Estudio de la eficiencia energética de sistemas fotovoltaicos para contribuir a la implantación de edificios de cero emisiones (ZEB)

Abstract

És imperiosa la necessitat de reduir els gasos d'efecte d'hivernacle, com els majors responsables de l'escalfament global del planeta i canvi climàtic. Els edificis tenen una incidència de l'ordre del 40% del consum d'energia de la UE que suposa el 36% d'emissions i una part important d'elles provenen del sector residencial i hoteler. Per la qual cosa és necessari conèixer i tenir referències per a aconseguir que els edificis generin zero emissions (ZEB), en els quals els sistemes d'energies renovables juguen un paper molt important per a aconseguir aquest repte. A través d'anàlisi de l'estat de l'art i de diversos casos reals, s'ha estudiat la problemàtica i cerca de solucions per a aconseguir els objectius. Després de considerar la conjuntura sobre les emissions i els consums energètics. Es determina en primer lloc que l'energia solar fotovoltaica és el principal sistema a implantar de manera viable en els edificis, es tracta d'una tecnologia fàcilment replicable, madura, que progressivament augmenta la seva eficiència i redueix costos econòmics, es pot hibridar amb altres sistemes estudiats com les bombes de calor aerotèrmiques o geotèrmiques i elements consumidors d'energia del propi edifici, emmagatzemar o injectar a xarxa. No obstant això, convé conèixer les limitacions dels mòduls fotovoltaics, com la seva intermitència i les pèrdues d'eficiència, que són claus per a una correcta simulació i el disseny òptim dels inversors, per la qual cosa s'han analitzat i verificat en casos reals monitorats. Així mateix, s'han estudiat altres fonts renovables combinables amb la fotovoltaica com l'energia eòlica, biomassa, geotèrmia, energia solar tèrmica; així com possibles mitjans per al seu magatzematge que contribuirà a aconseguir que els edificis siguin eficients i ZEB. Paraules clau: EPBD, edificis zero emissions ZEB, pèrdues fotovoltaiques, eficiència PR, temperatura mòduls FV, dimensionament inversor, clipping, geotèrmia, biomassa, eòlica.

Es imperiosa la necesidad de reducir los gases de efecto invernadero, como los mayores responsables del calentamiento global del planeta y cambio climático. Los edificios tienen una incidencia del orden del 40% del consumo de energía de la UE que supone el 36% de emisiones y una parte importante de ellas provienen del sector residencial y hotelero. Por lo que es necesario conocer y tener referencias para conseguir que los edificios generen cero emisiones (ZEB), en los que los sistemas de energías renovables juegan un papel muy importante para alcanzar este reto. A través de análisis del estado del arte y de diversos casos reales, se ha estudiado la problemática y búsqueda de soluciones para conseguir los objetivos. Después de considerar la coyuntura de las emisiones y los consumos energéticos. Se determina en primer lugar que la energía solar fotovoltaica es el principal sistema a implantar de manera viable en los edificios, se trata de una tecnología fácilmente replicable, madura, que progresivamente aumenta su eficiencia y reduce costes económicos, se puede hibridar con otros sistemas estudiados como las bombas de calor aerotérmicas o geotérmicas y elementos consumidores de energía del propio edificio, almacenar o inyectar a red. No obstante, conviene conocer las limitaciones de los módulos fotovoltaicos, como su intermitencia y las pérdidas de eficiencia que son claves para una correcta simulación y el diseño óptimo de los inversores, por lo que se han analizado y verificado en casos reales monitorizados. Asimismo, se han estudiado otras fuentes renovables combinables con la fotovoltaica como la energía eólica, biomasa, geotermia, energía solar térmica; así como posibles medios para su almacenaje contribuirá a conseguir que los edificios sean eficientes y ZEB.

There is an urgent need to reduce greenhouse gases, which are the main causes of global warming and climate change. Buildings account for around 40% of energy consumption in the EU, which represents 36% of emissions, and a significant part of these emissions come from the residential and hotel sector. Therefore, it is necessary to know and have references to achieve zero emission buildings (ZEB), in which renewable energy systems have a very important role to play in order to reach this challenge. By analyzing the state of the art and several real cases, it has been studied the problems and the search for solutions to accomplish the objectives. After considering the situation of emissions and energy consumption. Firstly, it is determined that photovoltaic solar energy is the main system to be implemented in a viable way in buildings, it is an easily replicable, mature technology, which progressively increases its efficiency and reduces economic costs, it can be hybridized with other systems studied such as aerothermal or geothermal heat pumps and energy consuming elements of the building itself, stored or injected into the grid. However, it is important to know the limitations of the photovoltaic modules, such as their intermittency and efficiency losses, which are key to a correct simulation and optimal design of the inverters, so they have been analyzed and verified in real monitored cases. Other renewable sources that can be combined with photovoltaic energy, such as wind energy, biomass, geothermal energy, solar thermal energy, as well as possible storage, have also been studied, which will contribute to making buildings efficient and ZEB.