiques del consum durant el període d’hivern

al cap de setmana.

Gràfic 16. Consum horari d’un habitatge (cap de setmana, hivern)

0

50

100

150

200

250

300

350

0:0

0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00

kW*h

Conjunt vivendes estiu cap de setmana


0

200

400

600

800

1000

0:0

0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00

Wh

Hores

hivern cap de setmana

A B


- 33 -

Gràfic 17. Consum horari del conjunt d’habitatges (cap de setmana, hivern)

3.5.4 Hivern entre setmana

A continuació tenim les gràfiques del consum durant el període d’hivern entre

setmana.

Gràfic 18. Consum horari d’un habitatge (entre setmana, hivern)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0:0

0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00

kW*h

Conjunt vivendes hivern cap de setmana


0100200300400500600700800900

1000

0:0

0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00

Wh

Hores

Hivern entre setmana

A B


- 34 -

Gràfic 19. Consum horari del conjunt d’habitatges (entre setmana, hivern)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0:0

0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00

kW*h

Conjunt vivendes hivern entre setmana



- 35 -

3.6 Il·luminació dels carrers

En aquest punt coneixem la demanda d’electricitat de les vivendes de la urbanització

però hi ha altres aspectes que també s’han de tenir en compte, en aquest punt calcularem el

consum que suposa la il·luminació dels carrers.

El primer pas per fer-ho serà consultar la normativa [BOE, RD 1890/2008] i veure

quin és el nivell d’il·luminació necessari pels carrers de la nostra urbanització. Després

farem el càlcul mitjançant el programa CalcuLuX.

Per saber la il·luminació que necessiten els carrers primer s’han de classificar segons

la normativa que els classifica de la següent manera:

Taula 9. Classificació dels tipus de vies

Es suposa que els carrers són del tipus D, ja que és una urbanització petita de 200

habitatges.

Taula 10. Classes d’il·luminació segons el tipus de vies

Tot i no tenir el coneixement exacte de la quantitat de flux de vianants i de ciclistes

que hi passen es suposa que hi passa un flux moderat. Per tant els carrers s’han d’adaptar a

les normes S3 i S4 que dicten el següent:


- 36 -

Taula 11. Il·luminació horitzontal per els carrers de classe S

Com que no s’especifica quina de les dues ha de complir la carretera s’agafa la

normativa S4. Per tant el carrer ha de tindre una il·luminància mitjana mínima de 5 lux i una

il·luminància mínima de 1 lux.

La luminància triada es una de LEDs de la família UrbanStar que té una potència de

15 W, és un punt de llum de molt baix consum i que aportarà la llum necessària al carrer.

Figura 3. Luminància LED14-2S/740

Utilitzant una configuració d’una llum cada 8 m i alternant el costat d’on està situada

aconseguim la següent il·luminació del carrer: il·luminació mitjana de 5.29 luxs i una

il·luminació mínima de 3.5 lux. A continuació podem veure una representació gràfica feta

amb el programa CalcuLuX.


- 37 -

Figura 4. Il·luminació del carrer per CalcuLuX

Per tant tindrem una potència de 195 W per cada 100 m de carrer. Es suposa que per

cada habitatge són necessaris 20 m de carrer, com que a la urbanització hi ha 200 habitatges

es parla de 4000 m es a dir 7800 W.

Les interseccions i glorietes necessiten un nivell d’il·luminació superior per tant cada

10 habitatges s’afegeix 2 punts de llum per cobrir aquestes necessitats. En total seran 40

punts extres de llum que corresponen a 600 W.

En resum la potència total instal·lada serà de 8400 W. Durant l’estiu la il·luminació

estarà encesa des de les 21:00 fins a les 7:00 h mentre que a l’hivern la il·luminació serà des

de les 17:30 a les 8:30h.


- 38 -

3.7 Consum degut a la càrrega dels cotxes elèctrics

En els consums de la urbanització també s’han de tenir en compte els consums de

la càrrega dels cotxes elèctrics, aquests seran el principal mitja de transport dels habitants.

En primer lloc es buscarà informació tant de l'autonomia dels vehicles elèctrics com de la

capacitat de la seva bateria. A continuació s’estudiarà els diversos tipus de

connexió dels cotxes a la xarxa i els diversos modes de per carregar-se. Finalment es

calcularà el consum d'aquests fent unes suposicions de distàncies mitjanes recorregudes per

dia.

3.7.1 Models de cotxes elèctrics

Actualment, el model més popular de cotxe elèctric és el Nissan LEAF, per tant aquest

és el vehicle triat que tindran els habitants de la urbanització. A continuació es descriu les

seves especificacions com també dels altres models que existeixen al mercat.

Nissan LEAF

El model Nissan LEAF té una bateria amb capacitat de 24 kWh i potència de 80 kW,

admet recàrrega lenta i també recàrrega ràpida a 50 kW de potència, que ve a suposar mitja

hora per la càrrega completa. La seva autonomia de recorregut és molt imprecisa perquè

depèn de molts factors però es pot aproximar a 150 quilòmetres. A continuació es pot veure

una taula de consum del vehicle oficial.


- 39 -

Figura 5. Autonomia del Nissan LEAF

Altres models del mercat

-Tesla Motors és el productor de cotxes elèctrics amb més prestigi i amb la tecnologia

més desenvolupada. La seva gamma Model S ofereix pacs de 60 i 85 kWh, el que es tradueix

en més de 400 km d'autonomia.

-Mercedes-Benz equipa bateries fabricades per Tesla amb autonomies aproximades

d'uns 200 km amb una capacitat de, 60 kWh al SLS AMG E-drive, 36 kWh en models com

el Classe A E-CELL i 28 kWh en el nou Classe B I-Drive.

-Els alemanys del grup VW i BMW: incorporen pacs de 26 kWh i 18,8 kWh

respectivament en els seus models VW I Golf i BMW I3, el que equival aproximadament a

una autonomia de 150 km i 120 km.

3.7.2 Tipus de càrrega

Hi ha dos sistemes de càrrega de vehicles elèctrics: l'americà i l'europeu, cada un té els

seus modes de càrrega i els seus connectors propis. En aquest capítol explicaré el sistema

europeu que segueix les normes IEC 61851. En cas d'estar interessats en el sistema americà

hauríem de consultar els estàndards SAE J1772.

Existeixen els següents tipus de recàrrega segons la potència que utilitzen i la velocitat

en que carregen:

Recàrrega lenta o convencional (16 Ampers)

La càrrega convencional monofàsica utilitza el voltatge del mateix nivell que

l’habitatge, és a dir, 230 volts i una intensitat de 16 ampers. Això implica que la potència

elèctrica que pot lliurar el punt per a aquest tipus de càrregues és de 3,7 kW.

Amb aquest nivell de potència, el procés de càrrega de la bateria (Nissan) triga unes

6:30 hores. Aquesta solució és òptima per recarregar el vehicle elèctric durant la nit a un

garatge.

Existeix una variació d’aquest tipus de càrrega quan la instal·lació no està preparada i

no disposa d'una base de recàrrega amb la protecció i instal·lació elèctrica adequada, en

aquest cas la intensitat es limita a 10 A o menys i el temps de càrrega és més elevat.

Recàrrega semi ràpida (32 ampers)

La càrrega semi ràpida utilitza 32 ampers d'intensitat i 230 V de voltatge elèctric. Això

implica que la potència elèctrica que pot lliurar el punt per a aquest tipus de càrregues és de

7,4 kW.

Amb aquest nivell de potència, el procés de càrrega de la bateria triga unes 3 hores i

15 minuts.

Recàrrega ràpida (50 kW)


- 40 -

La càrrega ràpida empra una major intensitat elèctrica i, a més, lliurement l'energia en

corrent continu, obtenint una potència de sortida de l'ordre de 50 kW.

Aquesta solució és la que, des del punt de vista del client, s'assembla als seus hàbits

actuals de proveïment amb un vehicle de combustió, ja que suposa que en 15 minuts es pot

carregar el 50% de la bateria. El més normal és que no es faci una recàrrega del 100% sinó

al voltant del 80% o 90%.

Aquest tipus de càrregues són utilitzades en les estacions de càrrega situades a les

gasolineres o concessionaris per recarregar el vehicle en mig d’un viatge llarg.

Cal comentar que les càrregues ràpides tenen efectes perjudicials a la vida útil de la

bateria, per tant no es recomana fer un ús habitual d’elles i només fer-les servir en casos

esporàdics.

3.7.3 Modes de càrrega

Mode 1, sense comunicació amb la xarxa. Seria el que s'aplica a una presa de corrent

convencional amb connector schuko.

Figura 6. Connector schuko

Mode 2, grau baix de comunicació amb la xarxa. El cable compta amb un dispositiu

intermedi de control pilot que serveix per a verificar la correcta connexió del vehicle a la

xarxa de recàrrega. Podria seguir usant un connector schuko.

Mode 3, Aquesta manera de càrrega està compost principalment per un dispositiu

anomenat wall-box, grau elevat de comunicació amb la xarxa. Els dispositius de control i

proteccions es troben dins del mateix punt de recàrrega, i el cable inclou un fil de

comunicació integrat (per exemple els connectors SAE J1772(USA) o Mennekes (EU).


- 41 -

Figura 7. Connector Mennekes

Mode 4, grau elevat de comunicació amb la xarxa. Hi ha un convertidor a corrent

continu i només s'aplica a recàrrega ràpida.

Figura 8. Modes de carrega

A la urbanització la càrrega utilitzada serà l’estàndard, es a dir 16A, i es durà a terme

sempre amb el mode 3 perquè estarà sempre controlada per un sistema informàtic que serà

el encarregat de decidir quan es carregaran els cotxes.

3.7.4 Consum del Nissan LEAF

A continuació es realitza el càlcul per conèixer el consum dels vehicles elèctrics, per

poder realitzar els càlculs es fan les següents suposicions:

-Es suposa que cada família farà una mitjana de 50 km al dia el que és aproximadament

un terç de l’autonomia del vehicle per tant 8 kWh.

-Es suposa que com a mínim el 40% de vehicles estan sempre a la urbanització ja sigui

perquè aquell dia han fet ús d’un altre cotxe, perquè es mouen en un altre horari (10% del

total) o perquè la família no es mou aquell dia.


- 42 -

A la urbanització hi ha 200 habitatges amb un cotxe elèctric cada un, se suposa que un

70% es mouen cada dia, per tant 140 vehicles, això suposa un consum diari de 1.120 kWh.

Si els cotxes es carreguen a la nit durant 6:30 hores, el que dura una càrrega completa

(entre les 24 i les 6:30), això suposa que consumeixen 172,3 kW.


- 43 -

3.8 Consum total de la urbanització

Ara que ja es coneix el consum de totes les parts: habitatge, il·luminació i càrrega de

cotxes elèctrics ja es pot conèixer la demanda total de potència de la urbanització.

3.8.1 Gràfiques de consum total

El consum total de la urbanització pels 4 estats elegits, estiu i hivern i cap de setmana

i entre setmana, esta mostrat en les següents gràfiques.

En les gràfiques podem veure la línia verd fosc que és el consum total de la

urbanització es a dir la suma de les altres tres línies. En verd clar podem veure el consum

dels habitatges, en groc el consum en carregar els cotxes elèctrics i en blau el consum en la

il·luminació dels carrers durant la nit, el qual és pràcticament menyspreable.

Gràfic 20. Consum horari de la urbanització (entre setmana, estiu)

Gràfic 21. Consum horari de la urbanització (cap de setmana, estiu)

0

50

100

150

200

250

300

350

400Consum estiu entre setmana

Total Vivendes (kWh) Iluminació (kWh) cotxes (kWh) Total (kWh)

0

50

100

150

200

250

300

350

Consum estiu cap de setmana



- 44 -

Gràfic 22. Consum horari de la urbanització (entre setmana, hivern)

Gràfic 23. Consum horari de la urbanització (cap de setmana, hivern)

El consum de la càrrega dels cotxes no és fix, a les gràfiques està fixat per carregar els

cotxes de les 12 de la nit fins a les 6:30 per poder-los representar. Però en realitat aquest

consum s’adapta depenent de la diferencia de demanda i producció, equilibrant d’aquesta

manera els grans pics de consum que existeixen i fent que el consum sigui més estable.

3.8.2 Resum de la demanda diària

També podem conèixer el consum total diari de cada una de les 4 etapes estudiades

fent la suma del consum de cada hora obtenint així els següents consums:

Època Consum

Estiu entre setmana 4.032 kWh/dia

Estiu cap de setmana 3.851 kWh/dia

Hivern entre setmana 3.199 kWh/dia

Hivern cap de setmana 2.832 kWh/dia

Taula 12. Consum diari de la urbanització

0

50

100

150

200

250

300Consum hivern entre setmana


0

50

100

150

200

250

300

Consum hivern cap de setmana



- 45 -

4 Situació actual de la normativa

La normativa referent a l’energia fotovoltaica ha patit grans modificacions al llarg de

la seva història, el que fa que sigui inestable. Hi va haver un gran increment en la potència

instal·lada d’energies renovables durant el 2008 a causa del real decret 661/2007 i al real

decret 1578/2008 que oferien unes grans subvencions. A causa d’aquest increment, que no

s’havia considerat que pogués arribar a ser tan gran, el govern va redactar per corregir el

dèficit de la tarifa del sector elèctric amb el real decret-llei 14/2010 limitant les primes i

després amb el real decret 1/2012 eliminant-les completament.

Gràfic 24. Potència solar instal·lada a Espanya

Per a instal·lacions de potència no superior a 100 kW la connexió en xarxes interiors

es troba regulada juntament amb la connexió a la xarxa de distribució en el RD 1699/2011.

Per a instal·lacions de potència superior a 100 kW, els procediments de connexió a

xarxa es troben descrits en el RD 1955/2000.

Actualment s’està esperant que s’aprovi el real decret de l’autoconsum, que es va

presentar el juliol del 2013 i es preveia la seva publicació oficial a principis d'aquest any, el

2015, però després d’uns quants ajornaments resulta que la seva aprovació serà a finals de

Setembre.

4.1 Real decret de l’autoconsum

En aquest esborrany s'estableix un nou concepte, el peatge de suport, que obliga el

productor d'energia elèctrica a haver de pagar les taxes de manteniment de la xarxa de

distribució pel simple fet d'estar connectat. Aquest peatge suposa una càrrega addicional al

peatge de generació que ja paguen els titulars de les instal·lacions per l'energia sobrant no

consumida i abocada a la xarxa de distribució (establerts en el Reial Decret 1544/2011), i es

suma al peatge de consum que paguem tots els consumidors per fer ús de les xarxes.

Resumidament cal destacar els següents aspectes de l’esborrany.

1.- Àmbit d'aplicació:

El present Reial decret és aplicable a:

-Els consumidors d'energia elèctrica de potència contractada no superior a 100 kW per

punt de subministrament o instal·lació, que instal·lin al seu interior una instal·lació de


- 46 -

generació d'energia elèctrica destinada al seu propi consum i de potència instal·lada igual o

inferior a l'esmentada potència contractada i en cap cas superior a 100 kW.

-Els consumidors d'energia elèctrica amb independència de la seva potència

contractada que estiguin connectats a una instal·lació de producció, bé en el seu interior en

els termes que estableix el Reial decret 1699/2011 de 18 de novembre o bé a través d'una

línia directa.

2.- Sol·licitud connexió

Sol·licitud davant el gestor de la xarxa de distribució de la zona, encara que no s’injecti

energia al sistema en cap moment procedent de la seva generació instal·lada en xarxa

interior.

Obligació de subscriure un contracte d'accés amb la companyia distribuïdora on es

recull expressament la modalitat triada. La signatura d'aquests contractes serà obligatòria

encara que el consumidor no aboqui energia al sistema en cap instant.

3.- Preu de l'energia subministrada

El preu de l'energia subministrada a la xarxa serà lliurement pactat entre les parts. La

traducció d'aquest article és que les distribuïdores elèctriques fixaran el preu que desitgin per

l'energia injectada a la xarxa, ja que els auto productors petits no tenen cap poder de

negociació vers a les grans companyies elèctriques.

4.- Peatges d'accés

Obligació del consumidor de realitzar el pagament dels peatges d'accés que els siguin

aplicables per l'energia consumida en la seva instal·lació.

L'energia adquirida pel consumidor a la seva empresa comercialitzadora, serà

obtinguda a partir dels saldos nets horaris que tinguin com a sumes parcials de les mesures

horàries de producció i consum.

El consumidor haurà de pagar, per l'energia consumida procedent de la instal·lació de

generació connectada a l'interior de la seva xarxa, el peatge de suport. Per la resta de l'energia

consumida haurà de pagar el peatge d'accés i altres costos que siguin aplicables d'acord amb

la normativa en vigor. Les cessions que un consumidor acollit a una modalitat de

subministrament amb autoconsum pogués eventualment fer al sistema de l'energia elèctrica

generada a l'interior de la seva xarxa i que no pugui ser consumida a cada instant en el punt

de subministrament o instal·lació no poden comportar contraprestació.

5.- Facturació mensual a partir de lectures reals.

La lectura de l'energia serà realitzada per l'empresa distribuïdora i es posarà a

disposició de l'empresa comercialitzadora incloent els saldos nets horaris amb els quals es

procedirà a realitzar la facturació.

Correspon a l'empresa distribuïdora realitzar la facturació dels peatges d'accés d'acord

al contracte que s'hagués formalitzat i en aplicació de la normativa en vigor.


- 47 -

L'empresa comercialitzadora procedirà a facturar el subministrament amb modalitat

d'autoconsum, incloent la facturació del peatge de suport d'acord amb el que disposa el

present Reial decret. En el cas que el consumidor tingui contractat l'accés a xarxes a través

d'una comercialitzadora, la comercialitzadora realitzarà al consumidor la facturació per

l'accés a xarxes.

Modificacions a l'esborrany

L'esborrany presentat al Consell d'Estat a començaments d’agost d’aquest any, 2015,

no és el mateix que originalment es va presentar el Govern. Després de moltes crítiques ha

inclòs els següents canvis.

S’elimina l'obligació que les instal·lacions menors de 10 kW que s'han compromès a

no abocar els seus excedents d'energia a la xarxa general (són principalment les domèstiques)

abonin els estudis d'accés i connexió a la xarxa. Aquestes instal·lacions seguiran havent de

sol·licitar l'autorització de la seva companyia elèctrica, però ja no hauran de pagar per això.

El canvi més interessant és l’actitud enfront de les bateries. Encara que en el nou text

desapareix la prohibició d'utilitzar-les (que era present en el text de 2011, i que es mantenia

en el nou), però en comptes de treure l'impost que va posar per fer-ne ús, s’ha estès a tots els

casos. En l'anterior esborrany, el Govern establia un càrrec fix a la potència de la bateria: si

s’utilitzaven per reduir la potència contractada. Ara Indústria estén aquest càrrec a tots els

sistemes d'autoconsum que tinguin aquest efecte, encara que aquest no sigui el seu objectiu.


- 48 -

4.2 Llei 24/2013

Després de ser publicat l’esborrany de l’autoconsum sense estar aprovat, es va publicar

la Llei 24/2013, de 26 de desembre, del sector elèctric, que defineix les diferents modalitats

d'autoconsum, estableix l'obligació que tots els consumidors acollits a elles contribueixin als

costos i serveis del sistema per l'energia autoconsumida.

Destaca en aquest títol la regulació de l'autoconsum d'energia elèctrica distingint tres

modalitats i establint-se que les instal·lacions que estiguin connectades al sistema hauran de

contribuir a la cobertura dels costos i serveis del sistema elèctric en els mateixos termes que

l'energia consumida per la resta de subjectes del sistema.

Autoconsum d'energia elèctrica.

1. A l'efecte d'aquesta Llei, s'entén per autoconsum el consum d'energia elèctrica

provinent d'instal·lacions de generació connectades a l'interior d'una xarxa d'un consumidor

o bé a través d'una línia directa d'energia elèctrica associades a un consumidor.

Es distingeixen les següents modalitats d'autoconsum

a) Modalitats de subministrament amb autoconsum. Quan es tracti d'un consumidor

que disposés d'una instal·lació de generació, destinada al consum propi, connectada a

l'interior de la xarxa del punt de subministrament i que no estigués donada d'alta en el

corresponent registre com a instal·lació de producció. En aquest cas hi ha d'haver un únic

subjecte dels que preveu l'article 6, que serà el subjecte consumidor.

b) Modalitats de producció amb autoconsum. Quan es tracti d'un consumidor associat

a una instal·lació de producció degudament inscrita al registre administratiu d'instal·lacions

de producció d'energia elèctrica connectada a l'interior de la seva xarxa. En aquest cas

existiran dos subjectes dels que preveu l'article 6, el subjecte consumidor i el productor.

c) Modalitats de producció amb autoconsum d'un consumidor connectat a través d'una

línia directa amb una instal·lació de producció. Quan es tracti d'un consumidor associat a

una instal·lació de producció degudament inscrita al registre administratiu d'instal·lacions

de producció d'energia elèctrica a la qual estigués connectat a través d'una línia directa. En

aquest cas existiran dos subjectes dels que preveu l'article 6, el subjecte consumidor i el

productor.

d) Qualsevol altra modalitat de consum d'energia elèctrica provinent d'una instal·lació

de generació d'energia elèctrica associada a un consumidor.

2. En el cas en què la instal·lació de producció d'energia elèctrica o de consum estigui

connectada total o parcialment al sistema elèctric, els titulars de les dues estaran subjectes a

les obligacions i drets previstos en la present llei i la seva normativa de desenvolupament.

3. Tots els consumidors subjectes a qualsevol modalitat d'autoconsum tindran

l'obligació de contribuir als costos i serveis del sistema per l'energia autoconsumida, quan la

instal·lació de generació o de consum estigui connectada total o parcialment al sistema

elèctric.


- 49 -

Per a això estaran obligats a pagar els mateixos peatges d'accés a les xarxes, càrrecs

associats als costos del sistema i costos per a la provisió dels serveis de suport del sistema

que corresponguin a un consumidor no subjecte a cap de les modalitats d'autoconsum

descrites en l'apartat anterior.

El Govern pot establir per reglament reduccions en aquests peatges, càrrecs i costos en

els sistemes no peninsulars, quan les modalitats d'autoconsum suposin una reducció dels

costos d'aquests sistemes.

4. Els consumidors acollits a les modalitats d'autoconsum d'energia elèctrica tindran

l'obligació d'inscriure en el registre administratiu d'autoconsum d'energia elèctrica, creat a

aquest efecte en el Ministeri d'Indústria, Energia i Turisme.

Per reglament, amb l'audiència prèvia de les comunitats autònomes i ciutats de Ceuta

i Melilla, s'establirà pel Govern l'organització, així com el procediment d'inscripció i

comunicació de dades al registre administratiu d'autoconsum d'energia elèctrica.

5. El Govern ha d'establir les condicions administratives i tècniques per a la connexió

a la xarxa de les instal·lacions amb autoconsum.

Així mateix, el Govern ha d'establir les condicions econòmiques perquè les

instal·lacions de la modalitat b) de producció amb autoconsum venguin al sistema l'energia

no autoconsumida.


- 50 -

4.3 Estils d'Instal·lacions d’autoconsum

S’estableix dos tipus de connexions pel que fa al tipus de connexió de les nostres

instal·lacions de generació d'energia elèctrica, aïllada o interconnectada amb la xarxa. Les

característiques de cadascuna de les modalitats més significatives són les següents.

4.3.1 Instal·lació aïllada de la xarxa

Una instal·lació aïllada de la xarxa, com el seu propi nom indica, és aquella que no

necessita cap tipus de connexió física amb la xarxa de distribució, ja que és autosuficient.

La connexió als receptors necessitarà la instal·lació d'un dispositiu que permeti connectar o

desconnectar la càrrega a la sortida del generador i incorporarà les proteccions generals

contra sobreintensitats i contactes directes i indirectes necessaris per a la instal·lació que

alimentin.

Aquest tipus d'instal·lació té la necessitat d'instal·lar bateries, i té l’inconvenient de

quedar-se sense electricitat ja sigui perquè s'ha superat els dies d'autonomia de les bateries o

perquè hi ha hagut una avaria en la instal·lació, sempre i quan no es tingui un grup

electrogen. En aquest moment no tindríem la possibilitat de proveir-nos de la xarxa de

distribució en cas de necessitat.

És la connexió més característica en habitatges o petites naus industrials situades en

llocs de difícil accés o lluny dels nuclis de població.

Aquest tipus d'instal·lació no té les taxes de peatge d'accés a la xarxa de distribució ni

les de peatge de suport per l'energia elèctrica autoconsumida, ja que no li suposa cap cost al

sistema.

4.3.2 Instal·lació connectada a la xarxa elèctrica

És una instal·lació connectada directament a la xarxa de distribució per consumir d'ella

en els moments que no es cobreix la demanda amb la generació i per vendre l'excedent

generat quan es produeix més energia de la que s'està consumint en la instal·lació. En aquest

cas és opcional i poc freqüent instal·lar bateries per acumular l’excedent.

Hi ha una connexió amb la xarxa de distribució pública, però sense que els generadors

puguin estar treballant en paral·lel amb ella. Per a impedir la connexió simultània de les dues

fonts, s'han d'instal·lar els corresponents sistemes de commutació, encara que es permetrà la

realització de maniobres de transferència de càrrega sense tall sempre que es compleixin una

sèrie de requisits tècnics.

El problema d'aquesta modalitat de connexió és el peatge de suport, un cost addicional

que augmenta considerablement el temps d’amortització.

La idea perseguida per les instal·lacions d'autoconsum és la de poder treballar amb la

xarxa com si es tractés d'una bateria, aquest mètode rep el nom de balanç net. Es produeix

energia elèctrica a través dels generadors, i l'excedent de producció s’aboca a la xarxa de

forma gratuïta. D’aquesta manera es pot consumir d'ella quan es necessita de la mateixa

manera, pel fet d'haver abocat anteriorment energia. Seria la modalitat somiada per qualsevol

propietari d'una instal·lació d'autoconsum, però és simplement una utopia.


- 51 -

5 Comparació de panells solars

Existeixen dues maneres d’aprofitar l’energia solar, transformar-la a energia elèctrica

amb panells fotovoltaics o transformar-la en calor amb panells solars tèrmics. Recentment

s’ha inventat una tecnologia que combina les dues anteriors, els panells solars híbrids.

A la urbanització serà necessari produir ambdues coses, energia elèctrica i energia

calorífica per l’aigua calenta sanitària i calefacció per tant es fa un estudi de les diverses

tecnologies per avaluar-les i saber quina és la més adient pel nostre cas.

5.1 Panells fotovoltaics

Un panell fotovoltaic és un dispositiu electrònic que permet transformar l'energia de

la llum (fotons) en electricitat (electrons) mitjançant l'efecte fotovoltaic.

5.1.1 Funcionament

El funcionament dels panells es basa en l'efecte fotovoltaic. Aquest efecte es produeix

quan la radiació solar incideix sobre el panell, els fotons continguts en la llum transmeten la

seva energia als electrons dels materials semiconductors que poden llavors trencar la barrera

de potencial de la unió PN i sortir del semiconductor a través d'un circuit exterior, produint-

així corrent elèctric.

5.1.2 Tecnologies disponibles al mercat

En relació a la tecnologia, podem distingir 3 grans grups al mercat actual: panells

monocristal·lins, policristal·lins i ThinFilm o capa fina, sent aquests últims menys habituals.

Generalment, en l'àmbit de producció , hi ha molt poques diferències entre un panell

monocristal·lí i un altre de policristal·lí, a continuació veurem les característiques de cada

un d’aquests panells:

Panell de silici pur monocristal·lí: Basats en seccions d'una barra de silici

perfectament cristal·litzat en una sola peça. Els rendiments màxims que s'han assolit per

aquest tipus de panells comercialitzats és del 16%.

Figura 9. Panell monocristal·lí


- 52 -

Panell de Silici pur policristal·lí: Els materials són semblants als del tipus anterior

encara que en aquest cas el procés de cristal·lització del silici és diferent. Els panells

policristal·lins es basen en seccions d'una barra de silici que s'ha estructurat

desordenadament en forma de petits cristalls. Es poden reconèixer visualment per presentar

un aspecte granulat a la seva superfície. S'obté amb ells un rendiment inferior que amb els

monocristal·lins amb un màxim en els mòduls comercials del 14% sent el seu preu també

més baix.

Figura 10. Panell policristal·lí

Panells de ThinFilm: Mitjançant l'ús del silici amb una altra estructura, o altres

materials semiconductors és possible aconseguir panells més fins i versàtils que permeten

fins i tot en algun cas la seva adaptació a superfícies irregulars. Són molt menys freqüents i

el seu rendiment també és inferior sent d’un màxim d’un 8% en els panells comercialitzats.

Alguns exemples són els panells de silici amorf, Tel·lur de cadmi o Diseleniur de coure en

indi.

Figura 11. Panell de ThinFilm


- 53 -

5.2 Panells solars tèrmics

Els panells solars tèrmics, també coneguts com a captadors solars plans, són el sistema

més tradicional i senzill d'aprofitar l'energia solar per a l'habitatge. El seu funcionament, de

forma simplificada, consisteix en el fet que el sol escalfa uns panells amb tubs que formen

part d'un circuit pel qual circula un líquid caloportador. Aquest líquid s'escalfa en els panells

i s'introdueix en l'habitatge per a l'ús que se li vulgui donar.

El rendiment dels col·lectors millora com menor sigui la temperatura de treball, ja que

a major temperatura dins del panell en relació amb l’exterior, majors seran les pèrdues per

transmissió en el vidre. També, a major temperatura de la placa captadora, més energètica

serà la seva radiació, i més transparència tindrà el vidre a ella, disminuint per tant l'eficiència

del col·lector. Per la mateixa raó, també perdrà rendiment com menor sigui la temperatura

exterior, en augmentar el salt tèrmic interior-exterior. El seu rendiment és molt variable però

en usos normals podem apreciar en la gràfica següent que serà major de 50%.

Gràfic 25. Rendiment panell solar tèrmic

El rendiment es calcula amb la següent formula:

On:

ƞ0: Factor òptic (Eficiència Màxima. Tall de la corba amb l'eix Y). Rendiment quan

el panell no perd calor cap a l’entorn.

k1: Coeficient de pèrdues lineal (Pendent de la recta).

Tm: Temperatura mitjana del col·lector.

Ta: Temperatura ambient.

L: Radiació solar global en W/m^2, en un bon dia podem tindre 800 W/m^2.

(1)


- 54 -

5.3 Panells solars híbrids

Fins aquest moment existia una barrera que separava les dues grans tecnologies que

existeixen d'aprofitament solar en l’àmbit domèstic; l'energia solar tèrmica i l'energia solar

fotovoltaica. Les dues tecnologies eren dos mons separats, podien conviure en una mateixa

teulada, però la gran majoria de les vegades es feia necessari triar entre una d'elles.

El panell solar híbrid es basa en aquestes dues tecnologies ja existents; la fotovoltaica

i la solar tèrmica. Les dues tecnologies queden fusionades en una única unitat. D'aquesta

forma sobre un absorbidor de col·lector solar tèrmic s'instal·len les cèl·lules fotovoltaiques

amb el seu cablejat corresponent. Tota la resta del col·lector (circuit hidràulic, carcassa i

coberta transparent) es manté com en qualsevol col·lector convencional.

Amb aquesta disposició dels elements s'aconsegueixen 3 objectius; obtenir electricitat

solar, obtenir aigua calenta sanitària i millorar el rendiment del panell solar fotovoltaic.

Cadascun dels objectius s'aconsegueix de la següent manera:

Obtenir electricitat solar: Les cèl·lules fotovoltaiques converteixen part de la

radiació solar en electricitat, igual que ho faria un panell solar convencional.

Obtenir aigua calenta sanitària: Quan la radiació solar incideix sobre un panell solar

fotovoltaic, només una petita part de la mateixa, un 15%, es transforma en electricitat. La

major part de la radiació solar es transforma en calor, de la mateixa manera que passa amb

qualsevol cos de color negre exposat al sol. El panell solar híbrid aprofita aquesta producció

de calor del panell fotovoltaic per escalfar aigua com si fos un col·lector solar tèrmic.

Aquesta calor, per mitjà d'un circuit hidràulic es transporta a un intercanviador de calor en

un dipòsit aïllat tèrmicament per al seu posterior ús.

Millorar el rendiment del panell solar fotovoltaic: L'eficàcia amb què un panell

fotovoltaic transforma l'energia solar en energia elèctrica, es determina en unes proves

realitzades en una atmosfera controlada a 25 ºC que és quan més gran és el rendiment que

es pot obtenir d'una cèl·lula fotovoltaica. Però en condicions d'ús real, la temperatura en les

cèl·lules és molt més elevada. Això suposa que l'eficiència dels mòduls cau en una proporció

aproximada de TK = -0.44% ºC, reduint la potència del panell significativament. Al panell

solar híbrid la part tèrmica s'encarrega de refrigerar el panell solar a una temperatura

sensiblement inferior de la que tindria si fos un panell fotovoltaic senzill. D'aquesta manera

es millora el rendiment del panell fotovoltaic en un 15% com a mínim.

5.3.1 Altres avantatges del panell solar híbrid

El panell solar híbrid, per la seva configuració, a més de produir aigua calenta sanitària

i electricitat solar amb un rendiment millorat en un mateix espai, presenta altres avantatges.

Entre elles es pot destacar la reducció de costos en comparació a si s’adquirissin els

sistemes solars fotovoltaics i tèrmic per separat. Cal tenir en compte, que els suports i

l'ancoratge del sistema híbrid són només un, pels dos que serien necessaris d’adquirir-los per

separat. Aquest és un punt molt interessat si el suport és un seguidor solar perquè aquest té

un gran cost. Però si es fa ús de suports simples el sobre cost del panell solar híbrid no

compensa l’estalvi d’aquests materials, més endavant veurem un anàlisi de costos.

Un altre avantatge és la relativa prolongació de la vida útil del panell fotovoltaic.

Treballant a una temperatura més òptima el material es degrada més lentament i és capaç de

treballar a ple rendiment per més anys.


- 55 -

5.3.2 Models de panells solars híbrids

El mercat de panells solars híbrids no està molt desenvolupat en comparació a la seva

competència on es pot trobar una gran varietat de marques i models, a continuació veurem

dos models amb les seves característiques.

EndeF ecomesh

EndeF es una marca espanyola que produeix els seus panells híbrids ecomesh, a

continuació podem veure les característiques del seu panell híbrid.

Figura 12. Característiques del panell solar Ecomesh

Ecomesh fabrica els panells des de maig de 2014 i s'estan instal·lant per tot el país des

de llavors. Els panells són distribuïts a Espanya per Novelec i el seu PVP és de 980 euros

per panell.

Per tant podem veure que es un model que ja ha superat la fase de prototip i que es

comercialitza però a un preu elevat.

Naked Energy Virtu

Existeix una empresa anglesa que esta estudiant panells solars híbrids, la “Naked

Energy”. Aquesta empresa té al catàleg un model de panell solar híbrid anomenat Virtu que


- 56 -

es de forma tubular, un fet comú en els panells tèrmics. Però es troba en una fase final del

prototip i que sortirà al mercat tan aviat com sigui possible.

Figura 13. Imatges del panell híbrid Virtu

5.3.3 Inconvenients

En els panells solars híbrids existeix una refrigeració per l'absorbidor de calor però no

és molt elevada, per exemple si es programa per escalfar l’aigua a 60 °C (que és una

temperatura baixa) això implica que el líquid caloportador ha d'estar a una temperatura

superior a aquesta. Però la temperatura de treball normal per un panell solar fotovoltaic és

d'entre 50 i 60 °C. Per tant la refrigeració és mínima i la millora de rendiment de generació

elèctrica és baix.

El seu rendiment tèrmic màxim o també conegut com a rendiment òptic (ƞ0) és inferior

a panells tèrmics que tenen les seves mateixes dimensions, el seu rendiment òptic és de 0,69

quan els valors en els panells tèrmics es troben entre 0,75 i 0,80.

A favor tenen el punt que la seva caiguda de rendiment amb la diferencia de

temperatura (k1) és menor que en la seva competència, el panell híbrid té un coeficient de

pèrdues tèrmiques k1 de 2,59 W/m2/K, la seva competència té valors d'entre 4 i 6 W/m2/K.

Per tant la seva pèrdua de rendiment a mesura que augmenta la diferència de temperatura és

inferior, consultar la gràfica 24 del rendiment dels panells solars tèrmics en el punt anterior

per a veure una representació gràfica.

En tot cas en el marge de temperatures que el panell pot estar operatiu el seu rendiment

sempre és inferior a un panell tèrmic convencional. Per exemple en cas de tenir un dia bo

amb 800 W/m2 i una diferència de temperatura de 50 °C (temperatura ambient de 20 i

temperatura de l’aigua a 70) obtindríem un rendiment de 68.8% en el panell híbrid i un

rendiment de 74,6% en un panell tèrmic amb les característiques de rendiment òptic de 0,75

i pèrdues tèrmiques de 6 W/m2/K. Per tant el panell tèrmic és un 5,8% més eficient.

És una tecnologia molt recent que encara està en desenvolupament, hi ha pocs

fabricants que produeixin panells i aquests realment no tenen tan bones prestacions com


- 57 -

s’espera d'ells. Per exemple el model que hem vist anteriorment de EndeF té un rendiment

de 14,14%, els panells fotovoltaics policristal·lins ofereixen fins a un 14% de rendiment, el

que suposa un increment pràcticament insignificant.

Un altre inconvenient és que el seu funcionament és més complex, i això no perjudica

en el seu manteniment, ja que és pràcticament nul però si en el cost en cas d'avaria.

5.4 Elecció

Un dels factors més importants avui en dia a l’hora de fer una elecció en un projecte

com aquest és el preu, a continuació podem veure una comparació:

El preu mitjà d’un panell fotovoltaic de 240 W és de 250 €.

El preu del panell híbrid citat en el capítol anterior és de 980 €.

El preu d’un panell tèrmic de característiques superiors a l’híbrid és de 350 €.

Per tant el panell híbrid no és més econòmic que la suma de dos panells, fotovoltaic i

tèrmic, almenys fins que no existeixi una gran varietat de productes híbrids i una major

popularitat i producció. Econòmicament parlant és millor la instal·lació dels dos panells

diferents.

Per un altre costat podem considerar el tema del rendiment, el panell híbrid té un major

rendiment elèctric, que no és molt significatiu, però té un rendiment tèrmic relativament

inferior. En conclusió podem veure que els seus rendiments no varien massa comparats amb

els dos mòduls per separat.

Com a últim aspecte tenim la superfície d’aquests panells. La instal·lació de panells

fotovoltaics i tèrmics suposa el doble d’espai necessari que el que faria falta amb els panells

híbrids, que ha de tenir la característica especial de no tenir ombres. Aquest punt pot ser

determinant en cas de no disposar d’aquesta quantitat de superfície.

En resum podem concloure que pel nostre projecte és més adient la instal·lació de

panells fotovoltaics i panells tèrmics de manera independent a causa del baix nivell de

desenvolupament dels panells híbrids, la seva poca popularitat i el seu elevat cost.


- 58 -

6 Comparació d’aerogeneradors

Els aerogeneradors són dispositius que permeten convertir part de l'energia cinètica

continguda en les masses d'aire en moviment mecànic de rotació. Posteriorment, aquesta

energia es pot utilitzar directament en la seva forma mecànica (molins) o bé convertir-se en

energia elèctrica (aerogeneradors).

6.1 Tipologies existents

Hi ha una gran quantitat de variables utilitzades mitjançant les quals és possible fer

una classificació dels aerogeneradors. No obstant això, n’hi ha quatre

que són les més característiques i són les que veurem a continuació.

6.1.1 Forma d’impulsió

Existeixen dos tipus de forces d'impulsió de turbines eòliques. D’acord a això, se les

pot agrupar en turbines d'arrossegament aerodinàmic o en turbines de sustentació

aerodinàmica.

El primer grup utilitza l'empenta originada pel flux d'aire sobre les pales. Es

caracteritza per desenvolupar velocitats tangencials menors que la velocitat del vent i per un

relativament alt valor de moment sobre l’eix.

El segon grup produeix la rotació de la turbina a partir de les forces aerodinàmiques

de sustentació, basant-se en el mateix principi aerodinàmic sota el qual es dissenyen les ales

dels avions. Les pales d'aquestes turbines desenvolupen velocitats lineals superiors a la

velocitat del vent. No obstant això, els nivells de parell assolits sobre l'eix són baixos.

Aquest últim model de turbina és la que generalment s'empra per a la conversió

d'energia eòlica en energia elèctrica. La raó d'aquesta elecció es basa en les altes velocitats

de rotació necessàries per a la generació elèctrica i en la seva major eficiència.

6.1.2 Potència

Consisteix a classificar-los segons la potència que generen (watts). D'aquesta manera,

s'obtenen tres categories perfectament diferenciades:

-Aerogeneradors de potència baixa: són aquells que lliuren una potència de fins a

100 kW. S'utilitzen principalment per proveir habitatges, així com establiments de mida

petita, reservant gairebé exclusivament a l'àmbit privat. Es troben ubicats de manera dispersa

al voltant del país.

-Aerogeneradors de potència mitjana: posseeixen una potència de sortida entre 100 kW

i 30 Mw, la seva aplicació es dóna generalment en petits desenvolupaments comunitaris.

-Aerogeneradors de potència alta: són aquells capaços de generar més de 30 Mw. Són

utilitzats per proveir electricitat a la xarxa nacional, per això es troben comunament en zones

amb gran potencial eòlic. En general, s'instal·len diversos generadors junts, formant un parc

eòlic.


- 59 -

Figura 14. Potència depenent de la grandària del rotor

Com podem veure a la figura 14 la mida de l'aerogenerador està directament lligat a la

potència que posseeix el mateix. Per tant, un generador de baixa potència serà

considerablement més petit que un d'alta potència.

6.1.3 Tipus d’eix

La tercera manera de classificar els aerogeneradors utilitza la posició de l'eix com a

element diferenciador, obtenint dues categories, d’Eix vertical i d’Eix horitzontal.

Aerogeneradors d'eix vertical

Com el seu nom indica, en aquest tipus de turbina eòlica l'eix de rotació del rotor se

situa perpendicularment a la direcció del vent, per tant funcionen pel principi

d'arrossegament. Posseeix l'avantatge de no necessitar orientar-se respecte a la direcció d’on

bufa el vent, aprofitant eficientment la força directa del vent sense malbaratar part d'aquesta.

Figura 15. Aerogeneradors d'eix vertical


- 60 -

Un altre dels avantatges que posseeix és que els equips de generació i control es troben

al peu de l'estructura, a nivell del sòl, la qual cosa simplifica i abarateix considerablement

les operacions de manteniment. Aquest benefici també porta amb si un desavantatge, ja que

al trobar-se a menys altura té una menor actuació aerodinàmica. Una altra de les

desavantatges d'aquesta tipologia d'aerogenerador és que l'eficiència de conversió energètica

és menor que els aerogeneradors d'eix horitzontal.

Són especialment útils en zones de vents intermitents i de direcció canviant, gràcies a

la seva robustesa i gran resistència. A més, la seva fabricació requereix generalment una

menor inversió que la necessària per a un aerogenerador d'eix horitzontal de les mateixes

prestacions.

Els aerogeneradors d'eix vertical són utilitzats comunament en investigacions.

Aerogeneradors d'eix horitzontal

En aquest cas, l'eix de rotació és perpendicular a la direcció del vent, funcionant sota

el principi de desplaçament transversal.

Una de les conseqüències immediates d'aquesta característica és que és necessari l'ús

d'un dispositiu per orientar la posició del rotor. En generadors petits, de baixa potència,

aquests dispositius resulten senzills, però a mesura que augmenta la mida augmenta la

complexitat. Una alternativa és la utilització de rotors a sotavent, en els quals el vent incideix

en sentit contrari als de sobrevent. D'aquesta manera, el rotor s'encarrega de l'orientació. El

desavantatge és que la torre fa ombra a les aspes, podent danyar el rotor.

Aquesta tipologia permet escombrar majors superfícies que les d'eix vertical, de

manera que aconsegueixen potències majors i quant a la seva altura es pot dir que s'aprofita

beneficiosament l'augment de la velocitat del vent respecte a la distància amb el terra.

Tant el generador com la caixa de multiplicació, estan situats en el cos de l'equip, a

diversos metres d'alçada, el que porta complicacions a l'hora del manteniment o avaria. A

més, cal fer un important cablejat per conduir el corrent generat.

Els rotors d'eix horitzontal poden estar compostos per una pala (monopala), dues pales

(bipala) o tres pales (tripala). A mesura que augmenta aquest nombre, disminueix la velocitat

de rotació, ja que cada aspa genera un deixant que afecta el rendiment de la qual li segueix.

Per a la generació d'energia elèctrica són necessàries grans velocitats de rotació, per tant és

preferible un menor nombre d'aspes. A més, aquestes, a causa del desenvolupament del perfil

aerodinàmic que posseeixen, poden ser molt costoses. No obstant això, els rotors monopala

o bipala generalment posseeixen problemes de balanceig, afectant en gran mesura el seu

rendiment i danyant alhora el rotor. Per això, els rotors tripala són els més utilitzats en

l'actualitat, fins al punt que s'han convertit en el sistema més recognoscible d'aerogeneradors.


- 61 -

El la següent gràfica podem veure el rendiment dels diversos models d'aerogeneradors:

Gràfic 26. Rendiment d’aerogeneradors

En l’eix horitzontal tenim el TSR, també representat per λ. El TSR que és la relació

entre la velocitat punta del perfil i de la velocitat del vent real.

Al mercat actual els generadors d'eix horitzontal són els que presenten majors

desenvolupaments, ocupant un 80% del total.

Aquest tipus d'aerogeneradors posseeixen una major versatilitat que els d'eix vertical.

Per això, és possible veure que tant maquines de baixa potència com d'alta potència siguin

d'eix horitzontal, mentre que els d'eix vertical estan comunament relegats a la generació de

baixa potència.

6.1.4 Rotor a sobrevent o a sotavent

Aquesta categoria és especifica dels aerogeneradors d'eix horitzontal, perquè es poden

classificar segons la seva disposició davant de la velocitat del vent incident. Les turbines

poden estar dissenyades perquè funcionin en la configuració de sobrevent (vent de cara) o

sotavent (vent d’esquena).

Les màquines en posició de sobrevent necessiten un sistema d'orientació actiu, ja que

la velocitat del vent inicialment incideix sobre el rotor eòlic i posteriorment sobre la torre.

Per contra, les màquines orientades a sotavent utilitzen un sistema d'orientació passiu que es

basa en el fet que quan canvia la direcció del vent les pales que es troben més a favor de vent

reben una empenta aerodinàmica que tendeix a variar l'orientació del rotor cap a la posició

d'equilibri.


- 62 -

Figura 16. Aerogenerador a sobrevent o a sotavent

En la disposició a sotavent es creen elevades càrregues aerodinàmiques que apareixen

sobre la màquina degudes a les turbulències creades per la torre. Quan la pala passa per la

zona d'influència de la torre no rep menys vent i per tant no transmet tan parell aerodinàmic,

el que dóna lloc a fluctuacions de potència i fatiga en els materials. D'altra banda, aquesta

disposició fa que durant l'orientació es generen esforços transitoris elevats, ja que el procés

de gir del rotor eòlic no està controlat. Per aquests motius tot i utilitzar un sistema

d'orientació actiu, la configuració a sobrevent és l'opció triada per la immensa majoria dels

fabricants.

6.2 Elecció

Com s’ha de generar per una urbanització sencera és necessari produir una gran

quantitat d’energia. Els aerogeneradors més apropiats seran turbines de sustentació

aerodinàmica perquè tenen un major rendiment i les d’arrossegament estan obsoletes.

Seran d’una potència mitjana, ja que és necessari generar aproximadament 150 kW de

potència, aquesta dada depèn respecte al mes en què ens trobem.

I seran d’eix horitzontal perquè aquests tenen majors beneficis a l’hora de produir

potències elevades encara que el seu cost i manteniment sigui més elevat. També tenen

l’avantatge de ser el model més comercialitzat, el que aporta més disponibilitat i varietat de

models. En aquesta categoria el model més convenient és el tripala perquè tot i que treballa

a unes velocitats menors té menys problemes estructurals deguts a inestabilitats que

produeixen balanceig. Entre aquests la disposició a sobrevent és la més adient, ja que els

aerogeneradors tenen una vida útil més llarga i són més freqüents en el mercat.


- 63 -

7 Càlcul dels panells solars i aerogeneradors

En aquest punt ja es pot fer el dimensionament de la instal·lació necessari per cobrir

la demanda de la urbanització. És plantegen 3 càlculs diferents i s’observaran els seus

avantatges i inconvenients. La primera opció és realitzar la instal·lació obtenint l’energia

completament d’aerogeneradors. La segona opció és realitzar una instal·lació únicament de

plaques fotovoltaiques. La darrera opció és fer el càlcul per a una instal·lació mixta utilitzant

tant aerogeneradors com panells fotovoltaics.

7.1 Instal·lació 100% d’aerogeneradors

Per realitzar el dimensionat de la instal·lació el primer pas necessari és conèixer les

condicions de vent de la zona i conèixer la distribució de Weibull, en el punt 7.1.2 veurem

exactament de què es tracta. Un cop es coneix aquesta informació es realitzarà un càlcul per

diversos models d’aerogeneradors pel moment més desfavorable obtenint el número

d’aquests que són necessaris per cobrir aquesta demanda. Finalment es farà una comparació

dels diversos models.

7.1.1 Mapa de vent

La IDAE (instituto para la diversificacion y ahorro de la energia) ofereix els següents

mapes eòlics de les diverses comunitats autònomes on es pot veure la velocitat de vent

mitjana a 80 m d’alçada. Seguidament trobem el plànol general i a continuació el de les

diverses estacions de l’any.

Figura 17. Mapa eòlic de Catalunya per IDAE


- 64 -

Es pot apreciar que la zona del voltant de Tarragona té un color verdós que significa

que té uns vents d’entre 5 i 6,5 m/s de mitjana, fins i tot en algun punt concret agafa un color

groguenc que correspon a vents de fins a 7 m/s.

Figura 18. Mapa eòlic de Catalunya de les diverses estacions per IDAE

En aquest gràfic més específic podem veure que les estacions de primavera i tardor

són pràcticament iguals amb vents d’entre 5 i 6,5 m/s. A l’hivern podem veure vents

superiors, i les mitjanes estan d’entre 6 i 7,5 m/s. Però a l’estiu aquestes dades són inferiors

i el vent mitjà està entre els valors de 4,5 i 5 m/s.

Estació Velocitat mitjana

del vent (m/s)

Primavera 5 - 6,5

Estiu 4,5 - 5

Tardor 5 – 6,5

Hivern 6 – 7,5

Taula 13. Velocitat mitjana del vent


- 65 -

Consultant a altres bases de dades podem veure que els vents de Tarragona son els

següents:

Figura 19. Captura del programa RETScreen

Aquestes dades estan extretes del programa de càlcul RETScreen que fa servir la base

de dades de la NASA. Com es pot veure en la figura 19 les velocitats del vent de la ciutat de

Tarragona són d’entre 2,9 a 4,1 m/s amb una mitjana de 3,5 m/s. Aquestes dades però són

de la ciutat capital i no de les urbanitzacions del voltant, Tarragona té unes velocitats

lleugerament inferiors, per tant, com el programa no permet utilitzar localitzacions que no

siguin capitals no el podrem fer servir, tot i així, si el cas estudiat fos una capital, aquest és

un programa molt recomanable.

Existeix un altre web que ofereix molt bona informació del vent per a qualsevol

emplaçament d’Espanya del qual es parla en el següent punt.

7.1.2 Distribució de Weibull

Per representar la distribució de probabilitat d'ocurrència, o freqüència, de les diferents

velocitats del vent que existeixen en una destinació durant un any s’utilitza la distribució de

Weibull. La utilització d’aquesta distribució permet saber amb quina freqüència bufarà el


- 66 -

vent a una determinada velocitat i així crear una predicció ràpida dels vents existents en una

zona en concret. La fórmula de Weibull aplicada per predir la distribució de la velocitat del

vent és la següent:

On:

v: la Velocitat del vent (m / s)

f (v): la funció de velocitat del vent

C: la constant C de Weibull, o factor d'escala, és una constant que representa la

velocitat mitjana del vent de la zona (m/s).

K: la constant k de Weibull, o factor de forma, és un coeficient adimensional que

representa la dispersió de les dades. Quan k és més gran, els valors es concentren més al

voltant del valor mitjà.

Es pot consultar a l'atles eòlic de l’IDAE els paràmetres C i K de la corba de Weibull

de qualsevol punt de la península Ibèrica, també existeix la possibilitat de fer-ho a

Globalwind demanant un usuari i una clau per correu electrònic.

Per continuar s’escull un emplaçament, la situació elegida és a 15 km de Tarragona en

direcció nord-est a prop del poble de Vilabella.

La informació obtinguda de la base de dades de l'atles eòlic és la que es pot veure en

les dues imatges següents:

Figura 20. Captura de la informació eòlica de la web de l’IDAE

(2)


- 67 -

Figura 21. Captura de la informació eòlica de la web de l’IDAE

Els valors de C i K mitjans durant tot l’any obtinguts són els següents:

PARÀMETRES DE WEIBULL

C (m/s) (factor escala) 6,66

K (factor de forma) 1,725

Taula 14. Paràmetres de Weibull

Però, com hem vist amb anterioritat en els mapes de la IDAE (figura 18) el paràmetre

C, velocitat mitjana de vent, durant l’estiu és inferior i durant l’hivern és superior. Per tant

es fa la suposició que tindrà una variació d’un punt amunt i un punt avall durant aquestes

estacions. Així doncs els paràmetres seran els que es poden veure a la taula següent:


- 68 -

Paràmetres de Weibull

Primavera/ Tardor Hivern Estiu

C (m/s) 6,66 7,77 5,66

K 1,725 1,725 1,725

Taula 15. Paràmetres de Weibull

A continuació veurem la representació de les 3 gràfiques corresponents:

Gràfic 27. Distribució de Weibull, estiu

Gràfic 28. Distribució de Weibull, primavera i tardor

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0 5 10 15 20 25 30

PR

OA

BIL

ITA

T

V (M/S)

Distribució de WeibullEstiu

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0 5 10 15 20 25 30

PR

OA

BIL

ITA

T

V (M/S)

Distribució de WeibullPrimavera- Tardor


- 69 -

Gràfic 29. Distribució de Weibull, hivern

Com podem veure en la gràfica a mesura que la seva constant C va augmentant el seu

màxim es desplaça cap a la dreta.

7.1.3 Anàlisi d’opcions

A continuació es plantegen un conjunt d’aerogeneradors de diferents potències, des de

10 kW fins a 2 MW i diverses mides de rotor per a veure quina és l’opció més adient. Per a

cada un es calcula la necessitat de generadors i es calcula la generació que es produirà en

l’emplaçament seleccionat.

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0 5 10 15 20 25 30

PR

OA

BIL

ITA

T

V (M/S)

Distribució de WeibullHivern


- 70 -

Opció 1: ENAIR 160

Figura 22 i 23. Enair 160

Aquesta proposta consisteix a instal·lar els aerogeneradors

Enair 160 de 10 kW de potència, un diàmetre de 6,1 m i amb

generador d’imants permanents que té una baixa emissió sonora

gràcies als seus 24 pols que el fan treballar a 200 rpm. Aquests,

com que són aerogeneradors petits i se’n necessita una gran

quantitat estarien col·locats al costat dels habitatges.

Gràfic 30. Corba de potència de l’Enair 160

La taula de producció de les diverses estacions és la que trobem a continuació. La taula

completa es pot trobar a annexos.

Enair 160 Primavera - Tardor Estiu Hivern

Potència gen. (kW) 2,80101 2,15921 3,39392

Taula 16. Potència generada per Enair 160


- 71 -

Recordem que el consum previst anteriorment en el punt 3 és el següent:

Època Consum

Estiu entre setmana 4.032 kWh/dia

Estiu cap de setmana 3.851 kWh/dia

Hivern entre setmana 3.199 kWh/dia

Hivern cap de setmana 2.832 kWh/dia

Taula 12. Consum diari de la urbanització

Així doncs el càlcul es realitzarà pel cas més desfavorable, per tant, per cobrir el

consum màxim d’entre setmana a l’estiu que és de 4.032 kWh/dia, ja que en aquest punt és

quan hi ha major consum i menor producció.

Utilitzant aquest generador sense tenir en compte pèrdues ni un coeficient de seguretat

seria necessari la instal·lació de 77,81 generadors, és a dir 78.

Si tenim en compte unes pèrdues del 15% en els aerogeneradors i el transport, cada

generador produeix 1,835 kW. Si també tenim en compte un marge de seguretat del 10% per

demandes extres i per poder carregar les bateries en cas de què estiguin descarregades, és

necessari generar 4.435,2 kWh/dia, és a dir, una potència de 184,8 kW. Aquesta potència

s’aconseguiria instal·lant 101 generadors entre els 200 habitatges.

En resum tenim la següent taula:

ENAIR 160 Estiu Primavera - Tardor Hivern Necessitat

Producció bruta

(kWh/dia) 2,1592 2,80101 3,39392 78

Producció neta

(kWh/dia) 1,83533 2,38086 2,88483 101

Taula 17. Necessitat de generadors Enair 160


- 72 -

Opció 2: Aerogenerador Northwind 100

Figura 24. Northwind 100

Aquest aerogenerador és de 100 kW i té 21 m de diàmetre de rotor amb una alçada a

escollir d’entre 30 i 37 m, sense caixa d’engranatges i generador d’imants permanents

refredat passivament. El nivell de so és de 55 dB a la base de la torre.

Com tots els aerogeneradors d’alta potència la sortida es converteix a contínua i

després es torna a transformar a alterna fent ús d’un inversor, d’aquesta forma s’aconsegueix

una tensió de sortida estable independent de les variacions del vent. Concretament aquest

model incorpora el rectificador e inversor i la sortida és trifàsica a 480 V a una freqüència

de 60/50 Hz.

Gràfic 31. Corba i dades de potència del Northwind 100


- 73 -

Aquest model produeix 25,53 kW a la primavera i tardor, 18,23 kW a l’estiu i 32,63

kW a l’hivern. La taula completa de generació en les diverses estacions es pot trobar als

annexos.

El càlcul es realitza també pel cas més desfavorable, entre setmana a l’estiu, que té una

necessitat contant el marge del 10% de 4.435,2 kWh/dia, és a dir, una potència de 184,8 kW.

Contemplant les pèrdues del 15% serà necessari instal·lar 12 generadors en un lloc proper a

la urbanització.

Northwind 100 Estiu Primavera - Tardor Hivern Necessitat

Producció neta

(kWh/dia) 15,85 22,20 28,37 12

Taula 18. Necessitat de generadors Northwind 100

Opció 3: NPS 100C-24

Figura 25. NPS 100C-24

El model de Northern Power és de 100 kW de potència i té un rotor de 24,4 m de

diàmetre que li permet tindre major rendiment a velocitats de vent baixes que el seu

competidor Northwind 100, disposa d’una alçada d’entre 22 i 37 m. L’aerogenerador inclou

el sistema d’adaptació del corrent, rectificador i inversor, amb sortida de 400 V trifàsic.


- 74 -

Gràfic 32. Corba de potència NPS 100C-24

Aquest model produeix 31,7 kW a la primavera i tardor, 23,58 kW a l’estiu i 39 kW a

l’hivern. La taula completa de generació en les diverses estacions es pot trobar als annexos.

Fent el càlcul per entre setmana a l’estiu tenint en compte pèrdues i un marge de

seguretat, és necessari produir 184,8 kW que s’aconsegueix instal·lant 10 aerogeneradors

que produiran una potència de 200,42 kW a l’estiu.

NPS 100C-24 Estiu Primavera - Tardor Hivern Necessitat

Producció neta

(kWh/dia) 20,04 27,57 33,91 10

Taula 19. Necessitat de generadors NPS 100C-24


- 75 -

Opció 4: Aerogenerador Enercon E33

Figura 26. Corba i dades de potència del Enercon E33

L’aerogenerador Enercon E33 té un diàmetre de rotor de 33,4 m, una alçada d’entre

37 i 50 m, sense caixa multiplicadora, velocitat variable, sistema de control d’angle de pas

Pitch, és un sistema independent de control de l'angle de pas en cadascuna de les pales, i

generador síncron. La sortida de voltatge i freqüència varien amb la velocitat del vent per

tant es converteixen a corrent contínua i després es fa servir un inversor per connectar a la

xarxa de consum, això permet una alta variabilitat de velocitat en el rotor.

Utilitzant la corba de Weibull s’obté el resultat de producció per aquest aerogenerador

en la localització elegida que és de 88,70 kW a la primavera i tardor, 62,72 kW a l’estiu i

113,84 kW a l’hivern. La taula completa de generació en les diverses estacions es pot trobar

als annexos.

Fent el càlcul pel moment més desfavorable és necessari produir 184,8 kW. Aquesta

potència s’aconsegueix instal·lant 4 generadors que ens produiran 213,24 kW. A continuació

tenim la taula amb el resum de la producció neta de l’aerogenerador i la quantitat de

generadors que són necessaris.


- 76 -

Enercon E33 Estiu Primavera - Tardor Hivern Necessitat

Producció neta

(kWh/dia) 53,310 75,398 96,760 4

Taula 20. Necessitat de generadors Enercon E33


Figura 27. Corba i dades de potència del Enercon E48

L’aerogenerador Enercon E48 té un diàmetre de rotor de 48 m, una alçada d’entre 50

i 76 m, generador síncron amb convertidor de freqüència i inversor, sense caixa

multiplicadora, velocitat variable i sistema de control d’angle de pas (Pitch).


- 77 -

Aquest model produeix 191,7 kW a la primavera i tardor, 132,02 kW a l’estiu i

250,94 kW a l’hivern. Com sempre la taula completa de generació en les diverses estacions

es pot consultar als annexos.

Fent el mateix càlcul s’obté que són necessaris dos aerogeneradors per cobrir la

demanda, produint així 224,44 kW dels 184,8 kW necessaris.


Producció neta

(kWh/dia) 112,219 162,945 213,302 2



Figura 28. Corba i dades de potència de l’Enercon E53


- 78 -

El model Enercon E53 té un diàmetre de rotor de 33,4 m, una alçada d’entre 60 i 75

m, generador síncron amb convertidor de freqüència i inversor, sense caixa multiplicadora,

velocitat variable i sistema de control d’angle de pas (Pitch).

Utilitzant la corba de Weibull s’obté cam a resultat que aquest aerogenerador produeix

en la localització elegida 221,13 kW a la primavera i tardor, 157,25 kW a l’estiu i 282,53

kW a l’hivern. La taula completa de generació en les diverses estacions es pot trobar als

annexos.

Fent el càlcul pel moment més desfavorable és necessari produir 184,8 kW. Aquesta

potència s’aconsegueix instal·lant 2 generadors. A continuació tenim la taula amb el resum

de la producció neta de l’aerogenerador i la quantitat de generadors que són necessaris.


Producció neta

(kWh/dia) 133,667 187,958 240,153 2


Opcio 7: Gamesa 2 MW

Gràfic 33. Corba de potència de l’Enair 160

Gamesa produeix una sèrie d’aerogeneradors entre 2 i 2,5 MW i generen a 690 V a

corrent altern, el que faria necessari una petita estació transformadora.

Per exemple si ens fixem en el model G114-2.0 MW el que té més rendiment a baixes

velocitats de 2 MW, té un diàmetre de rotor de 114 m i una alçada d’entre 80 i 125 m. A

vents de 5 m/s produeix aproximadament 450 kW i en velocitats de 6,5 m/s produeix


- 79 -

1000 kW de potència per tant necessitaríem entre 0,166 i 0,37 aerogeneradors. Per aquest

motiu aquest aerogenerador ja queda descartat.

Si agafem el model més bàsic el G80-2.0 MW a velocitats de 6,5 m/s, que és la

velocitat mitjana en l’emplaçament seleccionat, es generaria una potència aproximada de

375 kW, valor molt superior també a la necessitat de la urbanització que és de 184,8 kW.

Per aquest motiu no es consideren els generadors Gamesa en els càlculs.

7.1.4 Decisió

A continuació es pot observar un resum amb tots els aerogeneradors i quants d’ells són

necessaris per cobrir la demanda.

Producció neta

(kWh/dia)

P. gen. Estiu

(kW)

P. gen. Primavera

Tardor (kW)

P. gen. Hivern

(kW) Necessitat

ENAIR 160 1,83533 2,38086 2,88483 101

Northwind100 15,85 22,20 28,37 12

NPS 100C-24 20,04 27,57 33,91 10

Enercon E33 53,310 75,398 96,760 4

Enercon E48 112,219 162,945 213,302 2

Enercon E53 133,667 187,958 240,153 2

Taula 23. Resum de necessitat d’aerogeneradors

L’aerogenerador de Gamesa ja està descartat a causa de la seva sobredimensió, un altre

problema és la seva gran mida que suposaria un problema a l’hora d’ instal·lar-lo al seu

emplaçament.

El següent en descartar és el Enercon E53 que és de la mateixa potència que el E48

però és de major envergadura el que implica un cost major també i tot i tindre un major

rendiment per a potències baixes és necessari el mateix nombre d’aerogeneradors.

Comparació de preus

Anteriorment ja s’ha mencionat la importància del cost en els projectes actuals, per

tant aquest serà un punt important en tenir en compte. A continuació es pot veure els preus

dels diversos models d’aerogeneradors considerats. No ha estat possible amb tots obtenir el

preu directament dels fabricants o proveïdors i en alguns casos ha estat obtingut

indirectament per webs i altres estudis. Al final de la descripció del preu queda definit si

aquest és l’oficial o bé ha estat obtingut indirectament.


- 80 -

Figura 29. Preu de l’aerogenerador Enair 160

El preu de l’aerogenerador Enair 160 amb l’inversor i tots els seus components

necessaris per funcionar, però sense tenir en compte la seva instal·lació és de 42.314,29 €.

En fer el càlcul pels 99 aerogeneradors que són necessaris s’obté un total de 4.189.115 €.

(preus oficials)

El model de NPS 100C-24 té un preu de 260.000 € , en tenir en compte el seu transport

(són produïts a Amèrica) comissions i instal·lació el seu preu real és de 335.000 €, tot i que

pot dependre molt depenent de la localització i la proximitat de la xarxa de connexió. Resulta

un cost de 2.340.000 € per la compra i 3.015.000 € per la seva completa instal·lació. (preus

oficials)

El model NorthWind 100 té un cost d’instal·lació de 320.000 $ que al canvi són

291.600 € però aquest cost no inclou el transport per tant el seu preu final serà

aproximadament de 310.000 €. (preus obtinguts indirectament)

El preu aproximat de la instal·lació amb tot inclòs de Enercon E33 és

d’aproximadament £ 700,000, és a dir, 1.001.953 €. El cost de la instal·lació dels 4

aerogeneradors puja a 4.007.812 €. (preus obtinguts indirectament)

La instal·lació d’un Enercon E53 és aproximadament de £1.400.000, és a dir,

2.009.409 €. (preus obtinguts indirectament)

La instal·lació d’un Enercon E48 és un 10% més econòmica que el seu model superior

E53 aproximadament de £ 1.260.000, és a dir, 1.808.468,1 €. (preus obtinguts indirectament)


- 81 -

A continuació podem veure un resum dels preus finals.

Taula 24. Resum preu d’aerogeneradors

El model d’aerogenerador més òptim per aquest emplaçament és el NPS 100C-24 pel

fet que el seu cost és més econòmic que la resta, també perquè el seu transport és més senzill

perquè les seves mides són més reduïdes, però produeix un alt impacte visual perquè són 10

aerogeneradors.

La segona opció és l’Enercon E44 que amb dues unitats n’hi ha prou i el seu impacte

visual és menor. Però pot existir el problema de què a causa de la seva elevada longitud

d’àleps no sigui possible el transport a la posició estudiada.

Una altra opció és la instal·lació de dos models d’aerogeneradors combinats com per

exemple 9 aerogeneradors NPS 100C-24 i 3 del model més petit el ENAIR 160. Aquesta

combinació produeix 185,88 kW i té un cost de 3.178.561 €. També es pot considerar l’opció

d’instar 7 aerogeneradors NPS 100C-24 i 3 NorthWind 100 que generaries una potència total

de 186,78 kW amb un cost de 3.275.000 €. El major inconvenient d’aquestes opcions és que

en tenir 2 models diferents tindran funcionaments lleugerament diferents i el seu

manteniment no serà igual.

Finalment la combinació elegida és la configuració de nou aerogeneradors NPS 100C-

24 més 3 aerogeneradors ENAIR 160, la producció resultant que s’obté fent aquesta

instal·lació és la següent.

Aerogenerador Cost

unitari Cost total

Cost unitari

instal·lació

Cost total

instal·lació

Enair 160 42.314,29 € 4.273.743 - -

NorthWind 100 - - 310.000 € 3.720.000 €

NPS 100C-24 260.000 € 2.600.000 335.000 € 3.350.000 €

Enercon E33 - - 1.001.953 € 4.007.812 €

Enercon E44 - - 1.808.468 € 3.616.936 €

Enercon E53 - - 2.009.409 € 4.018.818 €


- 82 -

NPS

100C-24 +

ENAIR

160

Estiu

entre

setmana

Estiu cap

de

setmana

Hivern

entre

setmana

Hivern

cap de

setmana

Producció

bruta

(kWh/dia)

5.248,51 5.248,51 8.668,35 8.668,35

Producció

neta

(kWh/dia)

4.461,23 4.461,23 7.368,10 7.368,10

Demanda

(kWh/dia) 4.032 3.851 3.199 2.832

Demanda

amb cds

(kWh/dia)

4435,2 4236,1 3518,9 3115,2

Energia

sobrant

(kWh/dia)

26,03 225,13 3.849,20 4.252,90

Taula 25. Producció dels aerogeneradors NPS 100C-24 i ENAIR 160

On:

Producció bruta: Total d’energia produïda al dia en kWh pels aerogeneradors.

Producció neta: Total d’energia disponible per l’ús (kWh/dia), resultat de descomptar

el 15% a la producció bruta.

Demanda: Total d’energia calculada (kWh/dia) que consumirà la urbanització.

Demanda amb cds: Demanda amb coeficient de seguretat, total d’energia (kWh/dia)

necessària a subministrar a la urbanització tenint en compte possibles increments de consum

diaris de fins a un 10% de càrregues extres.

Es pot observar que al cap de setmana de l’estiu hi ha una quantitat raonable d’energia

sobrant però que a l’hivern hi ha un excés d’energia que supera la pròpia energia demandada.

Això es una gran quantitat d’energia que necessita ser consumida o bé ser injectada en

alguna xarxa. Aquest excés d’energia necessita ser gestionat d’alguna forma, ja que no pot

ser dissipat per unes resistències i, en cas de no ser possible consumir-lo o injectar-lo a la

xarxa, s’ha de restringir la producció dels aerogeneradors.

Amb les altres configuracions dels altres models d’aerogeneradors també tenen aquest

problema, la instal·lació del Enercon E48 té 7.123 kWh d’energia sobrant, el Enercon E33

6.178 kWh, el NPS 100C-24 té 4.841 kWh d’energia sobrant, el Northwind 100 4.872 kWh

i el ENAIR 160 té 3.878 kWh d’excés d’energia.

Per culpa d’aquesta gran quantitat d’energia sobrant es buscarà una solució més

òptima.


- 83 -

7.2 Càlcul instal·lació 100% energia solar

Ara es realitza el dimensionat de la instal·lació únicament amb panells fotovoltaics.

El primer pas és conèixer la quantitat d’hores de sol que hi ha en l’emplaçament seleccionat.

Després, un cop es sap aquest número d’hores es pot calcular la generació d’energia per cada

mòdul fotovoltaic coneixent la seva potència i així saber el numero de panells necessaris a

instal·lar per cobrir la demanda en el moment més desfavorable.

Finalment també es fa un càlcul de la instal·lació solar tèrmica per saber la quantitat

de panells necessaris, i la instal·lació necessària per produir l’aigua calenta sanitària.

7.2.1 Càlcul de l’energia solar fotovoltaica

L'energia que arriba del sol varia depenent de l’hora del dia tenint el seu màxim en el

migdia quan el sol està més alt i els seus rajos de llum arriben de forma més perpendicular.

Té la següent forma.

Gràfic 34. Irradiació solar, gener


- 84 -

Gràfic 35. Irradiació solar, agost

En les gràfiques anteriors podem veure la irradiació del sol a un panell solar en la

nostra situació durant el mes de gener i agost amb una inclinació de 37º i orientat al Sud.

Per poder fer el càlcul es transforma aquesta corba a un rectangle de forma que podem

saber quantes hores de sol a màxima potència (1kw/m2) tenim. Aquest número d’hores es

coneix com a quantitat d’hores sol pic (HSP).

Figura 30. Hores sol pic

Per obtenir la radiació solar incident, es poden utilitzar taules amb estimacions ja

existents. Una bona font d'aquestes estimacions és l'aplicació PVGIS (Photovoltaic

Geographical Information System) que té una plataforma on-line des d'on es poden obtenir

les dades d'insolació per a tot Europa, Africà i Àsia de forma fàcil i ràpida.


- 85 -

Un cop introduïdes les dades de localització i marcar l’opció d’angle i orientació

òptims el programa ens mostra la següent taula.

Taula 26. Informació PVGIS

On:

Ed: Producció mitjana diària d'energia elèctrica del sistema (kWh) per un panell de

240 Wp.

Em: Producció mitjana mensual d'energia elèctrica del sistema (kWh) per un panell

de 240 Wp.

Hd: suma diària mitjana d'irradiació global per metre quadrat rebuda pels mòduls del

sistema (kWh / m2)

Hm: suma mitjana d'irradiació global per metre quadrat rebuda pels mòduls del

sistema (kWh / m2)

El mes més desfavorable de radiació a l’hivern és al desembre amb 3,76 kW * m2 / dia,

i el mes més desfavorable de l’estiu és el setembre amb 6,07 kW * m2 / dia. S’agafen aquests

dos mesos perquè al ser els que tenen una menor irradiació necessitaran una major

instal·lació i també cobriran els altres mesos que tenen més radiació.


- 86 -

Gràfic 36. Irradiació estimada per mesos

Un cop coneixem la radiació solar incident, la dividim entre la radiació que utilitzem

per calibrar els mòduls. Com que tots els panells fotovoltaics del mercat utilitzen la base de

(1 kW / m2) es fa servir aquesta. D’aquesta manera s’obté la quantitat d'hores sol pic (HSP),

que és el nombre d'hores equivalent que hauria de brillar el sol a una intensitat de 1000 W /

m2 per obtenir la insolació total d'un dia. En aquest cas aquest valor no varia perquè ja el

teníem sobre aquesta base.

HSP Hivern: radiació solar taules / (1 kW / m2) = 3,76 HSP

HSP Estiu: radiació solar taules / (1 kW / m2) = 6,07 HSP

El programa ens dóna com a orientació òptima de -2º (0º és el sud i -90º és l'est) per

tant dirigida al sud però amb una lleu inclinació de 2º a l'est. També ens ofereix la inclinació

òptima total de 37º tot i que aquest factor podem veure en la següent gràfica que varia

depenent del mes en què ens trobem des de 10º els mesos d’estiu fins a 65º en mesos

d’hivern.


- 87 -

Gràfic 37. Angle òptim.

Existeix la possibilitat d’instal·lar un sistema de seguiment solar que col·locaria el

panell en la inclinació i angle òptim per buscar la màxima perpendicularitat dels rajos del

sol, en cas d’instal·lar un seguidor d’aquests aconseguiríem una radiació de 4,86 kW * m2 /

dia al desembre i 7,96 kW * m2 / dia al setembre. En el nostre projecte no farem ús de

seguidors solars a causa del seu elevat cost i la necessitat de manteniment periòdic, ja que té

elements mecànics que tenen desgast i necessiten revisions. Les teulades de les cases tampoc

és el millor lloc per instal·lar aquest model de suports pels panells fotovoltaics. Per tant

tornem als nostres valors de radiació anteriors de 3,76 HSP a l’hivern i 6,07 HSP a l’estiu.

Com que no es pot saber a priori quina de les dues estacions necessita la instal·lació

de major potència, es realitza el càlcul de les dues i es dimensionarà la instal·lació per les

condicions de l’estació més desfavorables d'insolació, i així ens assegurem que cobrirem la

demanda durant tot l'any.

El consum que hem de cobrir és el mateix que en el cas anterior, que és el de la següent

taula:

Època Consum

Estiu 4.032 kWh/dia

Hivern 3.199 kWh/dia

Taula 27. Demanda

En aquest cas també considerarem un marge de maniobra d’un 10% i unes pèrdues que

seran les següents:

-Pèrdues estimades a causa de la temperatura i baixa irradiància: 14,2% (utilitzant la

temperatura ambient local).

-Pèrdua estimada a causa dels efectes de reflectància angular: 2,5%.

-Altres pèrdues (cables, inversor, etc.): 12%.


- 88 -

Per tant el total de pèrdues del sistema és de 26,4%. Les dades de pèrdues de

temperatura i efectes de reflectància les proporciona el programa sent la primera específica

per a cada localitat.

En el cas de l’aerogenerador es tenia en compte un 15% de pèrdues, ja que només es

consideraven les pèrdues que en aquest cas tenim com a “Altres pèrdues”. En el cas dels

aerogeneradors en estar situats més lluny del consum les seves pèrdues eren un 3% majors.

Les pèrdues dels engranatges generadors i pales ja es tenien en compte al trobar la potència

que generava l’aerogenerador a cada velocitat.

Si tenim en compte el 26,4% de pèrdues i el 10% de coeficient de seguretat en total

s’ha de generar un 33,75% més d’energia que la que tenim calculada en la demanda.

Per tant, en el cas de l’estiu s’ha de generar 5.392,61 kWh/dia que si es divideix entre

les hores de sol pic (6,07 HSP) resulta necessari instal·lar una potència de 888,404 kW. Quan

parlem de l’hivern s’ha de generar 4.447,89 kWh/dia que, si es divideix entre les hores de

sol pic de l’hivern (3,76 HSP) és necessari instal·lar una potència de 1.182,949 kW.

La instal·lació es dimensionarà per cobrir la demanda a l’hivern perquè és la que té

uns requeriments més exigents i d’aquesta forma s’assegura cobrir el consum en tot moment.

Per tant es farà la instal·lació de 1.182.949 Wp.

Els panells elegits són de la marca Atersa, una companyia amb més de 30 anys

d'experiència, i pionera dins el sector de l'energia solar fotovoltaica a Espanya. Tenen al

mercat diversos panells, s’estudien els panells policristal·lins de potències de 240 Wp, 250

Wp, 260Wp, 280Wp, 290Wp i 300Wp.

Figura 31. Panell policristal·lí d’Atersa

Les característiques dels panells de 240, 250 i 260 W són les que es troben a

continuació.


- 89 -

Taula 28. Característiques panells d’Atersa, baixa potència

Els panells tenen unes dimensions de 1638 x 995 x 40 mm (llargada x amplada x gruix)

i un pes de 18,7 Kg.

Les característiques dels panells de 280, 290 i 300 W són les següents:

Taula 29. Característiques panells d’Atersa, alta potència

Aquests panells tenen unes dimensions de 1955 x 995 x 50 mm (llargada x amplada x

gruix) i un pes de 23,5 Kg.

Una de les característiques que val la pena mencionar és la seva tolerància que és

positiva, identificador de la seva qualitat, que garanteix que la seva potencia serà la nominal

o superior. És freqüent trobar-se panells amb una tolerància de -5/+5, però val més evitar-

los.

A continuació es realitza una comparació dels diversos models de panells, els punts

que es consideren són la superfície ocupada i el seu cost dels mòduls fotovoltaics.

Potencia

panell (W)

Nº de panells

necessaris

Superfície

(m2)

Superfície

total (m2) Preu(€)

Preu total

(€)

240 4929 1,63 8034,27 218,41 1.076.542,89

250 4732 1,63 7713,16 227,06 1.074.447,92

260 4550 1,63 7416,5 235,71 1.072.480,50

280 4225 1,95 8238,75 251,74 1.063.601,50

290 4080 1,95 7956 278,17 1.134.933,60

300 3944 1,95 7690,8 290,4 1.145.337,60

Taula 30. Comparació panells fotovoltaics


- 90 -

Les opcions més atractives són els mòduls de 260 perquè es l’opció que té el cost més

baix i el panell de 280 Wp, ja que és el segon amb un preu més baix i és el que té una

ocupació de superfície menor.

A aquest preu també se li ha d’afegir el cost dels inversors per poder-lo comparar amb

els aerogeneradors, ja que aquests ja incorporen els seus propis. El model elegit és el Piko

10.1 també produïts per Atersa que tenen una potència de 10 kW. Com que es té una

instal·lació de 1.183 kW es necessiten 119 inversors (en el cas d’estar connectat a la xarxa).

Tot i que els panells en cap moment arribaran a produir la seva màxima potència perquè

aquesta és la potència que produeixen quan reben 1000W/m2, i com s’ha vist en una gràfica

anterior en cap moment es superen els 900w/m2.

El preu d’aquest inversor és de 2.879,62 € per tant la suma de tots té un cost de

342.674,78 €. També fa falta tenir en compte el cost dels suports, proteccions i instal·lació,

que és aproximadament de 80 € per panell. El cost total de la instal·lació és de

1.779.155,28 €.

La urbanització és de 200 habitatges si pensem a instal·lar els panells de 260 W resulta

que per cada vivenda hi corresponen gairebé 23 panells, resultat que és impossible

d’instal·lar en les teulades d’aquestes. Per tant, seria necessari tenir un terreny específic per

a la gran part dels panells fotovoltaics amb la seva seguretat corresponent.

La dimensió total pels panells sense tenir en compte suports i la distància que han de

tenir entre ells per no fer-se ombra és de 7.417 m. Aquesta superfície és més gran que un

camp de futbol (la dimensió estàndard d’un és de 7000 m2).

Per aquest motiu, es descarta aquesta opció.


- 91 -

7.2.2 Càlcul energia solar tèrmica

El càlcul es pot realitzar amb una aplicació web de la pàgina konstruir.com que està

especialment dissenyada per realitzar el càlcul de dimensionat de panells tèrmics per una

gran quantitat d’habitatges.

L’aplicació mostra l’opció d’introduir la informació de: tipus d’edifici, número

d’aquests, localització, temperatura... amb la següent pantalla.

Figura 32. Aplicació de càlcul panells tèrmics

Elegim una quantitat de 30 l per persona i 60º que és el mínim marcat per la normativa,

i introduïm la resta d’informació. La temperatura de 60 ºC és suficient per a tot ús normal

que es pugui tenir en un habitatge i permet tindre rendiments més elevats, en cas que es

desitgi, també es pot escollir una temperatura superior. S’elegeix el panell Isotherm Plus de

l’empresa espanyola Isofotón, que està disponible en la base de dades de l’aplicació. Aquests

panells tenen una superfície útil de 2,21 m2 i un factor d’eficiència òptica de 0,773.


- 92 -

Figura 33. Panell tèrmic Isotherm Plus

El programa ens fa una recomanació d’instal·lar 189 captadors, el que suposa una àrea

útil de captació de 418,26 m2, i un volum d’acumulació de acs de 29.260 l. Amb aquesta

configuració s’obté la següent producció:

Figura 34. Percentatge de producció d’ACS

Al juliol i agost es produeix una gran quantitat d’energia, un 91 i 84% del total, però

als mesos més freds com el desembre i gener es produeix un pobre 40% de l’energia total.

Per tant farem el càlcul tenint en compte que s’instal·laran 2 captadors en els habitatges

grans, tipus A, i un captador en els habitatges de tipus B, el que resulta de 350 panells. La

quantitat de volum d’aigua calenta sanitària s’incrementa proporcionalment el que suposa

54.185 l, en tot cas el programa fa un càlcul de si aquesta quantitat és suficient i en cas de

no ser així ens mostraria una alarma. Obtenim els resultats de la següent taula.


- 93 -

Figura 35. Panell tèrmic Isotherm Plus

D’aquesta manera es produeix una quantitat més elevada d’energia i només és

necessari utilitzar la caldera de gas en els mesos més freds: novembre, desembre, gener i

febrer. Però el programa ens mostra una alerta sobre que no es compleix la normativa CTE.

A continuació podem veure el fragment d’aquesta normativa que és el relacionat amb el tema

de produir més del 100%, que és el que l’aplicació ens assenyala problemes.

“Con independencia del uso al que se destine la instalación, en el caso de que en algún

mes del año la contribución solar real sobrepase el 110% de la demanda energética o en más

de tres meses seguidos el 100%, se adoptarán cualquiera de las siguientes medidas:

a) dotar a la instalación de la posibilidad de disipar dichos excedentes (a través de

equipos específicos o mediante la circulación nocturna del circuito primario);

b) tapado parcial del campo de captadores. En este caso el captador está aislado del

calentamiento producido por la radiación solar y a su vez evacua los posibles excedentes


- 94 -

térmicos residuales a través del fluido del circuito primario (que seguirá atravesando el

captador);

c) vaciado parcial del campo de captadores. Esta solución permite evitar el

sobrecalentamiento, pero dada la pérdida de parte del fluido del circuito primario, debe ser

repuesto por un fluido de características similares debiendo incluirse este trabajo en ese caso

entre las labores del contrato de mantenimiento;

d) desvío de los excedentes energéticos a otras aplicaciones existentes.”

Per tant l’energia sobrant es desviarà a una piscina publica en cas que sigui possible o,

es farà servir l’aigua calenta per regar, no a màxima temperatura. Com a últim recurs també

existeix la possibilitat de tapar els panells durant unes hores.

El programa crea un informe complet que es pot trobar com a annex.


- 95 -

7.3 Càlcul instal·lació mixta

Anteriorment s’ha vist que els panells solars produeixen més a l’estiu a causa que hi

ha més hores de sol i que els aerogeneradors generen més a l’hivern perquè en aquesta estació

és quan es troben els vents mitjans més elevats.

A continuació es desenvolupa la idea de generació combinada amb els dos sistemes de

producció, amb energia solar i eòlica. Per fer-ho primer es considera la generació d’energia

fotovoltaica per tal d’aprofitar al màxim les teulades dels habitatges, després es farà el càlcul

per obtenir l’energia que manqui mitjançant aerogeneradors.

Suposaré que els habitatges tenen un 20% de la seva superfície en forma de teulada

orientada al sud disponible per la instal·lació de panells solars. D’aquesta manera en els

habitatges de tipus A que tenen una superfície mitjana de 140 m2 tindrien espai suficient per

a 10 panells de 2 m2 i els de tipus B, que tenen una superfície de 80 m2, tindran espai per a

6 mòduls. Es té un compte un espai perquè els panells no es facin ombra.

En els edificis de tipus A hi ha 2 panells tèrmics, per tant queda lloc per a 8 panells

fotovoltaics, si tenim en compte que el 75% de vivendes són d’aquest estil, llavors estem

parlant de 150 habitatges i 1200 panells. En el cas dels edificis de tipus B tenim un panell

tèrmic per tant espai per a 5 panells fotovoltaics i 250 panells. Això és un total de 1450

mòduls fotovoltaics.

Tot i no ser els panells que ofereixen més potència per cost, els mòduls elegits són els

de 300 W degut a que d’aquesta forma s’aprofita millor l’espai disponible, i com s’ha

comprovat en els dos punts anteriors, surt més rendible instal·lar panells fotovoltaics que

generadors en aquesta localitat seleccionada.

A l’hivern es disposa de 3,76 hores de sol pic, això significa que els 1450 panells de

300 W produiran 1.635,6 kWh. Si es té en compte el 26,4% de pèrdues, s’obté que amb

aquesta quantitat de panells es cobreix la demanda de 1.223,8 kWh.

A l’estiu es tenen més hores de sol, un total de 6,07 HSP que generen una potència de

2.640,45 kWh al dia, un cop descomptades les pèrdues cobreix la demanda de 1.943,37 kWh.

A la taula que està a continuació es pot veure la potència restant que ha de cobrir la

instal·lació dels aerogeneradors. En la demanda també es té en compte el 10% de marge de

seguretat.

Demanda total Producció solar Necessitat de producció eòlica

Hivern 3.518,9 kWh/dia 1.203,8 kWh 2.315,1 kWh

Estiu 4.435,2 kWh/dia 1.943,37 kWh 2.491,83 kWh

Taula 31. Potencia eòlica necessària

La producció dels aerogeneradors és menor a l’estiu i com que en aquesta estació la

demanda és major es fa el dimensionament del sistema per aquest període, així es cobreix

sobradament la demanda de l’hivern.

En calcular la potència necessària a instal·lar per produir els 2.491,83 kWh s’obté un

total de 103.826 W a l’estiu. Si es té en compte el 15% de pèrdues, és necessari produir una

potència bruta de 119,4 kW.


- 96 -

A continuació es fa l’estudi pels diversos models d’aerogeneradors per saber quin és

la millor opció a instal·lar. Es calcula la quantitat d’aerogeneradors necessaris i el seu cost.

P. gen.

Estiu

(kW)

P. gen.

Hivern

(kW)

Necessitat Cost unitari

instal·lació

Cost total

instal·lació

ENAIR 160 1,83533 2,88483 57 - -

Northwind100 15,85 28,37 7 310.000 € 2.170.000 €

NPS 100C-24 20,04 33,91 6 335.000 € 2.010.000 €

Enercon E33 53,31 96,76 2 1.001.953 € 2.003.906 €

Enercon E48 112,219 213,302 1 1.808.468 € 1.808.468 €

Enercon E53 133,667 240,153 1 2.009.409 € 2.009.409 €

Taula 32. Comparació d’aerogeneradors

Si tenim en compte el preu, la millor decisió és instal·lar l’aerogenerador Enercon E48

que produeix 112,22 kW, això són 8,4 kW més de l’estudiat, per tant amb la instal·lació d’un

sol aerogenerador és suficient. Aquesta opció té l’avantatge de què crea un menor impacte

visual, en contra té l’inconvenient que al ser de major estatura pot tenir complicacions en el

transport.

Una segona opció és instal·lar el model NPS 100C-24, en fer el càlcul s’ha trobat que

és necessari la instal·lació de 5,18 aerogeneradors, el que suposa en la realitat instal·lar 6

aerogeneradors que tindrien una producció de 120,24 kW. Aquesta combinació té

l’avantatge que el seu transport és senzill a causa del seu tamany més reduït que els seus

competidors de major potència, en contra té l’inconvenient què en ser 5 aerogeneradors

ocupen i tenen un impacte major que un aerogenerador de major potència.

També es pot pensar a instal·lar únicament 5 unitats del model NPS 100C-24 amb el

que s’aconseguiria una producció de 100,2 kW, és a dir 3,626 kW menys dels requerits en

la demanda. Això implicaria reduir el coeficient de seguretat a 7,85% en lloc de 10, tal com

estava plantejat. Un canvi petit que implica un risc major però que a la pràctica no es nota la

diferència. Si es cregués oportú, amb dos aerogeneradors ENAIR 160 es pot suplir aquesta

diferència de demanda.

També es pot considerar l’opció d’instal·lar dos models diferents d’aerogeneradors,

per exemple si la demanda fos de 70 kW, instal·lar un Enercon E33 i un Northwind100. El

major inconvenient d’aquesta opció és que en tenir 2 models diferents tindran funcionament

lleugerament diferents i el seu manteniment no serà igual. En el cas actual tampoc hi ha cap

combinació que ofereixi avantatges a les opcions estudiades anteriorment.

L’opció elegida és instal·lar 5 aerogeneradors sense cap aerogenerador de suport.

La producció resultant que obtindríem instal·lant la combinació de panells solars de

300 W i cinc aerogeneradors Northern Power és la següent:


- 97 -

Produccio mixta Estiu entre

setmana

Estiu cap de

setmana

Hivern

entre

setmana

Hivern cap

de setmana

Solar

Producció

bruta

(kWh/dia)

2640,45 2640,45 1635,6 1635,6

Producció neta

(kWh/dia) 1943,3712 1943,3712 1203,8016 1203,8016

Eòlic

Producció

bruta

(kWh/dia)

2829,469413 2829,46941 4679,99522 4679,995215

Producció neta

(kWh/dia) 2405,049001 2405,049 3977,99593 3977,995933

Combinat

Producció

bruta

(kWh/dia)

5469,919413 5469,91941 6315,59522 6315,595215

Producció neta

(kWh/dia) 4348,420201 4348,4202 5181,79753 5181,797533

Demanda (kWh/dia) 4032 3851 3199 2832

Demanda amb CDS

(kWh/dia) 4435,2 4236,1 3518,9 3115,2

Energia sobrant

(kWh/dia) -86,7797986 112,320201 1662,89753 2066,597533

Coeficient de seguretat real 7,847723249 12,91665026 61,98179222 82,97307673

Taula 33. Producció d’energia sistema mixt

On:

Producció bruta: Total d’energia produïda al dia en kWh.

Producció neta: Total d’energia disponible per l’ús en (kWh/dia), resultat de

descomptar el 15% a la producció bruta.

Demanda: Total d’energia calculada en (kWh/dia) que consumirà la urbanització.

Demanda amb CDS: Demanda amb coeficient de seguretat, total d’energia en

(kWh/dia) necessaris a subministrar a la urbanització tenint en compte possibles increments

de consum diaris de fins a un 20%.


- 98 -

El preu d’aquesta instal·lació és de 1.675.000 € pels 5 aerogeneradors NPS 100C-24

mes el preu dels panells solars 290,40 € x 1.450 = 421.080 €, els suports i muntatge 80 € x

1.144 = 91.520 € i el conjunt d’inversors que són necessaris 20 del model piko 10.1 de 10

kW a un cost de 2.879,62 € cada unitat, en total 57.592,40 € pels inversors. Per tant el resum

del preu de la instal·lació de generació d’energia és el següent.

Preu

Aerogeneradors NPS 100C-24 1.675.000 €

panells solars 421.080 €

suports i muntatge 91.520 €

inversors 57.592,40 €

Total 2.245.192 €

Taula 34. Cost de la instal·lació de generació


- 99 -

(3)

7.4 Càlcul de instal·lació mixta òptima

En cas que es tingués suficient espai per a instal·lar la quantitat necessària de panells

solars, aquest és el procediment a seguir per a tenir una instal·lació mixta òptima amb

l’objectiu de reduir al màxim l’energia sobrant.

Per fer-ho primer s’elegeix el model de panells i d’aerogeneradors per fer el càlcul.

Com que la instal·lació serà similar a la calculada anteriorment on s’ha fixat el número de

panells fotovoltaics, s’utilitzaran els mòduls fotovoltaics de 300 W i els aerogeneradors NPS

100C-24, els quals són els que tenen major relació de generació / preu. Es fa memòria de la

producció d’energia d’un dia d’aquestes unitats i la demanda.

Producció dels

aerogeneradors, panells solars

i demanda

P. Estiu P. Hivern

(kWh/dia) (kWh/dia)

Producció

bruta

Atersa

300W 1,821 1,128

NPS 100C-

24 565,89 936,00

Producció neta

Atersa

300W 1,340256 0,830208

NPS 100C-

24 481,01 795,6

Demanda Real 4.032 3.199

Amb CDS 4.435,2 3.518,9

Taula 35. Resum producció i demanda.

Per tant el sistema d’equacions que s’ha de complir per obtenir la solució òptima

respecte al sobrant d’energia és la següent:

{

1,34 ∗ m + 481,01 ∗ n = 4.435,20,83 ∗ m + 795,6 ∗ n = 3.518,9

Sent:

m: numero de panells solars

n: numero d’aerogeneradors

Un cop resolt aquest sistema amb mètodes matemàtics s’obté un resultat de m igual

a 2.753,21 mòduls fotovoltaics i un valor de n de 1,55 aerogeneradors.

Com que el resultat no són números enters és necessari fer una aproximació per tant

s’estima el número d’aerogeneradors a 2, el numero més proper. Això implica reduir el

número de panells fotovoltaics fins que generin el necessari per cobrir el consum de l’estiu


- 100 -

que és el que estarà més afectat. Perquè en augmentar el percentatge d’aerogeneradors es

redueix el nombre de panells fotovoltaics i aquests tenen la generació més gran a l’estiu.

Els dos aerogeneradors NPS 100C-24 produeixen 962,02 kWh dels 4.435,2 necessaris

a cobrir a l’estiu, per tant els mòduls solars han de produir la resta, es a dir 3.473,18 kWh.

Aquesta quantitat d’energia s’aconsegueix amb 2.592 panells fotovoltaics. El resum de

potència amb aquesta configuració és el següent:

Producció mixta

òptima

Estiu entre

setmana

Estiu cap de

setmana

Hivern

entre

setmana

Hivern cap de

setmana

Solar

Producció

bruta

(kWh/dia)

4720,032 4720,032 2923,776 2923,776

Producció

neta

(kWh/dia)

3473,943552 3473,94355 2151,89914 2151,899136

Eòlic

Producció

bruta

(kWh/dia)

1131,787765 1131,78777 1871,99809 1871,998086

Producció

neta

(kWh/dia)

962,0196006 962,019601 1591,19837 1591,198373

Combinat

Producció

bruta

(kWh/dia)

5851,819765 5851,81977 4795,77409 4795,774086

Producció

neta

(kWh/dia)

4435,963153 4435,96315 3743,09751 3743,097509

Demanda (kWh/dia) 4032 3851 3199 2832

Demanda amb CDS

(kWh/dia) 4435,2 4236,1 3518,9 3115,2

Energia sobrant

(kWh/dia) 0,763152565 199,863153 224,197509 627,8975092

Coeficient de seguretat

real 10,01892739 15,18990269 17,00836228 32,17152222

Taula 36. Resum generació òptima

En aquest cas l’energia sobrant és molt més reduïda i no hi ha grans excessos en cap

moment. En l’ocasió que es crea major excés d’energia és durant els dies de cap de setmana

de l’hivern on es generen 627,9 kWh de sobres, en lloc dels 2066,6 kWh que es generaven

en la combinació anterior tenint el número de panells fotovoltaics limitat. Però és necessària

la instal·lació de 2.592 panells fotovoltaics quan només hi ha lloc a les teulades per a 1.450.


- 101 -

8 Càlcul de bateries

Tot sistema autosuficient necessita una instal·lació de bateries per poder

emmagatzemar l’energia. En la urbanització es tenen els cotxes elèctrics dels quals es fa

servir la seva bateria per emmagatzemar energia i fer-la servir en els moments necessaris.

Les bateries són necessàries per compensar les varietats en els consums, com s’ha vist

en el càlcul del consum de la urbanització aquest no és estable sinó que té increments i

decreixements al llarg de tot el dia. També es té aquest problema amb la producció, ja que

es depèn de la meteorologia, el vent mai té la mateixa intensitat i no sempre la llum que es

rep del sol és constant si hi ha núvols. Per tant s’acumula l’energia quan hi ha més producció

que demanda per utilitzar-la quan la demanda és major que la producció.

Les bateries, a part d’estabilitzar el consum i producció, també són utilitzades en

sistemes aïllats per emmagatzemar energia per ser utilitzada un altre dia si es donés el cas

que no es produís energia. Com es depèn del temps, no sempre hi ha sol ni la intensitat de

vent és suficient per produir, per tant durant aquest període on la producció és nul·la o

inferior a la demanda, la bateria és l’encarregada de subministrar l’energia necessària.

A continuació primer s’estudiaran els diferents tipus de bateries, després es realitzarà

el càlcul de bateries per un sistema aïllat i es comprovarà si les bateries dels cotxes elèctrics

són suficients. Finalment es realitzarà un plantejament per realitzar el sistema connectat a la

xarxa.

8.1 Bateries

Una bateria és un dispositiu que emmagatzema energia per al seu ús posterior. Fins i

tot una roca que s’ha empès al cim d'un turó, es pot considerar un tipus de bateria, ja que

l'energia utilitzada per empènyer-la fins al turó (energia química, dels músculs o els motors

de combustió) es converteix i s'emmagatzema com a energia potencial cinètica. Més tard,

aquesta energia s'allibera en forma d'energia cinètica i tèrmica quan la roca roda turó avall.

L'ús comú de la paraula bateria en termes elèctrics, es limita a un dispositiu

electroquímic que converteix l'energia química en electricitat fent ús d’una cèl·lula

galvànica. Una cèl·lula galvànica és un dispositiu bastant simple que consisteix en dos

elèctrodes de diferents metalls o compostos metàl·lics (un ànode i un càtode) i una solució

electrolítica (generalment àcid). Una bateria és el conjunt de dos o més d'aquestes cèl·lules

en sèrie, quan es parla de cèl·lules individuals es refereixen generalment com a piles, com

ara les piles de la llanterna.

Les bateries poden ser considerades el taló d'Aquil·les dels sistemes d’autoconsum

elèctric, sobretot en aquests sistemes que no estan connectats a la xarxa. Les bateries

representen gran part de la inversió, i tenen freqüentment la vida més curta de tota la

instal·lació. A més, les bateries tenen riscos importants per la salut i el medi ambient; per

tant, reduir la freqüència de canviar-les contribueix significativament a disminuir aquests

perills.


- 102 -

8.1.1 Tipus de bateries

Hi ha diferents tipus de bateries segons el material dels seus components. Per a

aplicacions en sistemes fotovoltaics i eòlics s'utilitza majoritàriament bateries a base de plom

per la seva bona relació del preu per energia disponible.

Gràfic 38. Tipus de bateries

La gràfica anterior mostra les diferents tecnologies de bateries comparant les seves

capacitats en relació al seu pes (eix vertical) i el seu volum (eix horitzontal). Les bateries

d'ió de liti com les utilitzades en mòbils tenen unes característiques molt superiors, però el

seu elevat preu fan que siguin inviables a aquests nivells d’energia. Els cotxes elèctrics però,

utilitzen aquest estil de bateria, ja que en ells el pes i volum tenen una gran importància.

Elon Musk creador de Tesla va anunciar a l'abril del 2015 Powerwall, una bateria

recarregable per a ús domèstic i petites indústries amb dues capacitats: 7 kWh i 10 kWh

(amb bateries de liti tradicionals). El seu preu és de 3.000 i 3.500 $ respectivament sense

inversor ni instal·lació.

Figura 36. Bateria Powerwall

Treballen en un rang de 350 a 450 Volts i poden lliurar 5 kW de potència contínua i

pics de fins a 7 kW. Pesen 100 kg i les seves dimensions són 1300 mm x 860 mm x 180 mm.

Tenen una garantia de 10 anys.

Tesla ha dissenyat aquestes bateries de forma modular. Poden connectar-se fins a 9

paquets per tenir una capacitat total de fins a 90 kWh. Per instal·lacions més grans Tesla


- 103 -

ofereix el Powerpack de 100 kWh de capacitat i que pot escalar de forma indefinida fins a

aconseguir capacitats de GWh.

Encara que són barates per ser bateries de liti, el seu preu és gairebé tres cops més car

que les industrials de plom. Es poden fer reserves a finals del 2015 i per l’any 2016 però

existeixen dificultats de compra per països europeus i grans esperes.

Un altre estil de bateries d'interès per a energies renovables són les bateries de liti-ferro

fosfat (LiFePO4) que no contenen elements tòxics i tenen una eficiència de 98%. Es poden

descarregar fins a un 20% de la seva capacitat i poden tenir una vida fins a més de 10,000

cicles. Són més lleugers i tenen menys volum que les bateries de plom. El seu gran

desavantatge actual és l'alt preu.

8.1.2 Paràmetres de bateria

Voltatge de cel·la i de bateria

Depenent del material de fabricació dels elèctrodes cada bateria té un voltatge nominal,

per a capacitats grans, la tensió més freqüent és de 2V. Les cel·les s'uneixen en sèrie per

obtenir voltatges superiors. A la pràctica, el voltatge és diferent del nominal, ja que quan les

bateries aporten un corrent aquest disminueix i al contrari, quan es carreguen cal incrementar

la tensió.

Això es pot comprendre millor si es considera la bateria de voltatge constant, afegint

en un dels seus extrems una resistència en sèrie que fa variar el voltatge aportat al circuit en

funció de la quantitat de corrent.

Capacitat

La capacitat d'una bateria es mesura en Amperes per hora (Ah) i expressa el corrent

continu que la bateria pot subministrar durant 1 h d'ús, mantenint la tensió de

subministrament en unes condicions especificades de temperatura estàndard.

Un grup de bateries de 250 Ah podrien lliurar 25 Amperes (A) durant 10 h, o bé la

meitat de corrent (12,5 A) durant el doble de temps (20 h), mantenint sempre constant el

producte del corrent i el temps.

La capacitat descendeix a mesura que augmenta la intensitat de descàrrega, a més la

capacitat també es redueix quan baixa la temperatura.

A causa d’això, a la pràctica, la llei de descàrrega d'una bateria no té un comportament

ideal i no és possible obtenir tants amperes, perquè hi ha un fenomen de saturació que fa

que, a mesura que exigim a la bateria grans corrents, es produeix una disminució pràctica de

la capacitat.

Per evitar aquesta confusió, els fabricants de les bateries especifiquen el valor de la

Capacitat amb un valor afegit denominat "CX", sent X les hores nominals de descàrrega. El

valor més freqüent és el “C24” però alguns fabricants produeixen bateries de fins a 100 h

(C100). Es posa un exemple per a aclarir-ho:

Una bateria de 80 Ah de "C40" de capacitat, vol dir que la capacitat de 80 Ah està

quantificada per a 40 h, i per tant es dedueix que el corrent nominal de descàrrega que la

bateria proporcionaria serà de 80 / 40, és a dir 2 A. En el cas que els consums demanden un


- 104 -

corrent superior a 2 A, la capacitat de la bateria baixarà. Per saber quant decreixerà cal

utilitzar les corbes de descàrrega.

Corbes de descàrrega d’una bateria.

En condicions ideals, les bateries haurien de mantenir el voltatge constant durant tot

el procés de descàrrega, i després caure de forma brusca, però en realitat no és així.

Gràfic 39. Corbes de descarrega d’una bateria de 80 Ah C40

A la gràfica es representa la caiguda que experimenta la tensió de les cèl·lules de

bateria expressada en Volts, en funció del temps de descàrrega, per diverses situacions de

demanda de corrent.

El corrent nominal de la bateria és de 2 Amperes perquè és de C40, s'observa que quan

es demana aquest valor de corrent, la capacitat és de 40 h, mantenint durant tot aquest període

un mínim de 2 Volts. Aquest és el significat de "C40".

Si la demanda és la meitat de corrent, 1 Ampere, menor que el corrent nominal el temps

es duplica. Durant 80 h, la tensió estarà lleugerament per sobre de 2 V.

No obstant això, si la demanda és de 10 Amperes, es veu que la bateria estarà

proporcionant 2 V només durant 5 h. Es comprova que no dura les 8 h que s'obtindrien de

dividir 80 Ah / 10 A, sinó un 40% menys.

Cicles de càrrega

Encara que tots volem saber quants anys dura una bateria, el que es pot mesurar són

cicles de càrrega / descàrrega a certa profunditat de descàrrega amb una temperatura

determinada (normalment a 20 o 25ºC).

La majoria de bateries de cotxes viuen menys de 200 cicles si es descarrega

regularment a 50% de la seva capacitat, ja que no estan dissenyades per patir una descàrrega

de més d’un 10%. Això és deu al fet que sempre s'estan carregant per mitjà de l'alternador

del cotxe, és a dir, es carreguen quan el motor està en marxa, per tant, el temps en què un


- 105 -

cotxe està amb el motor aturat i els llums encesos és mínim i només tenen un fort pic de

corrent en l’engegada.

Altres bateries com les bateries líquides de cicle profund són capaces de 400 cicles,

bateries de AGM i de Gel superen fàcilment 800 cicles. Hi ha bateries per a l'ús industrial

que poden arribar en bones condicions a més de 10,000 cicles. Els anys de vida depèn llavors

del seu ús. Si es coneix la profunditat de descàrrega i la quantitat de cicles, es pot estimar la

seva vida en anys.

Exposar les bateries a temperatures elevades o descarregar-les per complet, encara que

molt poques vegades, canvia completament aquest càlcul.

Gràfic 40. Corbes de números de cicle segons la profunditat de descàrrega

La il·lustració anterior mostra la profunditat de descàrrega relacionada amb el nombre

de cicles. Descarregar les bateries grans percentatges redueix dràsticament la seva vida útil.

8.2 Bateries necessàries per a un sistema aïllat

En aquest apartat es realitzarà el càlcul per dimensionar les bateries per un sistema

aïllat, és a dir, sense connectar a la xarxa elèctrica. Per tant les bateries a part de repartir

l’energia produïda segons la demanda que es té, també han d’emmagatzemar energia per si

es donés el cas que hi hagués males condicions meteorològiques i no es generés la quantitat

d’energia necessària.

Per poder fer el dimensionat de bateries primer és necessari saber per quants dies es

necessita emmagatzemar energia, de forma que si durant aquella quantitat de dies no es

produís energia, n’hi hauria prou amb l’emmagatzemada a les bateries. Per norma general

en els petits projectes d’autoconsum les bateries es calculen per poder estar 3 dies

consecutius sense produir. En aquest cas però el consum de la urbanització és molt elevat i

faria falta una gran quantitat de bateries, que és la part més costosa d’un projecte

d’autoconsum i que amb el pas del temps s’han d’anar renovant, perquè la seva vida útil és

més curta que els altres elements. Per tant es comprova si realment és necessari tenir

l’energia de 3 dies emmagatzemada, ja que igualment s’instal·larà un grup electrogen per

assegurar el subministrament elèctric.


- 106 -

Per fer-ho, es comprova quants dies consecutius amb males condicions per a la

producció hi ha de mitjana. Es consulta la base de dades més recent i propera a la situació

que és de l’any 2012 a l’aeroport de Reus, es pot trobar en els annexos. S’ha registrat la

següent quantitat de dies amb poc sol:

Dies consecutius sense sol

1 dia 2 dies 3 dies 4 dies 5 dies

32 5 2 2 1

Taula 37. Dies consecutius sense sol

Es considera un dia sense sol quan és inferior a 2,5 h. En aquests dies es produeix un

45% menys en els dies de l’estiu i un 23% menys en els dies de l’hivern

També es fa el càlcul de la quantitat de dies consecutius sense vent. La localització no

és la mateixa però es pot suposar que els dies amb baix vent seran els mateixos. En la

localització de les dades la mitjana de vent és de 10 km/h i es considera un dia sense vent

quan és inferior de 5 km/h és a dir 2,2 m/s.

Dies consecutius sense vent

1 dia 2 dies 3 dies 4 dies 5 dies

16 6 0 1 0

Taula 38. Dies consecutius sense vent

En aquests dies es produeix un 55% menys en els dies de l’estiu i un 76% menys en

els dies de l’hivern, per tant en aquests casos només es produeix el següent percentatge de

la demanda total.

Percentatge

de la demanda

produïda

Estiu entre

setmana

Estiu cap de

setmana

Hivern entre

setmana

Hivern cap

de setmana

Sense sol 60% 62% 124% 140%

Sense vent 48% 50% 38% 43% Taula 39. Percentatge de la demanda produïda

Per tant els dies de producció sense sol a l’hivern, que són els més freqüents, no són

preocupants, ja que només els aerogeneradors ja produeixen més que la demanda.

A continuació es pot veure els dies en què no hi ha ni sol ni vent per tant la producció

és zero i el subministrament prové completament de les bateries.


- 107 -

Dies consecutius sense sol ni vent

1 dia 2 dies 3 dies

4 2 0

Taula 40. Dies consecutius sense generar

Es pot apreciar que aquests són pocs, ja que el més normal d’un dia sense sol és que

hi hagi tempesta i per tant nivells alts de vent i també el cas oposat, quan no hi ha vent

acostuma a fer sol.

La capacitat de bateria escollida és per cobrir el consum d’un dia, per tant la seva

capacitat serà la següent.

C = (E * D) / (V * P) (4)

On:

C: Capacitat de la Bateria en Ah.

E: Energia Necessària, s’agafa el consum més elevat, és a dir de 4.032 kWh.

D: Dies d'autonomia, en el nostre cas 1.

V: Voltatge, els més freqüents en instal·lacions d’autoconsum són de 24 i 48 V, però

en instal·lacions de gran potència es recomana utilitzar 120 V o fins i tot 240 V, aquest és el

que s’utilitzarà en la urbanització per reduir la intensitat i per tant també les pèrdues per

efecte Joule.

P: Profunditat de descàrrega de la Bateria, com s’ha vist en el gràfic 38 la vida útil de

les bateries es redueix com més profunda sigui la descàrrega de cada cicle per tant es

recomana no descarregar més del 60% de les bateries en cada cicle, que és el valor que

s’agafarà en aquest cas.

El resultat de la capacitat necessària per a aquest cas és de 28.000 Ah de 240 V, per

tant estarà composta de 120 cel·les en sèrie per aconseguir aquesta tensió. Com que està

pensada per cobrir un dia serà d’un valor de C24, d’aquesta manera proporcionarà suficient

intensitat per descarregar-se en un dia en cas de necessitat. I si no fos necessari, també pot

proporcionar intensitats inferiors descarregant-se per més d’un dia. Es buscarà una bateria

amb el màxim de cicles possibles.

Amb aquesta configuració s’assegura el subministrament elèctric en cas que hi hagi 2

dies consecutius sense sol o vent a l’estiu, i a l’hivern si no hi ha sol, no hi ha problema i si

no hi ha vent, es pot subministrar energia per poc més d’un dia. Per tant el grup electrogen

només entraria en funcionament 8 cops.

La bateria escollida és la Enersys Ecosafe TZS13 (130OPzS) de 2 V per cel·la i que té

una capacitat de 2640 Ah a un règim de 120 hores i 1940 Ah a 10 hores, per tant en aquest

cas al ser de 24 hores tindria una capacitat de 2030 Ah deduïda fent una regla de tres.


- 108 -

Les bateries EcoSafe TZS13 han estat dissenyades per a l'ús en aplicacions

estacionàries de potència que exigeixen alts nivells de fiabilitat i seguretat com aplicacions

solars fotovoltaiques aïllades. Són de tecnologia plom-àcid. El seu manteniment és reduït,

les cel·les només han de ser emplenades un cop l'any, això ajuda a reduir els seus costos.

Figura 37. Bateria Enersys Ecosafe TYS10

Tenen un període de vida de fins a 5000 cicles amb una profunditat de descàrrega del

25%. Però com que en aquest cas tenen previstes descàrregues de fins al 60% tindrà una vida

de 2000 cicles com podem veure a la següent gràfica.

Gràfic 41. Corba de números de cicle segons la profunditat de descàrrega de la bateria seleccionada


- 109 -

És necessari instal·lar 120 cel·les en sèrie per aconseguir la tensió desitjada i per saber

la quantitat de cel·les necessàries a instal·lar en paral·lel es divideix la capacitat total

necessària entre la capacitat que ens ofereix una bateria. S’obté un resultat de 13,79, per tant

la instal·lació es realitzarà de 14 cel·les en paral·lel, el que resulta un total de 1680 cel·les.

Aquestes bateries es poden trobar al mercat actual per un preu de 590 € cada cel·la,

per tant el conjunt de bateries tindrà un preu de 1.159.200 €.

8.2.1 Numero de panells en sèrie i en paral·lel

Per establir la connexió entre mòduls, si en sèrie o en paral·lel, tenint en compte que el

mòdul seleccionat té una tensió en el punt de màxima potència (VMP) de 36,74 V, resulta

que el nombre de panells necessaris que caldrà col·locar en sèrie per aconseguir la tensió

de treball del circuit de corrent continua, que és de 240 V, vindrà donada per la següent

expressió:

Nserie = 240 V / 36,74 V = 6,53→ 7

Com és necessari obtenir un número enter el resultat de 6,53 panells en sèrie s’aproxima al

nombre enter superior, en aquest cas 7. En els habitatges del model A hi ha 8 panells

fotovoltaics instal·lats i les cases del model B en tenen 5 mòduls, per tant la configuració

dels panells es realitzarà combinant els panells fotovoltaics de les diverses vivendes amb

grups de 7 en sèrie cada un, amb un resultat de 208 branques.

8.2.2 Les bateries dels cotxes

A la urbanització però, ja hi ha 200 bateries de liti en els cotxes elèctrics de 24 kWh,

per tant un total de 4.800 kWh, suficient per subministrar energia a la urbanització per un

dia sencer de més demanda, la qual és de 4.032 kWh. A més a més, com que aquestes bateries

són de liti, la seva vida útil no es veu reduïda per realitzar descàrregues profundes. Així

doncs no seria necessària la instal·lació de bateries en el sistema.

Però el problema està en el fet que els vehicles no estan sempre a la urbanització, se

suposa que sempre hi haurà un 40% dels vehicles. I els cotxes que estan allà no tenen per

què estar carregats al 100%, si cada dia consumeixen 1/3 de la bateria en els transports es

suposa que cada vehicle té aproximadament 2/3 parts de la bateria. Un altre inconvenient és

que la bateria del vehicle no es pot deixar completament descarregada, ja que en cas de

necessitat no es podria fer ús del vehicle, per tant, el nivell mínim de les bateries és d’1/3,

suficient per fer 50 km.

En resum la capacitat total real que es disposa és d’un 40% dels vehicles i d’1/3 del

percentatge de la bateria, és a dir 633,6 kWh, que és el 15,7% de la instal·lació de bateries.

Si es torna a fer el càlcul de les bateries, ara és necessari cobrir un volum d’energia de

3.398,4 kWh. Considerant un màxim de descàrrega d’un 60% resulta d’una capacitat de

47.200 Ah. Per tenir aquesta capacitat s’han d’instal·lar 1.440 cel·les amb una disposició de

120 x 12 (12 grups en paral·lel de 120 bateries).


- 110 -

Aquest resultat són 240 cel·les menys que el càlcul realitzat sense tenir en compte les

bateries dels cotxes, per tant incloure les bateries dels cotxes elèctrics al càlcul de bateries

suposa una millora mínima (15%) i en conseqüència porta els següents inconvenients:

-La vida de les bateries dels cotxes es redueix, ja que la vida de les bateries de liti

també s’expressa en cicles de càrrega i descàrrega. Aquestes bateries tenen un valor molt

més elevat que les de plom, a causa de les seves especials característiques per estar equipades

a un vehicle. Per tant és preferible desgastar les bateries convencionals.

-En cas que hi hagués males condicions i fos necessari extreure energia de les bateries

dels vehicles elèctrics, l’autonomia d’aquests es reduiria podent arribar a ser molest pels

residents de la urbanització.

-Necessitat d’implantació d’un complex sistema informàtic per prioritzar la càrrega i

descàrrega dels vehicles amb més necessitat segons la rutina dels propietaris.

Per aquest motiu es descarta aquesta idea i es realitzarà la instal·lació amb el

procediment tradicional amb la instal·lació de bateries de plom-àcid calculades en l’apartat

anterior.

8.2.3 Grup electrogen

El grup electrogen és un generador auxiliar que assegura el subministrament elèctric a

la urbanització i evita interrupcions. Aquestes interrupcions poden ser causades per la

càrrega insuficient de les bateries a causa de dies consecutius produint menys del que es

consumeix o fins i tot també per operacions de manteniment.

Encara que es realitzi un dimensionat de bateries generós, sempre és recomanable la

instal·lació d’un grup electrogen per a assegurar que no hi ha interrupcions, ja que la

meteorologia és un element que no es pot arribar a preveure mai completament.

El grup electrogen estarà connectat a la xarxa de corrent continu i entrarà en

funcionament automàticament quan les bateries arribin a un nivell d’un 40% i es pararà quan

aquestes estiguin carregades completament. També tindrà la possibilitat d’engegar i parar

manualment en cas de tasques de manteniment.

El dimensionat del grup electrogen serà en funció del consum de la urbanització i

tindrà la mateixa dimensió que el grup d’inversors (es veurà en el següent capítol), per tant

una potència mínima de 369 kW, que és un 25% més que la demanda màxima de la

urbanització.

Existeixen diversos models, els més freqüents són els de combustió de gasoil, gasolina

i gas, en el cas de la urbanització s’instal·larà, sempre i quan sigui possible, un grup

electrogen de combustió de biogàs, aconseguint així una producció mínima de CO2.

El model proposat és el HGN-470 T5 BIO de la marca Himoinsa, té una potència de

376 kW i genera a 400 V trifàsic. Les seves característiques principals són les següents.


- 111 -

Figura 37. Grup electrogen Himoinsa

Aquest grup electrogen conté un generador síncron autoexcitat de quatre pols i sense

escombretes. Té un consum de 175 Nm3/h a plena potència. El model insonoritzat i en

aplicació per generar en illa té un cost net de 166.122,00 €.


- 112 -

9 Altres elements de la instal·lació autosuficient

9.1 Regulador de càrrega

Un regulador de càrrega és un equip encarregat de controlar i regular el pas de corrent

elèctric des dels mòduls fotovoltaics i aerogeneradors cap a les bateries. Per tant, aquests

dispositius funcionen com un carregador de bateries, evitant a més que es produeixin

sobrecàrregues i alhora limiten la tensió de les bateries a uns valors adequats per al seu

funcionament.

D'aquesta manera, un regulador de càrrega s'encarrega de controlar la forma de

realitzar la càrrega de les bateries quan els panells solars estan rebent radiació solar evitant

que es produeixin càrregues excessives. I al revés, és a dir, durant el procés de descàrrega de

les bateries destinat al consum d'electricitat a l'habitatge, el regulador evita igualment que es

produeixin descàrregues excessives que puguin danyar la vida de les bateries.

A l'actualitat la majoria dels reguladors disposen d'una funció que permet maximitzar

l'energia capturada pel generador fotovoltaic mitjançant l'ús d'una tecnologia específica de

seguiment i recerca del punt de màxima potència de funcionament del generador (MPP,

Maximum Power Point).

Figura 38. Regulador de càrrega

El regulador de càrrega se seleccionarà de manera que sigui capaç de resistir sense

danys uns valors de tensió nominal i intensitat màxima d'acord a la configuració del sistema

de generadors fotovoltaics instal·lats. D'aquesta manera, aquest ha d'estar dimensionat per

suportar la intensitat màxima de corrent generat en el sistema, tant en la línia d'entrada al

regulador procedent dels generadors fotovoltaics i aerogeneradors, com en la línia de sortida

cap a les càrregues que alimenta.

En aquest sentit, el corrent màxim previst per la línia d'entrada al regulador provenint

dels generadors fotovoltaics és la corresponent a la corrent de curtcircuit (ISC) del generador

fotovoltaic més un marge de seguretat (generalment un 25%), per tenir en compte els

possibles pics d'irradiància o els canvis de temperatura. Els panells elegits tenen un corrent

de curtcircuit Icc de 8,72 A, per tant la intensitat màxima generada en els mòduls fotovoltaics

per les 208 branques en paral·lel és de 1.813,7 A.


- 113 -

El corrent màxim que genera l’aerogenerador NPS 100C-24 no el proporciona el

fabricant, però se sap que la seva potència màxima es de 95,3 kW a una velocitat de 13 m/s,

si es treballa a una tensió de 240 V, això implica un corrent de 397,1 A per aerogenerador,

per tant 1.985 A pel conjunt dels 5 generadors.

D'altra banda, el corrent màxim previst per la línia de sortida ve donada pel consum

de la urbanització també incrementada un 25%. La potència màxima que demanda la

urbanització és de 295 kW (a les 9 del dematí al cap de setmana de l’estiu), si s’aplica un

marge del 25% per cobrir demandes instantànies més elevades, s’obté una potencia de

demanda de 369 kW. Si es té en compte el rendiment dels inversors (un 4%

aproximadament), el corrent a una tensió de 240 V és de 1.601,6 A.

L'elecció del regulador serà aquell que suporti la major de les dues corrents anteriors.

Com que aquestes intensitats són molt elevades la solució serà instal·lar diversos reguladors

en paral·lel de les mateixes característiques per equilibrar proporcionalment la carrega entre

tots ells.

Un exemple de regulador útil per a la urbanització és el Schneider Electric Xantrex

XW MPPT 80 600. Aquest regulador té una tensió màxima d’entrada de 600 V i pot treballar

des de 195 V per tant, la tensió no suposa un problema. Carrega les bateries a 80 A i a dues

configuracions a 24 i 48 V, és a dir, seria necessari canviar la configuració de les bateries a

48 V, instal·lant en paral·lel grups de 24 cel·les en sèrie.

La intensitat total dels generadors a 240 V és de 3.798,7 A, com que el regulador té un

convertidor de contínua / contínua i carrega les bateries a un voltatge de 48 V es necessita

una intensitat de 18.993,5 A, si cada rectificador pot proporcionar 80 A, això vol dir que

són necessaris 237 reguladors. La intensitat de sortida no suposa cap problema, ja que és

molt inferior i els reguladors tenen capacitat suficient.

Les característiques del regulador són les següents.

Figura 39. Característiques regulador Schneider


- 114 -

Figura 40. Regulador Schneider

Un avantatge d’aquest regulador és que com admet tensions de fins a 600 V es pot

augmentar la tensió del bus de contínua augmentat el número de panells connectats en sèrie,

d’aquesta manera s’aconseguiria reduir la intensitat i amb això les pèrdues en el transport.

Aquest regulador té un preu de 1.026,58 €, tot el conjunt té un cost de 243.300 €


- 115 -

9.2 Inversor

L’inversor, també anomenat convertidor de corrent DC / AC o ondulador, és un

dispositiu electrònic de potència encarregat de convertir el corrent continu (DC) provinent

dels generadors en corrent altern (AC) per al seu consum a l'habitatge. A més sincronitza la

freqüència del corrent injectat amb el de la xarxa, adaptant-lo a les condicions requerides

segons el tipus de càrrega, garantint així la qualitat de l'energia abocada a la instal·lació

elèctrica de l'habitatge. Els inversors vénen caracteritzats principalment per la tensió

d'entrada des de les bateries, la potència màxima que pot proporcionar i la seva eficiència o

rendiment de potència.

Figura 41. Inversor

Al mercat es poden trobar inversors de diferents tipus, tant d'ona sinusoïdal pura

(PWM) com d'ona sinusoïdal modificada (MSW). Aquests últims, encara que poden

alimentar la majoria d'electrodomèstics actuals, també poden tenir problemes amb aparells

electrodomèstics de càrregues inductives, com són els motors elèctrics. Els inversors d'ona

sinusoïdal pura descriuen millor la forma d'ona que proporciona la xarxa elèctrica i en

conseqüència és la millor opció per alimentar els equips elèctrics i electrònics actuals.

Al punt 7.2 es parlava de la instal·lació de 119 inversors Piko 10.1, aquest càlcul és

per al cas d’estar connectat a la xarxa elèctrica i els inversors han de poder convertir a alterna

tota la potència generada en el punt de màxima generació.

En el cas d’estar aïllat i tenir un banc de bateries, la potència que han d’invertir aquests

aparells no és la generada sinó la demandada. És a dir, es dimensionen per la màxima

demanda, que correspon a 295 kW més un marge del 25%, per tant una potència de demanda

de 369 kW. Així doncs són necessaris 37 inversors del model Piko 10.1 que tenen un preu

de 2879,62 €, per tant el conjunt suposa un cost de 106.546 €.


- 116 -

Aquest model d’inversor pot treballar des de tensions de 180 V fins a 950 V però la

intensitat màxima de contínua que suporta són 25 A. A la següent figura es tenen la resta de

característiques.

Figura 42. Característiques inversor Piko 10.1

En la urbanització tenim un corrent màxim de 1.600 A de demanda, a 240 V de contínua.

Serien necessaris 64 inversors per poder treballar amb aquest corrent. Per tant l’opció més

fàcil és treballar a una tensió més elevada, com hem vist en el punt anterior el regulador

admet tensions de fins a 600 V. Per tant en aquest cas en particular és recomanable treballar

a tensions més elevades per exemple es considerarà una tensió del doble de la plantejada a

l’inici, és a dir 480 V. Aquesta tensió s’aconsegueix realitzant la connexió dels panells amb

conjunts de 14 mòduls en sèrie. Ara la intensitat que es tindria seria de 800 A en el punt de

demanda màxima que és inferior a la mínima del conjunt dels inversors.

Una altra possibilitat és instal·lar un inversor de gran potència com pot ser el 500 kW TL

PLUS de la marca Gamesa. És un inversor de 500 kW, el que significa que amb un de sol

seria suficient. Treballa a una tensió d’entre 450 i 900 V i permet una intensitat màxima

d’entrada de fins a 1.200 A. La resta de les seves característiques són les següents.


- 117 -

Figura 43. Característiques inversor Gamesa

Instal·lar un sol inversor de gran potència té l’avantatge que la seva instal·lació és més

senzilla, ocupa una superfície molt menor i, a més a més, té un cost de 88.000 € lleugerament

inferior. Per tant, aquest és el model escollit per a la proposta de la urbanització plantejada.


- 118 -

9.3 Rectificador

Un element no tan comú en els sistemes autosuficients és el rectificador. El rectificador

o convertidor AC / DC és un dispositiu electrònic de potència encarregat de convertir el

corrent altern (AC) en corrent continu (DC). En el cas de la urbanització el seu principal ús

és convertir l’energia produïda pels aerogeneradors o grup electrogen a contínua per poder

ser utilitzada per carregar les bateries.

Els requisits que ha de tenir el rectificador són que tingui una entrada trifàsica de 400

V i una tensió de sortida igual a la tensió establerta al bus de contínua, també la potència ha

de ser superior a la potència màxima dels aerogeneradors o del grup electrogen.

Per a la urbanització, el rectificador ha de tenir una sortida de 480 V en contínua, ja

que aquesta és la tensió del bus de contínua que s’ha establert en fer les propostes pels

components de regulador de càrrega i inversor. La potència ha de ser de 500 kW que és la

màxima produïda pels aerogeneradors, la potència del grup electrogen és inferior.

El model proposat és el de Magna-Power Electronics que té al catàleg models de des

de 100 kW fins a 1.000 i amb voltatges de la sortida de contínua de des de 16 fins a 4.000 V.

Concretament el model elegit és el MTD 500-1000/380.

Figura 44. Rectificador Magna-Power Electronics

La resta de característiques que té aquest equip són les següents.

Figura 45. Caracteristiques rectificador Magna-Power Electronics


- 119 -

9.4 Opcions de connexió

Com s’ha vist anteriorment els aerogeneradors incorporen rectificadors i inversors

propis per poder estabilitzar els valors de tensió i freqüència. Per tant, la seva sortida és

alterna per tant en aquest punt ens trobem amb dos opcions.

9.4.1 Opció 1

La primera opció consisteix en connectar els aerogeneradors directament al circuit

altern que va directe a subministrar energia a la urbanització sense passar per les bateries de

forma que aquestes només es carregarien pels panells fotovoltaics. De la forma que es veu

en la següent imatge.

Figura 46. Esquema 1

Amb aquesta solució s’estalvia en els inversors i regulador de càrrega, ja que no és

necessari que estiguin dimensionats per la generació de l’aerogenerador. Però té un

inconvenient molt clar que és la càrrega de la bateria que en aquest cas només es realitzaria

pels panells fotovoltaics. Els generadors fotovoltaics representen un percentatge petit de la

generació total, així doncs la càrrega de les bateries es realitzaria d’una forma lenta i

insuficient, de totes maneres aquesta pot ser una configuració interessant.

El grup electrogen està connectat al bus de contínua, per tant ha de ser un generador

de corrent contínua, els quals són molt poc freqüents, o bé un generador d’alterna amb el seu

rectificador.


- 120 -

9.4.2 Opció 2

La segona opció consisteix a connectar el grup de 5 aerogeneradors al bus de corrent

contínua amb un rectificador, d’aquesta manera estarien connectats a les bateries. La

connexió seria com es veu en la figura a continuació.

Figura 47. Esquema 2

Amb aquesta configuració, tant la potència generada pels panells fotovoltaics com la

generada pels aerogeneradors és utilitzada per carregar les bateries, garantint la càrrega

completa i el correcte ús del sistema.

Un altre avantatge és que es pot instal·lar el grup electrogen en el bus d’alterna. Això

és possible gràcies al fet que es fa servir el mateix rectificador dels aerogeneradors pel

generador de corrent alterna.

Per tant l’opció aconsellable i elegida en aquest projecte és la de l’esquema 2.


- 121 -

10 Plantejament d’opcions connectant-se a la xarxa

En cas que sigui possible connectar-se a la xarxa de distribució perquè hi hagi una línia

propera a la urbanització i no es desitgi estar completament aïllat, es poden fer diversos

plantejaments per fer la urbanització autosuficient amb el suport de la xarxa elèctrica.

Estar connectat a la xarxa proporciona una fiabilitat al sistema molt més elevada. No

és necessari instal·lar el grup electrogen, el qual té despeses de manteniment, per poder entrar

en funcionament en qualsevol moment de forma segura, i addicionalment el cost del consum

de combustible quan està en ús. A demes soluciona el problema d’energia sobrant, ja que

sempre que hi hagi un excés es pot injectar a la xarxa.

El major inconvenient d’estar connectat a la xarxa és que, degut al nou decret

d’autoconsum del qual actualment només està publicat l’esborrany, s’ha de pagar una taxa

que rep el nom de “peaje de respaldo” proporcional a tota l’energia generada simplement

per el fet d’estar connectat a la xarxa.

En resum, hi ha més producció que demanda, per tant es vendria més energia que no

pas es consumiria, però l’energia venuda té un preu més baix que la consumida i a part s’ha

de pagar peatges tant per l’energia comprada com per la venuda com per la consumida

produïda per un mateix.

10.1 Sistema sense bateries

Aquest plantejament és el menys autosuficient, ja que no emmagatzema energia, per

tant contínuament es depèn de la xarxa elèctrica. Si hi ha excés de producció, es ven l’energia

sobrant. En canvi, si hi ha una demanada superior a la generació, s’absorbeix de la xarxa.

És la manera més senzilla, ja que no és necessària la instal·lació ni de bateries ni de

regulador de càrrega, l’energia produïda va directament al consum. També facilita el

dimensionat de generació, ja que tampoc és necessari ajustar-se al consum, de forma que si

la generació és menor, hi haurà més demanda de la xarxa. I a la inversa, si hi ha major

producció, s’injectarà més energia.

10.2 Sistema amb bateries, mínim

En aquesta configuració l’esquema és igual que el vist en el tema anterior, a la figura

38, però en lloc del grup electrogen es tindria la connexió a la xarxa. També té la diferència

que les bateries tenen una capacitat molt menor perquè estan dimensionades únicament per

compensar els pics de consum i estabilitzar les variacions de producció, és a dir,

s’encarreguen de repartir l’energia generada en un dia pel consum de la urbanització amb

les seves pujades i baixades de demanda.

La xarxa de distribució estaria desacoblada de la xarxa de subministrament de la

urbanització en estat normal, i només es faria l’acoblament en algun d’aquests dos casos.

-No es genera suficient energia i les bateries estan a un nivell de percentatge de càrrega

d’un 40% o inferior, en aquest cas es connectaria a la xarxa fins que les bateries estesin

completament carregades.

-Hi ha un excés de producció i les bateries estan completament carregades, en aquest

cas es faria l’acoblament a la xarxa per injecta-hi l’energia sobrant.


- 122 -

10.3 Sistema amb bateries, normal

Aquest sistema és exactament igual a l’explicat al punt anterior, sistema amb bateries

mínim però amb una capacitat suficient per a afrontar temporades sense generació, en

concret la capacitat calculada en el punt 8 per afrontar un dia sencer amb producció 0.

D’aquesta forma s’aconsegueix reduir considerablement el número de vegades que és

necessari connectar-se a la xarxa, que es realitzarà quan es complexin les mateixes dues

condicions.

Un cop connectats a la xarxa, tenir un alt nivell d’independència no suposa cap benefici

pràctic, només encareix la instal·lació. L’únic benefici que podria tenir és el futur aïllament

de la xarxa. A més a més, actualment la normativa no afavoreix el seu ús, ja que no està

permès emprar bateries en paral·lel amb la xarxa elèctrica. El Reglament Electrotècnic de

Baixa Tensió estableix que les instal·lacions de generació d'electricitat que comptin amb una

bateria hauran de comptar amb una separació física entre la xarxa elèctrica i la font de

generació, de manera que el consum es cobreixi o bé amb la instal·lació fotovoltaica o bé

amb la xarxa general, però mai superposant-se, el que seria l'opció més segura, eficient i

perfectament viable. Aquest tipus d'instal·lacions estan permeses en països com Alemanya,

un país on la zona amb més sol té les mateixes hores de llum que la que en té menys

d'Espanya. Un cop s’aprovi el real decret de l’autoconsum, serà possible la instal·lació de

bateries en paral·lel a la xarxa, però amb cost addicional. Per tant la millor configuració és

l’explicada en el punt 10.1, el sistema sense bateries, l’esquema de la connexió seria el

següent.

Figura 48. Esquema Connectat a la xarxa

L’inversor d’aquest cas ha de ser de la potència màxima dels panells solars per tant

1450 x 300 W, és a dir 435 kW. Com la potència es molt similar a la del cas de sistema aïllat,

es pot fer servir el mateix model de la marca Gamesa de 500 kW.


- 123 -

11 Resum

En resum la instal·lació constarà de 1.450 panells fotovoltaics Atersa de 300 W i 5

aerogeneradors NPS 100C-24. També independentment del model escollit, connectat a la

xarxa o aïllat, la instal·lació disposarà d’un inversor de 500 kW de la marca Gamesa.

Si el sistema és l’aïllat, addicionalment dels elements anteriors també necessitarà els

següents equips pel seu funcionament i per garantir el subministrament d’electricitat.

-Un Grup electrogen de 376 kW de biogàs.

-Un banc de bateries de 1680 cel·les Enersys Ecosafe TZS13 distribuïdes en grups de

24 cel·les en paral·lel.

-237 reguladors de càrrega per controlar els estats de les bateries.

- Un rectificador de corrent Magna-Power Electronics de 500 kW.

Per tant quan es parla de sistema aïllat, és necessari tenir un petit edifici amb la funció

de subestació de baixa tensió per emmagatzemar la gran quantitat de bateries i reguladors i

també el rectificador i inversor. El grup electrogen no té necessitat d’estar sota cobert i pot

estar situat a l’exterior.

Tots els elements escollits són propostes pel cas d’aquesta urbanització en particular,

cada cas és diferent, tindrà unes diferents característiques i necessitarà unes altres

especificacions.

11.1 Pressupost

A continuació es té un petit pressupost bàsic amb l’objectiu de poder comparar els dos

models d’instal·lació. El cost final és únicament orientatiu, en cas que es decidís realitzar

aquest projecte el cost total seria superior, ja que s’haurien de considerar a més a més els

següents conceptes:

-Estudi del vent de la localitat, per poder fer un càlcul més precís de la generació i

poder escollir adequadament la posició exacta dels aerogeneradors.

-Mà d’obra per al muntatge i instal·lació de tots els elements.

-Projecte tècnic per a la completa instal·lació.

-Elements elèctrics com el cablejat, elements de maniobra i elements de protecció.

11.1.1 Pressupost aproximat model connectat la xarxa

El cost dels elements principals necessaris per a la instal·lació aïllada són els següents.


- 124 -

U Equip Cost/U Cost total

1450 Panell fotovoltaic

Artesa 300 W 290,4€ 421.080€

1450 Suports panells 80€ 116.000€

5 Aerogenerador

NPS 100C-24 335.000€ 1.675.000

1 Inversor

500 kW TL PLUS Gamesa 88.000€ 88.000€

2.300.080€

Taula 41. Pressupost connectat a la xarxa

El cost de tots els elements principals de la instal·lació aïllada és aproximadament

2.300.080 €.

En aquest cas també s’ha de tenir en compte l’intercanvi d’energia amb la xarxa

elèctrica, ja que diàriament s’absorbeix i s’injecta energia. En tots els mesos es produeix més

energia de la que es consumeix, amb l’excepció que hi hagués una reducció de producció

elevada per culpa de males condicions climatològiques. El kWh comprat actualment té un

cost aproximat de 0,13 cèntims i va augmentant cada any, però en contra el kW venut té

impostos de generació i peatge de suport que són aproximadament de 0,04 cèntims per kWh,

en potències superiors de 15 kW.


- 125 -

11.1.2 Pressupost aproximat model aïllat

El cost dels elements principals necessaris per a la instal·lació aïllada són els següents.

U Equip Cost/U Cost total

1450 Panell fotovoltaic

Artesa 300 W 290,4€ 421.080€

1450 Suports panells 80€ 116.000€

5 Aerogenerador

NPS 100C-24 335.000€ 1.675.000

1 Grup electrogen

HGN-470 T5 BIO 166.122,00€ 166.122,00€

1680 Bateries

Enersys Ecosafe TZS13 590€ 1.159.200€

237 Regulador

Schneider Electric Xantrex XW MPPT 80 600 1.026,58€ 243.300 €

1 Inversor

500 kW TL PLUS Gamesa 88.000€ 88.000€

1 Rectificador

Magna-Power Electronics 110.000€ 110.000€

3.978.702€

Taula 42. Pressupost aïllat

El cost de tots els elements principals de la instal·lació aïllada és aproximadament

3.978.702€. Això suposa un cost per habitatge de 19.894 €.


- 126 -

11.2 Conclusions

Al llarg d’aquest projecte s’ha vist el procediment a seguir per a dimensionar una

urbanització autosuficient. Addicionalment s’han extret les següents conclusions.

Els panells solars híbrids encara estan en procés de desenvolupament i necessiten

millorar la tecnologia per poder ser una opció a implementar en els projectes d’autoconsum.

Actualment és més recomanable instal·lar panells solars tèrmics i fotovoltaics per separat.

La dimensió de bateries pot ser de la capacitat d’un dia si s’instal·la un grup electrogen

de suport.

L’ús de les bateries dels cotxes elèctrics no pot substituir la necessitat d’instal·lar un

conjunt de bateries a part. A més a més la reducció de número de bateries a instal·lar és

reduït. Tot i que els vehicles tindrien capacitat suficient per emmagatzemar energia per un

dia sencer, no sempre estan en la urbanització i quan hi són no tenen les bateries

completament carregades. A part no es pot exhaurir completament la bateria, ja que en cas

de necessitat els cotxes han de tenir suficient autonomia per fer algun trajecte.

El cost d’un conjunt d’habitatges aïllats és molt més elevat que d’un connectat a la

xarxa elèctrica, aproximadament 2 milions més. Per tant es recomana sempre que sigui

possible realitzar la instal·lació connectada a la xara elèctrica. L’opció de configuració

completament aïllada és únicament aconsellable quan no hi ha accés a una línia elèctrica

propera, en aquest cas la creació de la línia elèctrica pot suposar un cost més elevat que la

implementació d’un sistema d’autoconsum.

Existeixen molts estudis que demostren que l’autosuficiència aplicant les noves lleis

de l’esborrany de l’autoconsum no és rentable. Tenint com a refent l’evolució de la

normativa a l’estat Espanyol, lleis confuses i constants canvis no s’aconsella, a no ser que

sigui una necessitat, la inversió en energies renovables, en aquests instants fins que la

situació es normalitzi.

És possible la instal·lació de subministrament elèctric d’una urbanització amb

producció de CO2 mínim, fent ús d’energia solar, eòlica i biocombustibles, però té un gran

cost econòmic.


- 127 -

12 Referències

Consum

Projecte on es calcula el consum d’una vivenda de granada:

http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/3938/fichero/texto+pfc.pdf

http://tarifasgasluz.com/faq/consumo-electricidad-hogares/espana

https://demanda.ree.es/demanda.html

http://www.electrocalculator.com/

http://www.diariodenavarra.es/20080616/navarra/consumo-medio-

electrodomesticos.html?not=2008061602225979&idnot=2008061602225979&dia=200806

16&seccion=navarra&seccion2=&chnl=10

http://www.teknosolar.com/blog/consumo-electrodomesticos-lavadora/

Sortida i posta de sol

http://www.fomento.gob.es/MFOM/LANG_CASTELLANO/DIRECCIONES_GENERAL

ES/INSTITUTO_GEOGRAFICO/Astronomia/publico/efemerides/sol-2015.htm)

Il·luminació

BOE, RD 1890/2008

Programa de càlcul: CalcuLuX.

Consum cotxe

http://www.motorpasionfuturo.com/coches-electricos/tipos-de-conectores-tipos-de-

recarga-y-modos-de-carga

http://blogs.20minutos.es/coches-electricos-hibridos/2014/01/27/las-baterias-de-un-coche-

electrico-presente-y-futuro/

http://www.xataka.com/gadgets-y-coches/si-quieres-un-coche-electrico-estos-son-los-7-

mejores-que-se-pueden-comprar-a-dia-de-hoy

http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/3938/fichero/texto+pfc.pdf

http://tarifasgasluz.com/faq/consumo-electricidad-hogares/espana

https://demanda.ree.es/demanda.html

http://www.electrocalculator.com/

http://www.diariodenavarra.es/20080616/navarra/consumo-medio-electrodomesticos.html?not=2008061602225979&idnot=2008061602225979&dia=20080616&seccion=navarra&seccion2=&chnl=10



http://www.teknosolar.com/blog/consumo-electrodomesticos-lavadora/

http://www.fomento.gob.es/MFOM/LANG_CASTELLANO/DIRECCIONES_GENERALES/INSTITUTO_GEOGRAFICO/Astronomia/publico/efemerides/sol-2015.htm

http://www.fomento.gob.es/MFOM/LANG_CASTELLANO/DIRECCIONES_GENERALES/INSTITUTO_GEOGRAFICO/Astronomia/publico/efemerides/sol-2015.htm

http://www.motorpasionfuturo.com/coches-electricos/tipos-de-conectores-tipos-de-recarga-y-modos-de-carga

http://www.motorpasionfuturo.com/coches-electricos/tipos-de-conectores-tipos-de-recarga-y-modos-de-carga

http://blogs.20minutos.es/coches-electricos-hibridos/2014/01/27/las-baterias-de-un-coche-electrico-presente-y-futuro/

http://blogs.20minutos.es/coches-electricos-hibridos/2014/01/27/las-baterias-de-un-coche-electrico-presente-y-futuro/


- 128 -

Sistemes de carrega del cotxe

http://www.lugenergy.com/imagenes//2012/09/itc-bt-52.pdf

(normativa de la infraestructura de càrrega dels cotxes elèctrics)

http://www.recargacocheselectricos.com/

https://www.endesavehiculoelectrico.com/

Normativa

http://www.legistec.es/

Real decret de l’autoconsum

BOE-A-2013: https://www.boe.es/diario_boe/txt.php?id=BOE-A-2013-13645

http://www.elconfidencial.com/tecnologia/2015-08-06/chasco-para-soria-el-gobierno-no-

aprobara-el-decreto-de-autoconsumo-hasta-septiembre_957061/

http://www.eleconomista.mobi/firmas/noticias/6478719/02/15/Pondremos-precio-al-sol-

en-2015.html

Panells híbrids

http://panelsolarhibrido.es/

http://www.sitiosolar.com/panel-solar-hibrido-termico-y-fotovoltaico/

Model ecomesh: http://ecomesh.es/pdf/FT-ecomesh-ES.pdf

http://www.todoensolar.com/WebRoot/StoreES/Shops/61987244/4F1E/863E/6F74/D515/

AF6C/C0A8/2936/2909/Mod._Ibrido_-_english2.pdf

Model naked energy: http://www.nakedenergy.co.uk/product/how-it-works/

http://www.solarweb.net/forosolar/fotovoltaica-sistemas-aislados-la-red/35838-

fotovoltaica-termica-paneles-solares-hibridos.html

Panells fotovoltaics

http://www.sfe-solar.com/paneles-solares-fotovoltaicos/ranking-comparativo-paneles/

http://www.sitiosolar.com/los-paneles-solares-fotovoltaicos/

http://www.lugenergy.com/imagenes/2012/09/itc-bt-52.pdf

http://www.recargacocheselectricos.com/

https://www.endesavehiculoelectrico.com/

http://www.legistec.es/

https://www.boe.es/diario_boe/txt.php?id=BOE-A-2013-13645

http://www.elconfidencial.com/tecnologia/2015-08-06/chasco-para-soria-el-gobierno-no-aprobara-el-decreto-de-autoconsumo-hasta-septiembre_957061/

http://www.elconfidencial.com/tecnologia/2015-08-06/chasco-para-soria-el-gobierno-no-aprobara-el-decreto-de-autoconsumo-hasta-septiembre_957061/

http://www.eleconomista.mobi/firmas/noticias/6478719/02/15/Pondremos-precio-al-sol-en-2015.html

http://www.eleconomista.mobi/firmas/noticias/6478719/02/15/Pondremos-precio-al-sol-en-2015.html

http://panelsolarhibrido.es/

http://www.sitiosolar.com/panel-solar-hibrido-termico-y-fotovoltaico/

http://ecomesh.es/pdf/FT-ecomesh-ES.pdf

http://www.todoensolar.com/WebRoot/StoreES/Shops/61987244/4F1E/863E/6F74/D515/AF6C/C0A8/2936/2909/Mod._Ibrido_-_english2.pdf

http://www.todoensolar.com/WebRoot/StoreES/Shops/61987244/4F1E/863E/6F74/D515/AF6C/C0A8/2936/2909/Mod._Ibrido_-_english2.pdf

http://www.nakedenergy.co.uk/product/how-it-works/

http://www.solarweb.net/forosolar/fotovoltaica-sistemas-aislados-la-red/35838-fotovoltaica-termica-paneles-solares-hibridos.html

http://www.solarweb.net/forosolar/fotovoltaica-sistemas-aislados-la-red/35838-fotovoltaica-termica-paneles-solares-hibridos.html

http://www.sfe-solar.com/paneles-solares-fotovoltaicos/ranking-comparativo-paneles/

http://www.sitiosolar.com/los-paneles-solares-fotovoltaicos/


- 129 -

Panells tèrmics

http://energia-renovable.eu/tipos-de-paneles-solares/paneles-solares-termicos/

http://instalacionesyeficienciaenergetica.com/paneles-solares-termicos-cual-elegimos/

http://www.salvadorescoda.com/tarifas/Energias_Renovables_Tarifa_PVP_SalvadorEscod

a.pdf (cataleg)

Aerogeneradors

http://diana.fadu.uba.ar/105/1/TESIS_.pdf

http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/12868/1/TFC-

%20Daniel%20Canalejo%20S%C3%A1nchez.pdf

http://www.motiva.fi/myllarin_tuulivoima/windpower%20web/core.htm

Mapes de vent

Atles eòlic: http://atlaseolico.idae.es

Aplicació RETScreen: http://www.retscreen.net/es/d_data_w.php

Projecte: ” DISEÑO DE UN PARQUE DE ENERGÍA EÓLICA." De: Edward Foweather

https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/52650/01.%20Memoria.pdf?sequence=1&isA

llowed=y

Models d’aerogeneradors

ENAIR 160: http://www.enair.es/aerogenerador/modelo_160

http://www.enair.es/files_minieolica/descargas/manual_aerogenerador_enair_30_70.pdf

Northwind 100: http://www.teuvento.com/pdf/nps/Northwind100_1_ES.pdf

http://www.ecodepotusa.com/Products/Wind/WindProduts/Northwind/NW100_Cost_Budg

eting_maintenance_warranty_info.htm (cost)

NPS 100C-24: http://www.northernpower.com/wp-content/uploads/2014/09/20150212-

brochure-NPS-100C-24-UK.pdf

Enercon: http://www.enercon.de/p/downloads/ENE_Produkt_Spanien_0710_4.pdf

http://energia-renovable.eu/tipos-de-paneles-solares/paneles-solares-termicos/

http://instalacionesyeficienciaenergetica.com/paneles-solares-termicos-cual-elegimos/

http://www.salvadorescoda.com/tarifas/Energias_Renovables_Tarifa_PVP_SalvadorEscoda.pdf

http://www.salvadorescoda.com/tarifas/Energias_Renovables_Tarifa_PVP_SalvadorEscoda.pdf

http://diana.fadu.uba.ar/105/1/TESIS_.pdf

http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/12868/1/TFC-%20Daniel%20Canalejo%20S%C3%A1nchez.pdf

http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/12868/1/TFC-%20Daniel%20Canalejo%20S%C3%A1nchez.pdf

http://www.motiva.fi/myllarin_tuulivoima/windpower%20web/core.htm

http://atlaseolico.idae.es/

http://www.retscreen.net/es/d_data_w.php

https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/52650/01.%20Memoria.pdf?sequence=1&isAllowed=y

https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/52650/01.%20Memoria.pdf?sequence=1&isAllowed=y

http://www.enair.es/aerogenerador/modelo_160

http://www.enair.es/files_minieolica/descargas/manual_aerogenerador_enair_30_70.pdf

http://www.teuvento.com/pdf/nps/Northwind100_1_ES.pdf

http://www.ecodepotusa.com/Products/Wind/WindProduts/Northwind/NW100_Cost_Budgeting_maintenance_warranty_info.htm

http://www.ecodepotusa.com/Products/Wind/WindProduts/Northwind/NW100_Cost_Budgeting_maintenance_warranty_info.htm

http://www.enercon.de/p/downloads/ENE_Produkt_Spanien_0710_4.pdf


- 130 -

http://westpenninesprotectiontrust.co.uk/wp-content/uploads/2012/06/PDF-101106-

Enercon-E33-Flyer-energy-production-return-claimed.pdf

http://www.renewablesfirst.co.uk/wind-learning-centre/how-much-do-a-farm-wind-

turbines-cost-small-wind-farms-cost/

Gamesa:

http://www.gamesacorp.com/recursos/doc/productos-servicios/aerogeneradores/catalogo-

g9x.pdf

Càlcul energia solar tèrmica

Normativa: http://www.terra.org/data/cteseccionhe4.pdf

Càlcul: http://konstruir.com/C.T.E/HE-4-Contribucion-solar-minima-de-agua-caliente-

sanitaria/index.php

Manual panell: ftp://www.cype.net/documentaciontecnica/isofoton/isoft_mt_isoth_plus.pdf

Càlcul energia solar fotovoltaica

http://www.clickrenovables.com/blog/como-calcular-una-instalacion-solar-fotovoltaica-en-

5-pasos/

PVGIS: http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php

Panells: http://www.atersa.com/

http://www.autosolar.es/

Bateries

http://www.solar-electric.com/deep-cycle-battery-faq.html

http://www.navegar.com/baterias-capacidad-real/

http://deltavolt.pe/energia-renovable/baterias

http://www.teslamotors.com/powerwall

http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn192.html

model:http://www.sfe-solar.com/suministros-fotovoltaica-aislada-

autonoma/enersys/bateria-ecosafe-enersys-tzs13-2640ah-2v-opzs/

http://westpenninesprotectiontrust.co.uk/wp-content/uploads/2012/06/PDF-101106-Enercon-E33-Flyer-energy-production-return-claimed.pdf

http://westpenninesprotectiontrust.co.uk/wp-content/uploads/2012/06/PDF-101106-Enercon-E33-Flyer-energy-production-return-claimed.pdf

http://www.renewablesfirst.co.uk/wind-learning-centre/how-much-do-a-farm-wind-turbines-cost-small-wind-farms-cost/

http://www.renewablesfirst.co.uk/wind-learning-centre/how-much-do-a-farm-wind-turbines-cost-small-wind-farms-cost/

http://www.gamesacorp.com/recursos/doc/productos-servicios/aerogeneradores/catalogo-g9x.pdf

http://www.gamesacorp.com/recursos/doc/productos-servicios/aerogeneradores/catalogo-g9x.pdf

http://www.terra.org/data/cteseccionhe4.pdf

http://konstruir.com/C.T.E/HE-4-Contribucion-solar-minima-de-agua-caliente-sanitaria/index.php

http://konstruir.com/C.T.E/HE-4-Contribucion-solar-minima-de-agua-caliente-sanitaria/index.php

ftp://www.cype.net/documentaciontecnica/isofoton/isoft_mt_isoth_plus.pdf

http://www.clickrenovables.com/blog/como-calcular-una-instalacion-solar-fotovoltaica-en-5-pasos/

http://www.clickrenovables.com/blog/como-calcular-una-instalacion-solar-fotovoltaica-en-5-pasos/

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php

http://www.atersa.com/

http://www.solar-electric.com/deep-cycle-battery-faq.html

http://www.navegar.com/baterias-capacidad-real/

http://deltavolt.pe/energia-renovable/baterias

http://www.teslamotors.com/powerwall

http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn192.html


- 131 -

Grup electrogen

http://www.himoinsa.com/data/datasheets/HIMOINSA%20HGN%20470%20T5%20BIO

%20SP.pdf

Regulador de càrrega

http://jardin-solar.blogspot.com.es/2012/10/para-que-sirve-un-regulador-de-carga.html

Model Schneider Electric Xantrex:

http://www.merkasol.com/WebRoot/StoreLES/Shops/62387086/5151/9FF4/8C73/C96A/C

EFB/C0A8/29B9/F5F6/XANTREX_MPPT_80_600v-2.pdf

Inversor (especificacions)

http://www.technosun.com/es/productos/inversor-conexion-a-red-KOSTAL-PIKO10.1.php

Rectificador (especificacions)

http://www.magna-power.com/files/datasheet/mt/datasheet_mt_6.0.pdf

Corrector ortogràfic:

https://www.softcatala.org/corrector

Annex 2: base dades meteorològiques

http://datosclima.es/Precipisolstad.php

http://www.himoinsa.com/data/datasheets/HIMOINSA%20HGN%20470%20T5%20BIO%20SP.pdf

http://www.himoinsa.com/data/datasheets/HIMOINSA%20HGN%20470%20T5%20BIO%20SP.pdf

http://jardin-solar.blogspot.com.es/2012/10/para-que-sirve-un-regulador-de-carga.html

http://www.merkasol.com/WebRoot/StoreLES/Shops/62387086/5151/9FF4/8C73/C96A/CEFB/C0A8/29B9/F5F6/XANTREX_MPPT_80_600v-2.pdf

http://www.merkasol.com/WebRoot/StoreLES/Shops/62387086/5151/9FF4/8C73/C96A/CEFB/C0A8/29B9/F5F6/XANTREX_MPPT_80_600v-2.pdf

http://www.technosun.com/es/productos/inversor-conexion-a-red-KOSTAL-PIKO10.1.php

http://www.magna-power.com/files/datasheet/mt/datasheet_mt_6.0.pdf

https://www.softcatala.org/corrector

http://datosclima.es/Precipisolstad.php


- 132 -

ANNEX 1:

Càlcul consum


- 133 -

Taula del consum de l’habitatge B en el cas d’estiu entre setmana


- 134 -

Gràfiques B estiu entre setmana

0

200

400

600

800

1000

1200

0:0

0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00

Wh

Hores

B Estiu entre setmana





Percentatge B estiu entre setmana






- 135 -

Taula del consum de l’habitatge A i conjunt en el cas d’estiu entre setmana


- 136 -

Gràfiques A estiu entre setmana

0

500

1000

1500

2000

0:0

0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00

Wh

Hores

A Estiu entre setmana






Percentatge A estiu entre setmana







- 137 -

Gràfiques conjunt estiu entre setmana

0

50

100

150

200

250

3000

:00

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00

kW*h

Conjunt vivendes estiu entre setmana


0

50

100

150

200

250

300

350

400

0:0

0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00

kWh

Hores

Consum estiu entre setmana



- 138 -

Taula del consum de l’habitatge B en el cas d’estiu cap de setmana


- 139 -

Gràfiques B estiu cap de setmana

0

200

400

600

800

1000

1200

Wh

Hores

B Estiu cap de setmana





Percentatge B estiu cap de setmana






- 140 -

Taula del consum de l’habitatge A i conjunt en el cas d’estiu cap de setmana


- 141 -

Gràfiques A estiu cap de setmana

0

500

1000

1500

2000

2500

Wh

Hores

A Estiu cap de setmana






Percentatge A estiu cap de setmana







- 142 -

Gràfiques conjunt estiu cap de setmana

0

500

1000

1500

2000

25000

:00

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00

kWh

Hores

Estiu cap de setmana

A B

0

50

100

150

200

250

300

350

0:0

0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00

kW*h

Conjunt vivendes estiu cap de setmana



- 143 -

0

50

100

150

200

250

300

350kW

h

Hores

Consum estiu cap de setmana



- 144 -

Taula del consum de l’habitatge B en el cas d’hivern cap de setmana


- 145 -

Gràfiques B hivern cap de setmana

0

100

200

300

400

500

600

700

Wh

Hores

B hivern cap de setmana





Percentatge B hivern cap de setmana






- 146 -

Taula del consum de l’habitatge A i conjunt en el cas d’hivern cap de setmana


- 147 -

Gràfiques A hivern cap de setmana

0

200

400

600

800

1000

Wh

Hores

A hivern cap de setmana






Percentatge A hivern cap de setmana







- 148 -

Gràfiques conjunt hivern cap de setmana

0100200300400500600700800900

1000

Wh

Hores

hivern cap de setmana

A B

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

kW*h

Conjunt vivendes hivern cap de setmana



- 149 -

0

50

100

150

200

250

300

kWh

Hores

Consum hivern cap de setmana



- 150 -

Taula del consum de l’habitatge B en el cas d’hivern entre setmana


- 151 -

Gràfiques B hivern entre setmana

0100200300400500600700800900

Wh

Hores

B hivern entre setmana





Percentatge B hivern entre setmana






- 152 -

Taula del consum de l’habitatge A i conjunt en el cas d’hivern entre setmana


- 153 -

Gràfiques A hivern entre setmana

0

200

400

600

800

1000

Wh

Hores

A hivern entre setmana






Percentatge A hivern entre setmana







- 154 -

Gràfiques conjunt hivern entre setmana

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Wh

Hores

Hivern entre setmana

A B

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

kW*h

Conjunt vivendes hivern entre setmana



- 155 -

0

50

100

150

200

250

300

kWh

Hores

Consum hivern entre setmana



- 156 -

ANNEX 2:

Taules Aerogeneradors


- 157 -

Resultats per el aerogenerador ENAIR 160.

ENAIR

160 Primavera - Tardor Estiu Hivern

V

(m/s)

k

W

Proabilit

at

P. gen.

(kW)

Proabilit

at

P. gen.

(kW)

Proabilit

at

P. gen.

(kW)

1 0 0,06307 0,00000 0,08248 0,0000 0,04995 0,0000

2 0 0,09550 0,00000 0,12141 0,0000 0,07707 0,0000

3 0,5 0,11284 0,05642 0,13766 0,0688 0,09358 0,0468

4 1 0,11818 0,11818 0,13679 0,1368 0,10148 0,1015

5 1,8 0,11434 0,20581 0,12424 0,2236 0,10237 0,1843

6 2,5 0,10416 0,26041 0,10521 0,2630 0,09788 0,2447

7 3,5 0,09031 0,31609 0,08401 0,2940 0,08962 0,3137

8 4,5 0,07503 0,33761 0,06369 0,2866 0,07910 0,3559

9 5,5 0,05999 0,32993 0,04607 0,2534 0,06758 0,3717

10 6,5 0,04632 0,30105 0,03191 0,2074 0,05606 0,3644

11 7,5 0,03462 0,25962 0,02122 0,1592 0,04526 0,3395

12 8 0,02509 0,20074 0,01358 0,1086 0,03563 0,2851

13 8 0,01767 0,14135 0,00838 0,0670 0,02739 0,2191

14 8 0,01210 0,09680 0,00499 0,0399 0,02058 0,1646

15 8,1 0,00807 0,06535 0,00287 0,0232 0,01513 0,1225

16 8,2 0,00524 0,04299 0,00160 0,0131 0,01089 0,0893

17 8,2 0,00332 0,02725 0,00086 0,0071 0,00768 0,0630

18 8,3 0,00206 0,01706 0,00045 0,0037 0,00532 0,0441

19 8,4 0,00124 0,01043 0,00023 0,0019 0,00361 0,0303

20 8,4 0,00073 0,00616 0,00011 0,0009 0,00240 0,0202

21 8,5 0,00042 0,00360 0,00005 0,0005 0,00157 0,0134

22 8,6 0,00024 0,00205 0,00002 0,0002 0,00101 0,0087

23 8,7 0,00013 0,00115 0,00001 0,0001 0,00064 0,0056

24 8,8 0,00007 0,00063 0,00000 0,0000 0,00040 0,0035

25 9 0,00004 0,00034 0,00000 0,0000 0,00024 0,0022

Total 2,80101 2,15921 3,39392


- 158 -

I la taula de producció instal·lant 101 aerogeneradors és la següent.

ENAIR 160

Estiu

entre

setmana

Estiu cap

de

setmana

Hivern

entre

setmana

Hivern

cap de

setmana

Producció

bruta

(kWh/dia)

5.233,92 5.233,92 8.226,87 8.226,87

Producció

neta

(kWh/dia)

4.448,83 4.448,83 6.992,84 6.992,84

Demanda

(kWh/dia) 4.032 3.851 3.199 2.832

Demanda

amb cds

(kWh/dia)

4435,2 4236,1 3518,9 3115,2

Energia

sobrant

(kWh/dia)

13,63 212,73 3.473,94 3.877,64


- 159 -

Resultats per el aerogenerador Northwind 100.

Northwind

100 Primavera - Tardor Estiu Hivern

V

(m/s) kW

Proabili

tat

P. gen.

(kW)

Proabili

tat

P. gen.

(kW)

Proabili

tat

P. gen.

(kW)

1 0 0,06307 0,00000 0,08248 0,0000 0,04995 0,0000

2 0 0,09550 0,00000 0,12141 0,0000 0,07707 0,0000

3 0 0,11284 0,00000 0,13766 0,0000 0,09358 0,0000

4 3,7 0,11818 0,43727 0,13679 0,5061 0,10148 0,3755

5 10,5 0,11434 1,20055 0,12424 1,3045 0,10237 1,0749

6 19 0,10416 1,97908 0,10521 1,9990 0,09788 1,8597

7 29,4 0,09031 2,65519 0,08401 2,4698 0,08962 2,6349

8 41 0,07503 3,07604 0,06369 2,6112 0,07910 3,2429

9 54,3 0,05999 3,25732 0,04607 2,5016 0,06758 3,6693

10 66,8 0,04632 3,09387 0,03191 2,1316 0,05606 3,7448

11 77,7 0,03462 2,68964 0,02122 1,6490 0,04526 3,5169

12 86,4 0,02509 2,16796 0,01358 1,1733 0,03563 3,0786

13 92,8 0,01767 1,63961 0,00838 0,7773 0,02739 2,5416

14 97,3 0,01210 1,17734 0,00499 0,4852 0,02058 2,0023

15 100 0,00807 0,80684 0,00287 0,2869 0,01513 1,5129

16

100,

8 0,00524 0,52851 0,00160 0,1610 0,01089 1,0979

17

100,

6 0,00332 0,33430 0,00086 0,0866 0,00768 0,7730

18 99,8 0,00206 0,20514 0,00045 0,0449 0,00532 0,5305

19 99,4 0,00124 0,12343 0,00023 0,0226 0,00361 0,3586

20 98,6 0,00073 0,07227 0,00011 0,0110 0,00240 0,2370

21 97,8 0,00042 0,04136 0,00005 0,0052 0,00157 0,1538

22 97,3 0,00024 0,02323 0,00002 0,0024 0,00101 0,0983

23 97,3 0,00013 0,01283 0,00001 0,0011 0,00064 0,0621

24 98 0,00007 0,00698 0,00000 0,0005 0,00040 0,0388

25 99,7 0,00004 0,00376 0,00000 0,0002 0,00024 0,0241

Total 25,53250 18,23102 32,62862


- 160 -


Northwind100

Estiu

entre

setmana

Estiu

cap de

setmana

Hivern

entre

setmana

Hivern

cap de

setmana

Producció

bruta

(kWh/dia)

5.250,53 5.250,53 9.397,04 9.397,04

Producció

neta

(kWh/dia)

4.462,95 4.462,95 7.987,49 7.987,49

Demanda

(kWh/dia) 4.032 3.851 3.199 2.832

Demanda

amb cds

(kWh/dia)

4435,2 4236,1 3518,9 3115,2

Energia

sobrant

(kWh/dia)

27,75 226,85 4.468,59 4.872,29


- 161 -

Resultats per el aerogenerador NPS 100C-24.

NPS 100C-24 Primavera - Tardor Estiu Hivern

V

(m/s) kW

Proabilita

t

P. gen.

(kW)

Proabilita

t

P. gen.

(kW)

Proabilit

at

P. gen.

(kW)

1 -0,50 0,06307 -0,03153 0,08248 -0,0412 0,04995 -0,0250

2 -0,50 0,09550 -0,04775 0,12141 -0,0607 0,07707 -0,0385

3 1,20 0,11284 0,13541 0,13766 0,1652 0,09358 0,1123

4 7,20 0,11818 0,85091 0,13679 0,9849 0,10148 0,7307

5 14,50 0,11434 1,65790 0,12424 1,8015 0,10237 1,4844

6 24,70 0,10416 2,57281 0,10521 2,5988 0,09788 2,4176

7 37,90 0,09031 3,42284 0,08401 3,1838 0,08962 3,3967

8 58,70 0,07503 4,40398 0,06369 3,7384 0,07910 4,6429

9 74,80 0,05999 4,48706 0,04607 3,4460 0,06758 5,0546

10 85,10 0,04632 3,94144 0,03191 2,7156 0,05606 4,7707

11 90,20 0,03462 3,12233 0,02122 1,9142 0,04526 4,0827

12 94,70 0,02509 2,37622 0,01358 1,2860 0,03563 3,3744

13 95,30 0,01767 1,68378 0,00838 0,7982 0,02739 2,6101

14 95,10 0,01210 1,15072 0,00499 0,4742 0,02058 1,9570

15 94,20 0,00807 0,76005 0,00287 0,2703 0,01513 1,4251

16 92,90 0,00524 0,48709 0,00160 0,1484 0,01089 1,0119

17 91,20 0,00332 0,30306 0,00086 0,0785 0,00768 0,7008

18 88,90 0,00206 0,18274 0,00045 0,0400 0,00532 0,4726

19 87,10 0,00124 0,10816 0,00023 0,0198 0,00361 0,3143

20 84,10 0,00073 0,06164 0,00011 0,0094 0,00240 0,2021

21 81,30 0,00042 0,03439 0,00005 0,0043 0,00157 0,1278

22 78,60 0,00024 0,01876 0,00002 0,0019 0,00101 0,0794

23 76,10 0,00013 0,01003 0,00001 0,0009 0,00064 0,0486

24 74,30 0,00007 0,00529 0,00000 0,0004 0,00040 0,0294

25 71,70 0,00004 0,00270 0,00000 0,0001 0,00024 0,0173

Total 31,70003 23,57891 38,99996


- 162 -


NPS

100C-24

Estiu

entre

setmana

Estiu

cap de

setmana

Hivern

entre

setmana

Hivern

cap de

setmana

Producció

bruta

(kWh/dia)

5.658,94 5.658,94 9.359,99 9.359,99

Producció

neta

(kWh/dia)

4.810,10 4.810,10 7.955,99 7.955,99

Demanda

(kWh/dia) 4.032 3.851 3.199 2.832

Demanda

amb cds

(kWh/dia)

4435,2 4236,1 3518,9 3115,2

Energia

sobrant

(kWh/dia)

374,90 574,00 4.437,09 4.840,79


- 163 -

Resultats per el aerogenerador Enercon E3.

Enercon

E33 Primavera - Tardor Estiu Hivern

V

(m/s) kW

Proabili

tat

P. gen.

(kW)

Proabili

tat

P. gen.

(kW)

Proabili

tat

P. gen.

(kW)

1 0 0,06307 0,00000 0,08248 0,0000 0,04995 0,0000

2 0 0,09550 0,00000 0,12141 0,0000 0,07707 0,0000

3 5 0,11284 0,56422 0,13766 0,6883 0,09358 0,4679

4 13,7 0,11818 1,61910 0,13679 1,8740 0,10148 1,3903

5 30 0,11434 3,43014 0,12424 3,7272 0,10237 3,0711

6 55 0,10416 5,72892 0,10521 5,7867 0,09788 5,3833

7 92 0,09031 8,30875 0,08401 7,7285 0,08962 8,2452

8 138 0,07503 10,35349 0,06369 8,7888 0,07910 10,9153

9 196 0,05999 11,75753 0,04607 9,0296 0,06758 13,2448

10 250 0,04632 11,57885 0,03191 7,9776 0,05606 14,0149

11

292,

8 0,03462 10,13546 0,02122 6,2138 0,04526 13,2530

12 320 0,02509 8,02948 0,01358 4,3457 0,03563 11,4023

13 335 0,01767 5,91884 0,00838 2,8059 0,02739 9,1751

14 335 0,01210 4,05352 0,00499 1,6705 0,02058 6,8938

15 335 0,00807 2,70292 0,00287 0,9612 0,01513 5,0682

16 335 0,00524 1,75645 0,00160 0,5350 0,01089 3,6488

17 335 0,00332 1,11323 0,00086 0,2884 0,00768 2,5742

18 335 0,00206 0,68861 0,00045 0,1506 0,00532 1,7809

19 335 0,00124 0,41598 0,00023 0,0763 0,00361 1,2087

20 335 0,00073 0,24554 0,00011 0,0375 0,00240 0,8052

21 335 0,00042 0,14169 0,00005 0,0179 0,00157 0,5268

22 335 0,00024 0,07997 0,00002 0,0083 0,00101 0,3385

23 335 0,00013 0,04416 0,00001 0,0037 0,00064 0,2138

24 335 0,00007 0,02387 0,00000 0,0016 0,00040 0,1327

25 335 0,00004 0,01263 0,00000 0,0007 0,00024 0,0810

Total 88,70333 62,71794 113,83575


- 164 -


Enercon

E33

Estiu

entre

setmana

Estiu

cap de

setmana

Hivern

entre

setmana

Hivern

cap de

setmana

Producció

bruta

(kWh/dia)

6.020,92 6.020,92 10.928,23 10.928,23

Producció

neta

(kWh/dia)

5.117,78 5.117,78 9.289,00 9.289,00

Demanda

(kWh/dia) 4.032 3.851 3.199 2.832

Demanda

amb cds

(kWh/dia)

4435,2 4236,1 3518,9 3115,2

Energia

sobrant

(kWh/dia)

682,58 881,68 5.770,10 6.173,80


- 165 -

Resultats per el aerogenerador Enercon E48.

Enercon


V

(m/s) kW

Proabil

itat

P. gen.

(kW)

Proabili

tat

P. gen.

(kW)

Proabili

tat

P. gen.

(kW)

1 0 0,06307 0,00000 0,08248 0,0000 0,04995 0,0000

2 0 0,09550 0,00000 0,12141 0,0000 0,07707 0,0000

3 5 0,11284 0,56422 0,13766 0,6883 0,09358 0,4679

4 25 0,11818 2,95456 0,13679 3,4197 0,10148 2,5371

5 60 0,11434 6,86028 0,12424 7,4544 0,10237 6,1422

6 110 0,10416 11,45784 0,10521 11,5734 0,09788 10,7665

7 180 0,09031 16,25625 0,08401 15,1209 0,08962 16,1319

8 275 0,07503 20,63195 0,06369 17,5139 0,07910 21,7514

9 400 0,05999 23,99496 0,04607 18,4277 0,06758 27,0301

10 555 0,04632 25,70504 0,03191 17,7103 0,05606 31,1131

11 671 0,03462 23,22711 0,02122 14,2400 0,04526 30,3716

12 750 0,02509 18,81910 0,01358 10,1851 0,03563 26,7242

13 790 0,01767 13,95785 0,00838 6,6170 0,02739 21,6368

14 810 0,01210 9,80104 0,00499 4,0392 0,02058 16,6685

15 810 0,00807 6,53542 0,00287 2,3240 0,01513 12,2544

16 810 0,00524 4,24694 0,00160 1,2936 0,01089 8,8224

17 810 0,00332 2,69168 0,00086 0,6973 0,00768 6,2243

18 810 0,00206 1,66500 0,00045 0,3642 0,00532 4,3059

19 810 0,00124 1,00581 0,00023 0,1845 0,00361 2,9225

20 810 0,00073 0,59370 0,00011 0,0907 0,00240 1,9469

21 810 0,00042 0,34259 0,00005 0,0433 0,00157 1,2737

22 810 0,00024 0,19335 0,00002 0,0201 0,00101 0,8185

23 810 0,00013 0,10677 0,00001 0,0091 0,00064 0,5169

24 810 0,00007 0,05771 0,00000 0,0040 0,00040 0,3209

25 810 0,00004 0,03054 0,00000 0,0017 0,00024 0,1959

Total 191,69970 132,02243 250,94378


- 166 -


Enercon

E48

Estiu

entre

setmana

Estiu

cap de

setmana

Hivern

entre

setmana

Hivern

cap de

setmana

Producció

bruta

(kWh/dia)

6.337,08 6.337,08 12.045,30 12.045,30

Producció

neta

(kWh/dia)

5.386,52 5.386,52 10.238,51 10.238,51

Demanda

(kWh/dia) 4.032 3.851 3.199 2.832

Demanda

amb cds

(kWh/dia)

4435,2 4236,1 3518,9 3115,2

Energia

sobrant

(kWh/dia)

951,32 1.150,42 6.719,61 7.123,31


- 167 -

Resultats per el aerogenerador Enercon E53

Enercon


V

(m/s) kW

Proabil

itat

P. gen.

(kW)

Proabili

tat

P. gen.

(kW)

Proabili

tat

P. gen.

(kW)

1 0 0,06307 0,00000 0,08248 0,0000 0,04995 0,0000

2 2 0,09550 0,19101 0,12141 0,2428 0,07707 0,1541

3 14 0,11284 1,57982 0,13766 1,9273 0,09358 1,3102

4 38 0,11818 4,49093 0,13679 5,1979 0,10148 3,8564

5 77 0,11434 8,80402 0,12424 9,5665 0,10237 7,8826

6 141 0,10416 14,68687 0,10521 14,8350 0,09788 13,8007

7 228 0,09031 20,59125 0,08401 19,1532 0,08962 20,4337

8 336 0,07503 25,20849 0,06369 21,3988 0,07910 26,5763

9 480 0,05999 28,79396 0,04607 22,1133 0,06758 32,4361

10 645 0,04632 29,87342 0,03191 20,5823 0,05606 36,1585

11 744 0,03462 25,75405 0,02122 15,7893 0,04526 33,6758

12 780 0,02509 19,57186 0,01358 10,5925 0,03563 27,7932

13 810 0,01767 14,31122 0,00838 6,7845 0,02739 22,1845

14 810 0,01210 9,80104 0,00499 4,0392 0,02058 16,6685

15 810 0,00807 6,53542 0,00287 2,3240 0,01513 12,2544

16 810 0,00524 4,24694 0,00160 1,2936 0,01089 8,8224

17 810 0,00332 2,69168 0,00086 0,6973 0,00768 6,2243

18 810 0,00206 1,66500 0,00045 0,3642 0,00532 4,3059

19 810 0,00124 1,00581 0,00023 0,1845 0,00361 2,9225

20 810 0,00073 0,59370 0,00011 0,0907 0,00240 1,9469

21 810 0,00042 0,34259 0,00005 0,0433 0,00157 1,2737

22 810 0,00024 0,19335 0,00002 0,0201 0,00101 0,8185

23 810 0,00013 0,10677 0,00001 0,0091 0,00064 0,5169

24 810 0,00007 0,05771 0,00000 0,0040 0,00040 0,3209

25 810 0,00004 0,03054 0,00000 0,0017 0,00024 0,1959

Total 221,12744 157,25489 282,53301


- 168 -

I la taula de producció instal·lant 2 aerogeneradors.

Enercon

E53

Estiu

entre

setmana

Estiu

cap de

setmana

Hivern

entre

setmana

Hivern

cap de

setmana

Producció

bruta

(kWh/dia)

7.548,23 7.548,23 13.561,58 13.561,58

Producció

neta

(kWh/dia)

6.416,00 6.416,00 11.527,35 11.527,35

Demanda

(kWh/dia) 4.032 3.851 3.199 2.832

Demanda

amb cds

(kWh/dia)

4435,2 4236,1 3518,9 3115,2

Energia

sobrant

(kWh/dia)

1.980,80 2.179,90 8.008,45 8.412,15


- 169 -

ANNEX 3:

Informe càlcul panells solars tèrmics


- 170 -


- 171 -

- 172 -

ANNEX 4:

Base dades meteorològiques


- 173 -

FECHA

Horas

Sol:

Veloc,

Media

(Km/h) FECHA

Horas

Sol:

Veloc,

Media

(Km/h) FECHA

Horas

Sol:

Veloc,

Media

(Km/h)

01/01/2011 0,00 5,04 03/05/2011 10 7,92 02/09/2011 5,6 9

02/01/2011 8,00 6,12 04/05/2011 12,2 10,08 03/09/2011 2,2 9

03/01/2011 8,50 6,84 05/05/2011 6,6 6,84 04/09/2011 10,4 11,16

04/01/2011 6,40 9 06/05/2011 8,8 15,12 05/09/2011 7,4 11,88

05/01/2011 0,60 2,88 07/05/2011 0 18 06/09/2011 10,2 10,08

06/01/2011 0,00 1,08 08/05/2011 9,5 6,84 07/09/2011 10,2 12,96

07/01/2011 4,80 5,04 09/05/2011 10,2 6,84 08/09/2011 11,1 6,12

08/01/2011 8,10 3,96 10/05/2011 7 7,92 09/09/2011 7,5 7,92

09/01/2011 5,70 12,96 11/05/2011 12,4 7,92 10/09/2011 9,6 10,08

10/01/2011 8,10 11,88 12/05/2011 6,1 6,84 11/09/2011 4,1 5,04

11/01/2011 7,10 24,12 13/05/2011 10,9 9 12/09/2011 6,7 10,08

12/01/2011 7,60 6,84 14/05/2011 9,1 7,92 13/09/2011 10,4 10,08

13/01/2011 8,70 6,12 15/05/2011 13,1 24,12 14/09/2011 10,9 7,92

14/01/2011 8,50 3,96 16/05/2011 12,7 11,88 15/09/2011 10,7 7,92

15/01/2011 8,60 9 17/05/2011 11 11,16 16/09/2011 8,1 10,08

16/01/2011 0,00 6,12 18/05/2011 11 7,92 17/09/2011 4,5 10,08

17/01/2011 5,80 6,12 19/05/2011 7,8 11,16 18/09/2011 2,5 20,16

18/01/2011 6,30 3,96 20/05/2011 12,7 9 19/09/2011 10,7 21,96

19/01/2011 3,90 5,04 21/05/2011 12,1 9 20/09/2011 11,1 6,12

20/01/2011 4,80 5,04 22/05/2011 12,1 7,92 21/09/2011 6,1 11,16

21/01/2011 9,10 15,84 23/05/2011 13,1 6,84 22/09/2011 10 9

22/01/2011 9,00 9 24/05/2011 12,6 11,88 23/09/2011 4 11,88

23/01/2011 8,80 2,16 25/05/2011 11,7 0 24/09/2011 2,3 2,88

24/01/2011 8,80 2,16 26/05/2011 8,2 11,88 25/09/2011 10,7 6,84

25/01/2011 9,10 2,88 27/05/2011 1,3 9 26/09/2011 10,7 7,92

26/01/2011 8,30 2,16 28/05/2011 3,9 9 27/09/2011 10,5 6,84

27/01/2011 0,00 15,12 29/05/2011 3,3 10,08 28/09/2011 10,1 9

28/01/2011 0,00 11,16 30/05/2011 4,3 6,84 29/09/2011 9,2 11,16

29/01/2011 5,70 16,92 31/05/2011 1,1 9 30/09/2011 2,3 0

30/01/2011 2,50 6,84 01/06/2011 11 18 01/10/2011 9,5 9

31/01/2011 3,40 10,08 02/06/2011 3,9 7,92 02/10/2011 10,3 10,08

01/02/2011 9,10 14,04 03/06/2011 1,1 9 03/10/2011 10,5 6,12

02/02/2011 9,50 16,92 04/06/2011 6,2 7,92 04/10/2011 10,5 10,08

03/02/2011 6,70 6,84 05/06/2011 1 10,08 05/10/2011 10,5 9

04/02/2011 9,40 1,08 06/06/2011 5,9 9 06/10/2011 7,2 0

05/02/2011 9,50 5,04 07/06/2011 2,9 9 07/10/2011 6,2 28,08

06/02/2011 9,30 5,04 08/06/2011 7 11,88 08/10/2011 9,5 20,88

07/02/2011 8,00 6,84 09/06/2011 7,3 11,16 09/10/2011 10,6 9

08/02/2011 4,20 9 10/06/2011 3,6 11,88 10/10/2011 10,6 7,92

09/02/2011 5,60 9 11/06/2011 8,2 11,16 11/10/2011 10,5 5,04

10/02/2011 3,90 10,08 12/06/2011 6,7 9 12/10/2011 10,5 7,92


- 174 -

11/02/2011 2,70 6,12 13/06/2011 1,2 9 13/10/2011 10,4 6,84

12/02/2011 8,80 6,12 14/06/2011 13,3 11,16 14/10/2011 5,5 9

13/02/2011 6,70 6,84 15/06/2011 12,5 7,92 15/10/2011 1,5 11,16

14/02/2011 5,80 11,88 16/06/2011 7,8 7,92 16/10/2011 7,5 7,92

15/02/2011 0,00 3,96 17/06/2011 9,6 9 17/10/2011 6,7 11,16

16/02/2011 7,90 6,84 18/06/2011 9,2 11,16 18/10/2011 9,5 12,96

17/02/2011 2,10 9 19/06/2011 7,1 9 19/10/2011 6,9 11,88

18/02/2011 9,90 14,04 20/06/2011 5,5 10,08 20/10/2011 7,5 14,04

19/02/2011 4,50 11,88 21/06/2011 6,3 6,84 21/10/2011 0,3 7,92

20/02/2011 9,50 7,92 22/06/2011 11,6 7,92 22/10/2011 6,9 7,92

21/02/2011 5,30 19,08 23/06/2011 9,2 9 23/10/2011 7,0 0

22/02/2011 6,00 34,92 24/06/2011 12,1 15,12 24/10/2011 0,4 9

23/02/2011 6,20 6,84 25/06/2011 10,2 10,08 25/10/2011 9,9 15,12

24/02/2011 8,50 7,92 26/06/2011 14 6,84 26/10/2011 6,7 11,88

25/02/2011 9,80 9 27/06/2011 12,2 6,84 27/10/2011 0 9

26/02/2011 1,80 9 28/06/2011 12,9 6,84 28/10/2011 0,3 14,04

27/02/2011 8,10 19,08 29/06/2011 9,2 14,04 29/10/2011 0,3 7,92

28/02/2011 3,70 3,96 30/06/2011 10,3 11,16 30/10/2011 6 5,04

01/03/2011 6,00 0 01/07/2011 12,3 10,08 31/10/2011 4,3 7,92

02/03/2011 3,40 9 02/07/2011 7,1 11,16 01/11/2011 3,7 7,92

03/03/2011 0,00 11,16 03/07/2011 4 11,16 02/11/2011 0,9 12,96

04/03/2011 3,00 16,92 04/07/2011 8,6 5,04 03/11/2011 0,1 9

05/03/2011 9,30 11,16 05/07/2011 11,3 11,16 04/11/2011 0 3,96

06/03/2011 10,40 7,92 06/07/2011 11,3 10,08 05/11/2011 2,4 2,88

07/03/2011 10,30 11,16 07/07/2011 11,5 9 06/11/2011 0 21,96

08/03/2011 0,70 20,88 08/07/2011 12,7 16,92 07/11/2011 8 10,08

09/03/2011 1,70 6,12 09/07/2011 7 7,92 08/11/2011 7,2 3,96

10/03/2011 10,00 0 10/07/2011 12,3 6,84 09/11/2011 8,6 3,96

11/03/2011 2,80 15,12 11/07/2011 12 9 10/11/2011 7,5 6,12

12/03/2011 0,00 15,84 12/07/2011 0 10,08 11/11/2011 6,7 6,12

13/03/2011 9,60 6,12 13/07/2011 13,3 32,04 12/11/2011 6 6,12

14/03/2011 0,00 18 14/07/2011 9,7 14,04 13/11/2011 3,3 11,16

15/03/2011 0,00 15,12 15/07/2011 12,5 12,96 14/11/2011 1,4 15,84

16/03/2011 2,40 20,16 16/07/2011 5,8 9 15/11/2011 0 7,92

17/03/2011 4,90 21,96 17/07/2011 7 12,96 16/11/2011 2,1 7,92

18/03/2011 8,20 0 18/07/2011 7,5 15,12 17/11/2011 0,3 2,88

19/03/2011 6,30 0 19/07/2011 11 33,12 18/11/2011 3 7,92

20/03/2011 6,70 6,84 20/07/2011 13,8 12,96 19/11/2011 0,1 10,08

21/03/2011 7,20 6,84 21/07/2011 10,9 10,08 20/11/2011 2,1 12,96

22/03/2011 3,00 15,12 22/07/2011 2,2 5,04 21/11/2011 1,2 12,96

23/03/2011 10,20 19,08 23/07/2011 9,1 12,96 22/11/2011 0 14,04

24/03/2011 6,10 15,84 24/07/2011 8,9 12,96 23/11/2011 8,7 2,88

25/03/2011 7,30 6,84 25/07/2011 10 15,84 24/11/2011 8,4 3,96

26/03/2011 0,90 7,92 26/07/2011 7,3 6,12 25/11/2011 8,8 6,84


- 175 -

27/03/2011 6,60 15,12 27/07/2011 7,6 11,16 26/11/2011 8,6 6,84

28/03/2011 10,60 16,92 28/07/2011 11,7 12,96 27/11/2011 5,6 9

29/03/2011 6,20 11,88 29/07/2011 2,7 10,08 28/11/2011 5,4 9

30/03/2011 6,80 2,16 30/07/2011 8,7 12,96 29/11/2011 6,4 5,04

31/03/2011 10,30 6,12 31/07/2011 6,6 14,04 30/11/2011 8,5 5,04

01/04/2011 11,30 9 01/08/2011 1,2 7,92 01/12/2011 8,2 9

02/04/2011 10,50 6,84 02/08/2011 7,8 11,88 02/12/2011 2,2 9

03/04/2011 0,00 7,92 03/08/2011 10 10,08 03/12/2011 6,7 11,16

04/04/2011 8,60 6,12 04/08/2011 12,1 10,08 04/12/2011 7,8 10,08

05/04/2011 11,10 11,16 05/08/2011 0,6 9 05/12/2011 5,8 11,88

06/04/2011 11,30 2,88 06/08/2011 4,9 10,08 06/12/2011 8,4 14,04

07/04/2011 10,80 6,84 07/08/2011 4,5 10,08 07/12/2011 8,6 15,12

08/04/2011 11,80 6,84 08/08/2011 9,5 14,04 08/12/2011 8,4 2,16

09/04/2011 11,00 6,84 09/08/2011 12,8 18 09/12/2011 2,8 5,04

10/04/2011 10,40 24,84 10/08/2011 11,8 11,16 10/12/2011 6,4 5,04

11/04/2011 9,70 7,92 11/08/2011 3,6 10,08 11/12/2011 5,4 6,84

12/04/2011 11,10 12,96 12/08/2011 5,6 9 12/12/2011 3,7 6,84

13/04/2011 1,60 10,08 13/08/2011 8 6,84 13/12/2011 4,7 20,16

14/04/2011 2,60 9 14/08/2011 10,1 7,92 14/12/2011 1,5 11,88

15/04/2011 10,80 9 15/08/2011 10,6 7,92 15/12/2011 5,0 18

16/04/2011 8,50 10,08 16/08/2011 12 7,92 16/12/2011 1,6 19,08

17/04/2011 11,80 11,16 17/08/2011 10,7 11,16 17/12/2011 6,5 24,84

18/04/2011 10,90 11,16 18/08/2011 5,9 10,08 18/12/2011 7,0 18

19/04/2011 2,40 9 19/08/2011 11,5 6,84 19/12/2011 7,7 19,08

20/04/2011 5,50 15,84 20/08/2011 11,7 6,84 20/12/2011 5,6 12,96

21/04/2011 0,70 21,96 21/08/2011 11,8 6,84 21/12/2011 1,4 24,84

22/04/2011 0,00 5,04 22/08/2011 9,4 9 22/12/2011 6,5 24,84

23/04/2011 3,70 6,12 23/08/2011 10,8 11,88 23/12/2011 8,5 2,88

24/04/2011 1,10 11,88 24/08/2011 5,1 6,12 24/12/2011 7,9 14,04

25/04/2011 0,20 5,04 25/08/2011 6,9 9 25/12/2011 7,5 5,04

26/04/2011 5,60 12,96 26/08/2011 9,7 15,84 26/12/2011 7,9 6,84

27/04/2011 11,80 6,84 27/08/2011 12,1 18 27/12/2011 2,7 18

28/04/2011 8,20 6,12 28/08/2011 4,9 12,96 28/12/2011 8,4 6,12

29/04/2011 2,00 11,16 29/08/2011 2,5 9 29/12/2011 7,7 10,08

30/04/2011 9,10 6,84 30/08/2011 8,3 10,08 30/12/2011 7,1 29,16

01/05/2011 7,20 6,84 31/08/2011 4,7 10,08 31/12/2011 7,6 11,88

02/05/2011 2,50 7,92 01/09/2011 8 7,92

urbanització energèticament...

Documents