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Category: Eléctrica

El sol es la mayor fuente de energía para nuestro planeta y, por ello, las tecnologías para convertirla en electricidad son una gran fuente de debates. Este debate se divide mayoritariamente entre los partidarios de el uso de la tecnología solar fotovoltaica y los de la tecnología solar térmica.

Así pues vamos a valorar las eficiencias de cada uno de los sistemas:

La tecnología solar fotovoltaica es usada comúnmente en zonas aisladas aunque se han efectuado grandes instalaciones de generación. La energía fotovoltaica se basa en atrapar la radiación solar mediante semiconductores que producen un diferencia de tensión provocando un flujo de corriente.

P.fotovoltaica

Variabilidad en la producción de un panel fotovoltaico

Este corriente es continuo, a diferencia del de la red que es sinusoidal trifásico. Debido a esto se ha de aplicar electrónica de potencia, con sus respectivas perdidas, para adaptarlo a la señal sinusoidal, aún así esta señal siempre perturba la red y causa armónicos. Además como la energía solar sufre cambios bruscos en su radiación debido a la interferencia de las nubes las perturbaciones en la red y su control se hacen altamente complicados.

Onda sinusoidal con armonicos

EnSights (ondas sinusoidales con armonicos)

Hace un año el grupo Caltech descubrió una estructura de captación capaz de obtener rendimientos del 80% con algunos longitudes de frecuencia[1], lo cual no quiere decir que su rendimiento global llegue al 80%, pero podría suponer llegar a eficiencias del 40-50 %.

Colectores de la radiación

En cuanto a la tecnología solar térmica, esta ha evolucionado estos últimos años hacía la concentración de la energía en torres o bien en largos tubos. Generalmente, en este proceso primero se calentaba un fluido, normalmente agua, y se llevaba a la turbina donde se disipaba su energía y volvía a iniciar el ciclo.

 Con el proceso anterior de noche no se podía trabajar de noche,  así, en Granada (España)[2] se desarrollo otro sistema en el que la energía del agua se intercambiaba en un tanque de sales  aislado térmicamente y de ahí se volvía a calentar otro fluido mediante intercambio de energía hasta la turbina. Con este proceso se ha conseguido que la energía solar térmica en países en latitudes alejadas de los hemisferios se pueda producir energía durante la noche y reducir la variabilidad del sistema. Aún así el rendimiento del sistema suele siempre ser de un 30-50% aproximadamente, aunque descargando una señal a la red totalmente sinusoidal.

Así se puede concluir que de momento la tecnología más fácilmente de implementar es la térmica ya que tiene una variabilidad menor y no provoca grandes perturbaciones en la red. Aunque en un futuro con baterías de almacenamiento de alto rendimiento y más eficientes técnicas de control la fotovoltaica es muy posible que se imponga debido a su mayor eficiencia.

[1] Caltech

[2] Scientific American

Estos últimos días se ha aprobado en el parlamento un cambio completo del alumbrado público. Con esta medida se pretende reducir el consumo energético. Pero, ¿Cuál es el método más eficiente y más viable economicamente con el cual reconstruir nuestro alumbrado?

Definamos primero los tipos basicos de elementos para iluminación:

- Una lámpara incandescente se basa en el efecto Joule, donde se coloca un hilo con una alta resistencia que se calienta. Su vida útil es la más corta de los tres tipos de lámparas, unas 1.000 horas.

El trabajo efectuado por la energía eléctrica absorbida se distribuye: un 15% en luz visible, un 25% en energía calorífica y el resto en radiación no perceptible (ultravioleta o infrarroja) que acaba convirtiéndose en calor.

Su luminosidad suele ser entre 12 y 18 lm/W ( un lm = lumen equivale al flujo de luz producido por una candela).

Su mayor ventaja es que tienen un flujo continuo de luz.

- Una lámpara fluorescente en cambio  tiene una vida útil mucho mayor a la incandescente (entre 5.000 y 15.000 horas). El sistema se basa en un tubo con partículas de mercurio y fosforo que mediante dos electrodos son excitados y se logra que haya circulación de electrones.

Este sistema no ofrece un flujo de luz continuo y si no se usan sistemas trifásicos  puede provocar problemas ( dolor de cabeza, migraña, etc). En este caso la luminosidad oscila entre 50 y 90 lm/W.

- Las lámparas LED son muy semejantes a las fluorescentes, aunque  su vida útil es más prolongada, unas 20.000-40.000 horas con alta luminosidad y 50.000-100.000 con luminosidad normal.

Su luminosidad suele ser cercano a los 60 y 70 lm/W.

El LED también se diferencia porque su luz no oscila  como en el caso de una lámpara fluorescente, aunque en el caso del LED se debe conectar a una fuente de corriente continua, lo cual aumenta su coste de instalación.

Después de ver estos datos, se puede descartar la lámpara incandescente de la lista de opciones viables, así pues ahora valoraremos el aspecto económico de las fluorescentes y las LED. Vamos a plantear una generalización de cada uno para una iluminación de 13.000 lúmenes (lo común para uso en las calles).

L. de LEDs

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Un precio medio de 500€ por 130 W de potencia**

Vida útil entre 100.000 – 150.000 horas

Un flujo de luz de unos 13.000 lm

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L. fluorescente

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Un precio medio de 60€ por 150 W de potencia

Vida útil entre 60.000 – 100.000 horas

Un flujo de luz de unos 13.000 lm (85 lm/W)

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Ahora que tenemos los datos podemos calcular su rendimiento económico. Supondremos el caso más favorable para la L. de LEDs y del fluorescente y una duración del trabajo de las dos lámparas de 300.000 horas (con sus substituciones).

L. de LEDs:             2 x 500 €       +    300.000 horas  x 130 W x   Precio electricidad

L. fluorescente:      3 x 60 €        +    300.000 horas  x 150 W x  Precio electricidad

En este caso, para que no fuese eficiente la inversión en las L. de LEDs el precio de la electricidad debería ser inferior a  0,136 €/KWh.

Actualmente el precio de la electricidad es de unos 0,135 €/KWh, como se puede deducir de la tendència en la tabla adjunta. Pero suponiendo que el precio de la electricidad va ir en aumento durante los próximos años debido a la reducción de la producción petrolífera, se podría decir que invertir en L. de LEDs sería una buena inversión.

*Para ver diversos tipos de lámparas LED con sus características y precios os recomiendo ver:

http://www.myledlightingguide.com/pdf/MyLEDLightingGuide.pdf

**Aquí podéis ver el precio de las lámparas de LED para alumbrado público para importación hacia España:

http://www.juncoop.com/pdf/prices/Tarifa%20LED%20Alumbrado%20Publico%20ES%20USD.pdf