annex 1 inventari de tecnologies - caib.es...conselleria de comerç, indústria i energia >...

Annex 1.- Inventari detecnologies eficients

Maig 2005

Direcció General d’EnergiaDirecció General d’Energia

Conselleria de Comerç, Indústria i Energia > Direcció General d’Energia 2

Índex1 Resum del inventari de tecnologies ...............................................................................4

2 Producció d’energia........................................................................................................5

2.1. Microturbines de gas ..................................................................................................5

2.1.1. Descripció...........................................................................................................5

2.1.2. Avantatges energètics i ambientals ...................................................................6

2.1.3. Aplicacions .........................................................................................................7

2.2. Motors Alternatius de Combustió Interna (MACI) de gas..........................................8

2.2.1. Descripció...........................................................................................................8

2.2.2. Avantatges energètics i ambientals ...................................................................9

2.2.3. Aplicacions .......................................................................................................10

2.3. Solar fotovoltaica......................................................................................................11

2.3.1. Descripció.........................................................................................................11

2.3.2. Avantatges energètics i ambientals .................................................................13

2.3.3. Aplicacions .......................................................................................................14

3 Climatizació (Calefacció i refrigeració) ........................................................................15

3.1. Bomba de calor ........................................................................................................15

3.1.1. Descripció.........................................................................................................15


3.1.3. Aplicacions .......................................................................................................17

3.1.4. Com estalviar energia en climatització ............................................................17

3.2. Refrigeració per absorció.........................................................................................20

3.2.1. Descripció.........................................................................................................20


3.2.3. Aplicacions .......................................................................................................23

3.3. Refrigeració per adsorció.........................................................................................24

3.3.1. Descripció.........................................................................................................24


3.3.3. Aplicacions .......................................................................................................24

3.4. Calderes de condensació ........................................................................................25

3.4.1. Descripció.........................................................................................................25


3.4.3. Aplicacions .......................................................................................................26

4 Producció d’ACS..........................................................................................................27

4.1. Solar tèrmica de baixa temperatura.........................................................................27


4.1.1. Descripció.........................................................................................................27


4.1.3. Aplicacions .......................................................................................................29

5 Transport eficient..........................................................................................................30

5.1. Biocombustibles .......................................................................................................30

5.1.1. Descripció.........................................................................................................30

5.1.2. Avantatges energètiques i ambientals .............................................................31

5.1.3. Aplicacions .......................................................................................................31

5.2. Vehicles híbrids ........................................................................................................32

5.2.1. Descripció.........................................................................................................32


5.2.3. Aplicacions .......................................................................................................33

5.3. Vehicles d’hidrogen..................................................................................................34

5.3.1. Descripció.........................................................................................................34


5.3.3. Aplicacions .......................................................................................................35

5.4. Vehicle elèctric .........................................................................................................36

5.4.1. Descripció.........................................................................................................36


5.4.3. Aplicacions .......................................................................................................37

6 Enllumenat....................................................................................................................39

6.1. Enllumenat d’interiors...............................................................................................39

6.1.1. Làmpades.........................................................................................................39

6.1.2. Equips auxiliars: Balasts electrònics ...............................................................40

6.2. Enllumenat públic .....................................................................................................40

6.2.1. Làmpades.........................................................................................................41

6.2.2. Equips auxiliars ................................................................................................43

7 Bibliografia....................................................................................................................45


1 Resum del inventari de tecnologies

Inventari de tecnologies per sectors

Tipus detecnologia Turístic Comercial Residencial Transport Administració Pública

Generaciód’energia

? Microturbines de gas? Motors alternatius de

combustió interna? Energia solar fotovoltàica

? Microturbines de gas? Motors alternatius de combustió

interna? Energia solar fotovoltàica

? Nous combustibles:Biocarburats

? Vehicles híbrids? Vehicles elèctrics? Vehicles d’hidrogen

? Microturbines de gas? Motors alternatius de combustió

interna? Energia solar fotovoltàica

Climatització

? Calefacció- Calderes de condensació- Bomba de calor a gas- Energia solar tèrmica

? Refrigeració- Refrigeració per adsorció- Refrigeració per absorció

- Bomba de calor a gas










Producciód’ACS ? Energia Solar tèrmica ? Energia Solar tèrmica ? Energia Solar tèrmica

Il·luminació

? Equips:- Làmpades compactes de

baix consum- Balastos electrònics- Etc.

? Regulació i control:- Rellotges horaris- Reguladors de freqüència- Detectors de presència

- Etc.

? Equips:- Làmpades compactes de

baix consum- Balastos electrònics- Etc.

? Regulació i control:- Sondes- Rellotges horaris- Reguladors de freqüència

- Detectors de presència- Etc.

? Equips:- Làmpades compactes de baix

consum- Balastos electrònics- Etc.

? Regulació i control:- Sondes- Rellotges horaris- Reguladors de freqüència

- Detectors de presència- Etc.

? Il·luminació:- Làmpades compactes de baix

consum- Làmpades de vapor de sodi- Balastos electrònics- Lluminàries eficients- Diodes LEDs

? Regulació i control:- Rellotges horaris

- Reguladors de freqüència- Etc.


1.Generador 7. Regenerador

2. Entrada d’aire 8. Gas a caldera

3. Compressor 9. Caldera de recuperació

4. Aire al regenerador 10. Gasos d’escapament

5. Cambra de combustió 11, Sortida d’aigua calent

6. Turbina 12. Entrada d’aigua

1.Generador 7. Regenerador

2. Entrada d’aire 8. Gas a caldera

3. Compressor 9. Caldera de recuperació

4. Aire al regenerador 10. Gasos d’escapament

5. Cambra de combustió 11, Sortida d’aigua calent

6. Turbina 12. Entrada d’aigua

2 Producció d’energia

2.1. Microturbines de gas

2.1.1. Descripció

Les microturbines de gas, són turbines de combustió de petit tamany, amb potències que

actualment es situen entre 28 i 200 kW. Estan dotades de generadors d’alta velocitat de

imant permanent que poden girar a la mateixa velocitat que las turbina de gas, amb lo

qual poden acoblar-se directament a les mateixes sense necessitat de disposar d’un

sistema de caixa de canvis.

Figura 1. Diagrama amb la indicació dels components principals d’una microturbina de

gas.

Las microturbines, poden classificar-se per la seva configuració en:

? Eix simple o eix doble. La configuració en un sol eix, permet reduir els costos de

producció i té un manteniment més fàcil.


? Cicle simple o amb regeneració. En les de cicle simple, es barreja l’aire

comprimit amb el combustible i es realitza la combustió sota condicions de pressió

constant. Les unitats de cicle regeneratiu usen un bescanviador de calor amb el fi

de recuperar calor de la corrent de sortiuda de la turbina i transferir-lo a la corrent

d’entrada de l’aire. El fet de combinar les microturbines amb equips de

recuperació d’energia, per a la seva transferència a l’aire de combustió, fa que

amb aquests sistemes es pugui arribar a doblar l’eficiència elèctrica de la

microturbina.

2.1.2. Avantatges energètics i ambientals

L’ús de les microturbines, ofereix un gran nombre d’avantatges, en comparació amb

altres tecnologies de producció d’energia a petita escala, com poden ser els motors de

gas natural, principalment:

? Menor numero de parts mòbils, únicament l’eix de la microturbina. Aixo implica un

baix manteniment i a més en alguns equipes no existeix consum d’oli lubricant

? Reduït pes i dimensions. Un sistema similar de producció d’energia elèctrica i

aigua calenta amb un motor a gas de pistons d’uns 40 kW de potencia elèctrica

pesa més de 2000 kg en front als 700 kg del sistema de microturbina de gas. Les

dimensions externes són similars en ambdós casos.

? Energia tèrmica recuperable en una sola corrent. A diferència dels motors a pistó,

les turbines de gas concentren el calor excedent en una sola corrent a alta

temperatura amb el que es simplifica la instal·lació. Els gasos d’escapament de

les microturbines de gas son generalment d’alta qualitat, donat que es troben a

alta temperatura i lliures d’olis. Això els converteix en un sistema ideal per a

combinar amb equips de refrigeració por absorció d’alta eficiència (doble efecte,

cicles GAX, etc.) per a la producció de fred i també per a aplicacions en els

hivernacles de horticultura a on es precisa un subministrament de calor i CO2 amb

un baix nivell d’hidrocarburs. La eficiència de aquests sistemes pot ser molt

elevada, i per tant, molt atractiva per als casos en que a més de la demanda

elèctrica existeix una demanda en climatització molt important.


2.1.3. Aplicacions

Las microturbines de gas poden aplicar-se en diferents sectors. A continuació,

s’enumeren algunes de aquestes aplicacions:

? Microcogeneració. Els sistemes de microcogeneración, són sistemes de

cogeneració de baixa potència, amb els quals, es pot generar energia elèctrica,

produir aigua calenta, vapor o refrigeració activada tèrmicament.

? Vehicles de transport. Les microturbines en vehicles híbrids permet, entre altres

avantatges, recarregar les bateries dels vehicles incrementant la seva autonomia i

capacitat de càrrega. Per això s’utilitza una versió de microturbina amb generador

de corrent contínua.

? Aplicació directa del calor. Esta aplicación consiste en la utilización directa del

calor contenido en los gases de escape para diversas aplicaciones, entre las que

se prevén como más destacadas las siguientes:

- Accionament d’equips de refrigeració per absorció de flama directa amb o

sense postcombustió.

- Calefacció en hivernacles..

- Regeneració de desecants en equips de deshumidificació.

- Processos de assecat, afavorits per l’alta temperatura dels gasos de

escapament.

? Valorització energètica. Les microturbines també s’estan aplicant per a la

valorització energètica de productes susceptibles de ser empleats com

combustible, com per exemple, en la combustió de gas de baix poder calorífic com

el biogàs que es genera en abocadors, depuradores de aigües residuals, etc.

Figura 2. Valorització de biogás amb microturbines de gas. Font: Capstone


2.2. Motors Alternatius de Combustió Interna (MACI) de

gas

2.2.1. Descripció

Els Motors Alternatius de Combustió Interna (MACI) són maquines volumètriques

consistents en un dispositiu cilindre-èmbol en el que es produeix una reacció de

combustió transformant-se l’energia alliberada en un efecte motor útil mitjançant un

mecanisme de biela-manovella, i també en forma de calor. Bàsicament los MACI estan

basats en dos tipus de cicles termodinàmics:

? Cicle Diesel

? Cicle Otto

Els MACI es caracteritzen per un rang d’aplicació en quant a potència elèctrica que va

des de uns 5 kWe fins a uns 15.000 kWe. Encara que per aplicacions superiors als 8-10

MWe es prefereix l’ús de altres sistemes, principalment turbines de gas.

Els motors solen classificar-se atenent a diferents criteris. Per exemple, per la seva

capacitat:

? Petites unitats a gas o diesel (fins a 1.000 kWe)

? Motors de mitjana potencia a gas o diesel (1 - 6 MWe)

? Motors d’alta potència diesel (més de 6 MWe)



Aquesta tecnologia presenta una sèrie de avantatges que la fa molt competitiva respecte

altres sistemes:

? És una tecnologia molt provada i fiable

? Eficiència elèctrica elevada

? Costos d’adquisició relativament baixos

L’eficiència elèctrica en MACI és superior a la que es pot obtenir-se amb qualsevol altre

tecnologia a excepció de les Piles de Combustible. A continuació, s’indiquen alguns

valors mitjans de les prestacions energètiques dels motors de gas per a cogeneració:

? Rendiment elèctric: 39%

? Rendiment tèrmic:

- Recuperació de calor del circuit de refrigeració de l’oli: 4%

- Recuperació de calor del circuit de refrigeració de cilindres: 22%

- Recuperació de calor dels gasos d’escapament refredats fina a 110ºC: 22%



D’aquesta manera un sistema de rendiment elèctric mitjà com el anterior que a més de

generar energia elèctrica recuperi el calor del circuit de refrigeració del motor i recuperi

calor de los gases de escapament fins a una temperatura d’uns 145ºC tindrà una

eficiència global de un 81 %.


2.2.3. Aplicacions

Els MACI són especialment adequats per a:

? Instal·lacions de cogeneració de potència mitja-baixa (menys de 8-10 MWe)

? Instal·lacions a on es requereixi una modulació important de la generació

elèctrica. Varies unitats que es posen en funcionament o paren segons la

demanda de forma periòdica.

? Instal·lacions a on les parades i arrancades siguin freqüents

Els motors que empren gasoil com combustible són els generadors amb el cost de

instal·lació més baix, de major fiabilitat i amb unes excel·lents qualitats per al seguiment

de la càrrega elèctrica. No obstant, a no ser que es disposi d’un sistema amb catalitzador

per al tractament d’emissions l’ús pot veure’s limitat en certes arrees per la limitació en

emissions. Els sistemes de aquest tipus són adequats per a potències inferiors als 10

MWe i en llocs a on no ses disposi de gas natural i el subministrament elèctric suposi un

cost molt elevat. Requereix a més de emmagatzemat de combustible.

Figura 3. Cogeneració amb motors de petita potència. Font: DTE Energy.


2.3. Solar fotovoltaica

2.3.1. Descripció

Els sistemes fotovoltaics permeten transformar l’energia solar en electricitat. Aquesta

conversió es realitza pel principi fotoelèctric pel qual, la incidència d’una radiació

electromagnètica (en aquest cas la radiació solar) sobre alguns materials anomenats

semiconductors (generalment silici), provoca un despreniment d’electrons en el material.

Per aprofitar energèticament aquest flux, les cèl·lules fotovoltaiques presenten dues

regions amb diferent concentració inicial d’electrons1 unides mitjançant contactes elèctrics

(dos pols amb diferent càrrega elèctrica).

D’aquesta manera, quan incideix la radiació solar sobre la placa es genera una tensió

entre les dues regions que permet la generació d’una corrent elèctrica continua amb un

efecte similar al d’una pila. Com més elevada sigui la radiació incident, major serà la

corrent elèctrica produïda.

Figura 4: Instal·lació solar fotovoltaica. Font: www.solarweb.net

1 La concentració d’electrons s’aconsegueix mitjançant l’addició de fòsfor o altres materials amb cinc electrons de valència

per una banda, amb el que la regió adquireix càrrega negativa (anomenada n) i bor o altres materials amb tres electrons de

valència per l’altra amb el que adquireix càrrega positiva (anomenada p), generant dos borns amb diferent càrrega

elèctrica, similar a la configuració d’una pila d’una pila. Aquesta polarització rep el nom de contaminació artificial.


Existeixen dos grans grups d’instal·lacions solars fotovoltaiques:

? Sistemes aïllats de la xarxa elèctrica

? Sistemes connectats a la xarxa elèctrica

Els components d’una instal·lació fotovoltaica depenen de l’aplicació que es consideri així

com de les característiques de la instal·lació. Com a elements propis dels dos sistemes

es poden citar:

? El mòdul fotovoltaic: Format per un conjunt de cèl·lules fotovoltaiques iguals,

connectades entre si en sèrie i en paral·lel per incrementar la potència associada

a un mòdul fins al valor òptims per a cada aplicació.

? El convertidor o inversor: La tecnologia fotovoltaica genera un corrent elèctric

de tipus continu, mentre la major part d’aplicacions elèctriques (per exemple els

electrodomèstics) així com el propi funcionament de la xarxa es dona en corrent

altern . El convertidor s’encarrega de realitzar aquesta transformació.

Propis de sistemes fotovoltàics aïllats, per poder emmagatzemar l’energia es requereix:

? L’acumulador o bateria: L’energia generada no sempre es correspon amb les

necessitats del moment, l’acumulador s’encarrega d’emmagatzemar l’energia per

cedir-la en moments de poca llum o d’alta demanda. En sistemes connectats a

xarxa aquests dispositius no són necessaris ja que s’estableix un contracte

bidireccional amb la companyia elèctrica de manera que es pugui vendre o

comprar energia de la xarxa en funció de la demanda de cada moment.

? El regulador: La funció del regulador és la de gestionar l’energia cedida o

absorbida per l’acumulador. El regulador és així una eina de seguretat que

protegeix l’acumulador de sobrecàrregues i de sobredescàrregues. En cas de

sobrecàrrega el regulador talla el corrent cap als acumuladors mentre que en cas

contrari generalment talla la corrent dels consumidors.


Propis de sistemes connectats a xarxa es poden citar:

? Elements de protecció: En tota instal·lació fotovoltàica connectada a xarxa és

obligatori instal·lar un sistema de protecció per evitar que un mal funcionament de

la instal·lació pugui derivar en problemes a la línia.

? La xarxa elèctrica: La xarxa elèctrica passa a forma part de la instal·lació

fotovoltaica ja que es constitueix com l’acumulador d’energia del sistema.


Aquesta tecnologia presenta una sèrie d’avantatges que convé tenir en compte:

? La tecnologia fotovoltaica es centra en l’aprofitament d’una energia renovable

com és la solar, amb les avantatges energètiques i ambientals que això suposa:

- Estalvi d’energia primària

- Reducció de la dependència energètica

- Reducció de les emissions de CO2

? Les instal·lacions presenten temps de vida llargs, de l’ordre de 20 a 30 anys. Tot

i això, els inversors i les bateries (si n’hi ha) s’han de substituir cada 5 a 10 anys,

especialment en climes amb alta radiació com el de ses Illes.

? Els períodes de màxima radiació coincideixen amb les puntes de demanda

elèctrica, corresponents a l’estiu i a les hores de més sol, pel que aquestes

configuracions poden ajudar a regular el balanç energètic de la xarxa,

especialment en llocs turístics.

? En determinats emplaçaments, la proliferació de sistemes d’aquest tipus permet

disposar d’energia elèctrica sense necessitat d’infrastructures, sovint cares o

amb forts condicionants ambientals.


2.3.3. Aplicacions

Les aplicacions de l’energia fotovoltaica es poden dividir en funció de la configuració i

potència del sistema. Algunes aplicacions interessants per sistemes aïllats són:

? Electrificació d’habitatges o aplicacions elèctriques allunyades de la xarxa.

? Enllumenat públic com carrers, parades d’autobús, il·luminació de senyals de

trànsit

? Aplicacions agrícoles com el bombejament d’aigua, sistemes de rec, il·luminació

d’hivernacles i granges...

En general es poden citar totes aquelles aplicacions en les que no es disposi

d’infrastructures elèctriques i sistemes en els que la discontinuïtat diària de la radiació

solar no suposi un problema al no existir una necessitat energètica continua.

Les aplicacions de la tecnologia fotovoltaica connectada a xarxa es centra en la producció

d’energia elèctrica per aprofitar les retribucions que suposa la seva venda (figura dintre

del règim especial). En aquest sentit, la tecnologia fotovoltaica es pot aplicar en diversos

sectors:

? Sector domèstic: Instal·lacions de petita potència (1 kWp i 5 kWp):

- aïllades en zones rurals (electrificació rural)

- connectades a xarxa en nuclis urbans

? Sector comercial e industrial: Generalment són instal·lacions de major

grandària (10 kwp i 250 kWp) i connectades a xarxa.

? Granges solars: Són instal·lacions encarades únicament a la producció

d’energia elèctrica, es solen localitzar en emplaçaments amb moltes hores de

sol i ocupant superfícies importants. Les potències d’aquest tipus d’instal·lacions

sol estar entre 100 kWp i 5 MWp


Combustible Sortida de calor

Motor de combustió

Compressor

Entrada de calor

Gasos d’escapament

Aigua de refrigeració

EvaporadorVàlvula d’expansió

Condensador

Combustible Sortida de calor

Motor de combustió

Compressor

Entrada de calor

Gasos d’escapament

Aigua de refrigeració

EvaporadorVàlvula d’expansió

Condensador

3 Climatizació (Calefacció i refrigeració)

3.1. Bomba de calor

3.1.1. Descripció

La bomba de calor és un sistema que extrau la calor d’una font energètica natural com

l’aigua, l’aire i pràcticament qualsevol focus calent, i el transmet a un altre lloc mitjançant

l’aportació d’un treball. La bomba de calor és una màquina que pot assolir eficiències

superiors a la unitat transferint la calor d’una font freda a una altra de calenta, ja que el

sistema extrau part de l’energia del medi, que es recupera en forma d’energia útil. La

configuració del sistema és molt similar als sistemes de refrigeració convencionals per

compressió mecànica (ambdós disposen d’un condensador, compressor, evaporador,..),

tot i que les bombes de calor permeten invertir el cicle, el que permet al sistema cobrir les

necessitats de calefacció i climatització.

Figura 5.Diagrama de funcionament d’una bomba de calor amb motor de gas. Font: IDAE


Les bombes de calor es poden classificar segons diferents criteris:

? Segons el tipus de procés. En funció de l’origen de l’energia utilitzada per a

realitzar el treball.

? Segons el medi i origen de l’energia: La bomba de calor es denomina

mitjançant el medi del que absorbeix calor i el medi receptor. Les més importants

són:

o Bombes de calor aire-aire: Són les més utilitzades, principalment en

climatització.

o Bombes de calor aire-aigua: S’utilitzen principalment per a la producció

d’aigua freda per a la refrigeració o aigua calenta per a calefacció i aigua

calenta sanitària.

o Bombes de calor aigua-aire: Pemeten aprofitar l‘energia continguda en l’aigua

dels rius, mars, aigües residuals.

o Bombes de calor aigua-aigua: Similars a les anteriors, excepte que els

emissors són radiadors a baixa temperatura, fan-coils o terra radiant.

o Bombes de calor terra-aire i terra-aigua: Aprofiten el calor contingut en el sòl.

Són instal·lacions poc habituals, degut a un elevat cost i les necessitats de

superfície.

? Segons la seva construcció

? Segons el seu funcionament

? Segons el servei, es poden citar sistemes unitaris quan es tracta d’equips

independents en cada dependència e individuals, quan un equip avarca un

conjunt local amb descàrrega indirecta a través d’una xarxa de conductes.

? Les bombes de calor permeten el funcionament del compressor a través d’energia

elèctrica o tèrmica (generalment amb gas natural). De cara a l’eficiència, aquests

sistemes permeten reduir de l’ordre del 70% el consum d’energia primària

respecte a un funcionament amb electricitat.



Les bombes de calor presenten avantatges ambientals importants respecte als sistemes

tradicionals com podrien ser la caldera de gasoil, caldera convencional de gas, bomba de

calor amb electricitat (no produida amb renovables):

? Reducció de les emissions de CO2

? Estalvi d’energia primària

? Permet l’aprofitament de tot tipus de fonts de calor

3.1.3. Aplicacions

Les aplicacions de sistemes de bomba de calor es donen principalment en el camp del

confort (climatització), cosa que permet la implantació en el sector domèstic com el

terciari (hotels, hospitals, altres edificis). El sistema s’adaptaria també a la climatització

de piscines i a la producció d’aigua calenta sanitària.

Pel que fa al sector industrial, les bombes de calor s’adaptarien a procés amb una font

de calor residual d’algun procés que actuaria com a focus calent, permeten revaloritzar

energies degradades. Algunes aplicacions en el sector industrial podrien ser:

? Calefacció, climatització i A.C.S: Aquestes aplicacions son similars a les citades

anteriorment.

? Calentament d’aigua: Els sistemes de bomba de calor en aplicacions industrials

poden cobrir les necessitats d’aigua calenta en aplicacions industrials en

processos de bugaderia, sistemes de neteja.

? Processos d’assecat: Existeixen aplicacions viables en l’assecat de productes

com el tabac, assecat d’embotits, assecat de la fusta..

3.1.4. Com estalviar energia en climatització

A l’hora de seleccionar un equip per a climatitzar un ambient és molt important conèixer

les característiques de la instal·lació i, així, seleccionar l’equip que s’adapti millor a totes

les condicions tèrmiques d’aquesta per a obtenir els majors rendiments en els punts en

què el temps de funcionament és major. D’aquesta manera, si féssim un estudi sobre un


edifici destinat a la climatització podríem comprovar-hi que la càrrega tèrmica varia de

manera molt important durant totes les temporades de funcionament (estiu, primavera,

tardor i hivern), i obtenir com a resultat que durant més del 80% del temps la instal·lació

funciona amb una demanda tèrmica inferior al 60% i fins a un 60% del temps per davall

d’una demanda energètica del 30%, mentre que solament un 1% de la vida de la

instal·lació l’equip funciona a plena càrrega. Aquest és un concepte molt important que

s’ha de tenir en compte a les instal·lacions de climatització, ja que si volem estalviar hem

de seleccionar equips que obtenguin rendiments molt elevats a càrregues parcials.

La solució adoptada per a obtenir rendiments elevats a càrregues parcials és realitzar un

fraccionament de la potència sobre un mateix circuit frigorífic, de manera que a càrregues

parcials la unitat disposi de la mateixa superfície de bateria exterior que a càrrega

nominal i augmenti el rendiment en aquestes condicions de manera considerable. Això es

pot dur a terme de moltes formes; tanmateix, a partir de potències mitjanes (> 20 kW ), la

manera més eficient de realitzar aquesta gestió, a causa de les inèrcies i potències

d’aquest tipus d’instal·lacions, és mitjançant la instal·lació de diversos compressors en

tàndem de la mateixa potència o, fins i tot, muntant compressors de distinta potència (per

exemple, 33% i 66%) en el mateix circuit per a obtenir rendiments similars.

Amb aquesta solució s’obtenen rendiments per damunt del 500% sobre el consum

elèctric de la unitat a càrregues parcials i s’aconsegueixen estalvis de fins a un 38% en

energia elèctrica sobre solucions convencionals. Permet estalvis de més de 7.500 €

anuals en instal·lacions amb una potència de 350 kW durant el cicle de producció de fred,

que pot ser encara major si tenim en compte la temporada en què es produeix calor en el

cas d’una "bomba de calor".


Aquest estalvi ens permetrà fer l’amortització de la instal·lació en un temps molt breu, a

més de contribuir a la reducció d’emissions de CO2 causants de l’efecte hivernacle, per la

qual cosa haurem aconseguit una instal·lació molt eficient des del punt de vista econòmic,

energètic i mediambiental.

Aquesta solució es pot dur a terme sobre qualsevol tipus d’instal·lació de climatització

(hotels, residències, hospitals, restaurants, oficines, habitatges, etc.).

En conclusió, a l’hora de seleccionar una unitat de climatització, a l’igual que en la

selecció de qualsevol equip en què el consum energètic sigui molt important per a

rendibilitzar la inversió, s’han de tenir present els rendiments obtinguts en les condicions

que funcionen durant més temps i, en el cas de la climatització, el temps de funcionament

major és a "càrregues parcials".


Figura 6. Bomba de calor. Font: www.energuia.com

3.2. Refrigeració per absorció

3.2.1. Descripció

La refrigeració per absorció suposa un mètode alternatiu als sistemes tradicionals per

compressors. Els cicles d’absorció es basen físicament en la capacitat que tenen algunes

substàncies (molt poques), per absorbir en fase líquida vapors d’altres substàncies com

l’amoníac i l’aigua.

A diferència dels sistemes tradicionals, el refrigerant en aquests equips no és comprimit

mecànicament, si no absorbit per un líquid solvent en un procés exotèrmic (el refrigerant

cedeix calor al ser absorbit pel líquid). Posteriorment el fluid es transfereix a un nivell de

pressió superior a través d’una bomba i el refrigerant és desorbeix del líquid mitjançant

l’aplicació de calor. És a dir, un sistema d’absorció es caracteritza per una demanda de

calor (el consum eléctric de la bomba és despreciable), mentre que el consum energètic

dels sistemes de compressió és totalment elèctric (14 vegades superior al d’absorció).


Absorbidor

Sortida de calor

Entrada de calor

Generador

Bomba

Vàlvula d’expansióCremador

Vàlvula d’expansióCondensadorEvaporador

Absorbidor

Sortida de calor

Entrada de calor

Generador

Bomba

Vàlvula d’expansióCremador

Vàlvula d’expansióCondensadorEvaporador

Figura 7.Diagrama de funcionament d’una bomba de calor d’absorció. Font: IDAE

Comercialment existeixen dues parelles de fluids de treball (refrigerant/absorbent). Cada

una de les tecnologies té un rang de temperatures de treball diferent, i per tant,

aplicacions diferents:

? La tecnologia aigua/bromur de liti (LiBr) s’utilitza àmpliament en aplicacions

d’aire condicionat en tota la gamma de potències, però especialment en aquells

gamma alta. El procés es veu limitat per la temperatura de congelació de l’aigua

pel que les aplicacions es veuen limitades a demandes superiors a 0ºC.

? La tecnologia amoníac/aigua s’adapta aquells sistemes amb un rang de

temperatures de 0 a -60ºC., pel que la seva aplicació es centra en sistemes de

congelació.


El consum energètic d’un sistema d’absorció és superior al dels sistemes tradicionals. Els

COP2 de les màquines d’absorció es situa entre 0,7 i 1,2 en funció de la configuració del

sistema, mentre que els sistemes de compressió presenten rendiments frigorífics de 4,5 i

5,5. En condicions normals els sistemes d’absorció haurien sigut inviables

2 El Coefficient of performance és una mesura orientativa dels rendiments dels sistemas de refrigeració: Qutil/Welèctric


energèticament. Per entendre la rendibilitat energètica i ambiental d’aquestes

instal·lacions s’ha de tenir en compte:

? El cost necessari per obtenir un kW de refrigeració per cicle de compressió

mecànica és superior al cost necessari per a recuperar el mateix kW per absorció.

? Els sistemes d’absorció no sols fan possible l’ús d’energia residual d’altres

processos (energia que hauria sigut llançada a l’atmosfera), si no que a més

eviten el consum de combustibles fòssils utilitzats en la producció d’energia de

qualitat i les emissions de CO2 associades.

? Les substàncies emprades en els cicles d’absorció tenen un comportament

correcte amb el medi ambient, emprant substàncies naturals.

A part d’aquests elements, la tecnologia d’absorció presenta alguns avantatges d’ús que

la fan especialment interessant com a sistema de refrigeració tèrmic.

? És una tecnologia amplament coneguda i presenta un alt grau de

desenvolupament.

? Disponible comercialment en tota la gamma de potències

? Poden utilitzar-se diferents fonts tèrmiques d’activació

o Calor residual

o Termo-solar

o Biomassa

? Fiabilitat i flexibilitat en el funcionament (mantenen prestacions a càrrega parcial)

? Els costos d’explotació poden ser molt inferiors, sempre en funció dels costos de

l’energia calorífica aplicada.

Com a inconvenients principals caldria citar el seu cost inicial, superior generalment al

d’un equip de compressió mecànica de la mateixa capacitat. La raó d’aquest increment

de cost es deguda únicament a que els equips de transferència de calor necessiten més

quantitat de material que els de compressió.


3.2.3. Aplicacions

Les aplicacions més interessants d’aquesta tecnologia es presenten en sistemes amb

necessitats de fred i on estigui disponible un font de calor residual, amb aplicacions en

refrigeració i sistemes d’aire acondicionat (especialment aquest últims), ja sigui en el

sector industrials i en el sector dels serveis.

Altres configuracions interessants podrien ser l’aprofitament d’aquest tipus de sistemes

en elements de trigeneració, a partir de l’aprofitament d’un calor residual, proporcionant

calor per l’hivern i fred per l’estiu.

Figura 8. Equips de refrigeració per absorció. Font: www.trigeneration.com


3.3. Refrigeració per adsorció

3.3.1. Descripció

El principi de funcionament es similar al d’un sistema d’absorció, tot i que en aquest cas

l’absorbent no és un líquid si no un sòlid. Això implica que les característiques de

operació siguin sensiblement diferents.

Físicament, l’adsorció és un procés pel qual una molècula de fluid es fixa sobre la

superfície d’un sòlid. Aquesta interacció és exotèrmica, i aquesta energia s’utilitza en el

sistema com a calor (actua d’evaporador).


La tecnologia de adsorció permet algunes avantatges ambientals a considerar:

? El sistema té una estructura amb demanda tèrmica, per la qual cosa al igual que

l’absorció permet l’aprofitament de calors residuals o fonts d’energia renovables,

com la biomassa o la solar tèrmica.

? Aquest aprofitament d’energies renovables pot permetre un estalvi d’energia

primària amb la conseqüent reducció en les emissions de CO2.

3.3.3. Aplicacions

El sistema per la seva configuració s’adapta a projectes on existeixi una demanda de fred

i existeixi una font de calor residual. Altres sistemes de refrigeració per adsorció

interessants en sistemes a petita escala és la combinació amb un focus calent obtingut

amb energia solar tèrmica.


3.4. Calderes de condensació

3.4.1. Descripció

Les calderes de condensació són sistemes similars a les calderes de gas tradicionals

amb la diferència que la seva configuració permet recuperar parcial o totalment el calor

associat al vapor d’aigua contingut en els gasos de combustió. La viabilitat termodinàmica

d’aquest aprofitament, ve condicionada per la temperatura de rosada del gas natural que

es troba per sota de 55ºC (mateix fenomen que la rosada dels matins). Tot i que aquest

procés es podria realitzar amb altres combustibles com serien els derivats del petroli o el

carbó a la pràctica això no és possible ja que aquests contenen una gran quantitat de

sofre que faria malbé la instal·lació. El fet de que el gas sigui relativament net fa que es

pugui utilitzar en aquest tipus de sistemes.

La principal diferències respecte a les calderes convencionals en quan a configuració és

que la caldera està adaptada a la precipitació de l’aigua resultant de la condensació, per

la qual cosa es pot disminuir més la temperatura de sortida dels gasos residuals, mentre

que en les calderes convencionals les temperatures de sortida es mantenen entre 150 i

200ºC, llançant una gran quantitat d’energia al medi.

La necessitat de treballar en temperatures inferiors a 55ºC per a que l’aigua pugui

condensar, implica que el rendiment final estigui condicionat per la instal·lació de

distribució existent (això no sempre es possible):

? Si les instal·lacions estan equipades amb radiadors convencionals, la caldera

funcionarà quasi sempre en condensació, exceptuant els dies molt freds en què la

temperatura de l’aigua de retorn serà massa elevada.

? Si el circuit treballa amb sistemes de baixa temperatura (terra radiant per

exemple), la caldera podrà treballar en condensació tot l’any.



Aquesta tecnologia presenta una sèrie d’avantatges respecte als sistemes tradicionals

marcades per l’increment d’eficiència en l’aprofitament del gas fins a nivells màxims del

111%, la qual cosa implica:

? Un estalvi en el consum d’energia primària fòssil ja que el major rendiment

porta associat una disminució del consum de gas. Una caldera d’aquestes

característiques pot representar un estalvi de fins al 40% respecte a les calderes

convencionals.

? Una reducció de les emissions de CO2 ja que es consumeix menys gas.

? Econòmicament presenten una reducció de costos associat a un menor consum

de combustible.

? Les calderes de condensació representen actualment el màxim exponent en

aprofitament energètic en processos de combustió a nivell domèstic i terciari.

3.4.3. Aplicacions

La tecnologia de condensació és especialment adequada per aquelles necessitats de

calor que es donin a temperatures baixes, unes condicions d’operació que s’adapten

principalment al sector domèstic i terciari:

? Calderes de gas pel calentament d’aire

? Sistemes de radiadors convencionals

? Sistemes de parets/terra/sostre radiant

Figura 9: Caldera de condensació de gas. Font: ECOMAX


4 Producció d’ACS

4.1. Solar tèrmica de baixa temperatura

4.1.1. Descripció

Una instal·lació solar tèrmica és un sistema d’aprofitament de l’energia procedent de la

radiació solar per a la producció d’aigua calenta. El rang de temperatures de treball (entre

45ºC i 60ºC) s’adapta a aplicacions en el sector domèstic i el terciari com són els

sistemes de climatització de piscines, suport a sistemes de calefacció (especialment

sistemes radiants) i necessitats d’A.C.S.

El captador solar és l’element fonamental de qualsevol sistema solar tèrmic. Té com a

missió captar l’energia solar incident i transmetre-la al fluid circulant. La radiació solar

arriba al captador i travessa una primera capa transparent, després incideix sobre una

placa metàl·lica anomenada absorbidor, que s’escalfa i transmet aquest calor al fluid. El

fluid (generalment aigua) procedent dels col·lectors cedeix la seva energia al circuit

d’aigua de consum en un bescanviador de calor. Posteriorment l’aigua de consum ja

calenta es dirigeix a un dipòsit acumulador per al seu posterior ús. En funció de

l’aplicació, alguns sistemes no disposen d’un segon circuit i l’aigua circulant pels

col·lectors es destina directament a l’aigua, tot i presentar un circuit més simplificat

presenten inconvenients en el perill per les gelades (al ser aigua directa d’ús no pot tenir

anticongelant), processos de corrosió i sobretot problemes en la qualitat de l’aigua que

limiten les seves aplicacions.

En un circuit solar tèrmic general, es poden distingir les següents parts:

? Col·lectors solars

? Bescanviador de calor (circuit tancat)

? Acumulador d’ACS

? Sistema de regulació i control

? Sistema de circulació

? Sistema de recolzament energètic


Figura 10: Esquema de funcionament d’una instal·lació solar tèrmica

Les instal·lacions solars de baixa temperatura han tingut una bona acceptació en el

mercat i són d’obligada instal·lació en moltes ciutats i pobles, tot i que no han arribat

encara als nivells esperats d’implantació.


Algunes de les avantatges que es poden associar a l’aprofitament d’aquesta tecnologia

són:

? L’energia solar és una font d’energia renovable amb el que el seu aprofitament

comporta associades diverses avantatges ambientals:

o Reducció del consum de combustibles fòssils

o Reducció de les emissions de CO2

o Reducció de la dependència energètica

? Econòmicament aquests sistemes presenten generalment una bona rendibilitat

econòmica amb períodes de retorn de la inversió relativament curts. La necessitat

de realitzar una inversió inicial però, sovint condiciona l’interès per a la seva

instal·lació.

Sistema de

recolzament

Aigua freda

de xarxa

Aigua

calenta per

a consum

Radiació

solar

Bomba

Dipòsit acumulador

de calor


4.1.3. Aplicacions

Les aplicacions principals per a l’energia solar tèrmica de baixa temperatura es donen en

el sector domèstic i en el sector serveis. Bàsicament s’adapta a totes aquelles necessitats

tèrmiques de baixa temperatura, tenint com a objectiu principal aconseguir el màxim

estalvi en energia convencional.

? Aigua Calenta Sanitària (A.C.S.)

? Suport a sistemes de calefacció

? Demanda en piscines

Figura 11. Instal·lació solar tèrmica per a la producció d’aigua calenta. Font: Govern

Balear


5 Transport eficient

5.1. Biocombustibles

5.1.1. Descripció

Es defineix com qualsevol combustible procedent de matèria orgànica o biomassa.

Aquesta definició inclou fonts d’energia primàries tant heterogènies com la fusta, derivats

del metanol, biogàs i etanol, després de sofrir processos de conversió biològica com la

fermentació o la digestió anaeròbia. Els tipus de biocombustibles més importants són:

5.1.1.1. Biodiesel

Són carburants que s’obtenen a partir d’olis vegetals de diferents orígens com podrien ser

la soja, colza i el girasol i que permeten la substitució parcial o total del combustible en

els motors diesel (el percentatge de Biodiesel en la mescla de carburant pot anar del 5

fins al 100%) sense realitzar canvis en el motor, ja que el producte final té propietats molt

similars al gas-oil.

5.1.1.2. Bioalcohols

Els alcohols de origen biogènic emprats com a combustible es desglossen en dos tipus

principals de carburants, com són el metanol i l’etanol. Comercialment, l’etanol ha tingut

un grau de penetració més rellevant que en el cas del metanol.

L’etanol es pot obtenir a partir de la fermentació alcohòlica de elements amb gran

quantitat de sucre (mostos de raïm, sucre de canya, remolatxa), d’alguns cereals i de la

remolatxa . Alguns països com Brasil han optat per reduir la dependència dels derivats

del petroli a partir de l’aprofitament de cultius autòctons com la canya de sucre. Les

aplicacions específiques del bioetanol en el camp de l’automoció són difereixen respecte

al grup anterior en que el seu ús implica una sensible reforma dels motors diesel i una

existent però menor modificació per als motors de gasolina. Si l’etanol s’utilitza en

l’elaboració additius oxigenats per a la gasolina (ETBE), no implica cap modificació sobre

el motor i pot arribar a ocupar percentatges de substitució de la gasolina de fins al 10%.


5.1.2. Avantatges energètiques i ambientals

El 37% del consum d’energia final consumida a Espanya durant el 2003 corresponia al

sector transport i constitueix ja el sector de major consum per damunt de l’industrial. La

penetració d’aquest tipus de carburant permetria reduir l’afecció de derivats del petroli

sobre el medi ambient.

Per altra banda, convé ressaltar que l’ús d’aquesta tecnologia en vehicles comporta una

sèrie d’avantatges addicionals que es sumen a la millora ambiental en el sector transports

com podrien ser:

? Reducció de la importació de cru. Aquest element ha resultat clau per a la

penetració dels biocombustibles en alguns països.

? Aprofitament energètic de residus.

? Nivells de ingressos y treball en el medi rural

? Els biodiesel no necessiten realitzar canvis en els motors diesel tradicionals per a

la seva utilització.

? Ús dels excedents de producció agrícola

5.1.3. Aplicacions

Els biocarburants són el conjunt de combustibles líquids procedents de diferents

transformacions de la biomassa que es poden utilitzar en el camp de l’automoció en

substitució (parcial o total) de combustibles fòssils com són la gasolina i el diesel.

Generalment l’aprofitament d’aquests productes es realitza en combinació amb els

combustibles tradicionals, de manera que s’aconsegueix reduir la demanda total de cru.

La Directiva 2003/30/CE, del Parlament Europeu i del Consell, del 8 de maig de 2003,

relativa al foment de l’ús de biocarburants u altres combustibles renovables en el

transport, proposa arribar al 2% del consum en el sector transports per al 2005, i arribar al

5,75% en el 2010. Per afavorir la participació dels biocarburants en el sector dels

transports, a l’Estat Espanyol s’ha optat per un sistema d’excepció fiscal modulable per a

les plantes industrials de síntesi. En aquestes condicions, els biocombustibles són

competitius econòmicament amb els carburants tradicionals, per la qual cosa representen

una alternativa real en el camp dels transports.


Dintre del sector dels transports, es poden establir diverses opcions d’ús en funció de la

morfologia del biocombustible:

? Els biodiesel es solen utilitzar com a substitutiu del gas-oil en proporcions

inferiors al 50%.

? La principal sortida del bioetanol tindria com a sortida principal la síntesi de

ETBE, element additiu de la gasolina que permet la seva substitució fins a nivells

del 10%.

5.2. Vehicles híbrids

5.2.1. Descripció

Els vehicles híbrids (HEV), és un sistema de transport que combina més d’un tipus

d’energia (energia elèctrica i un combustible). Actualment esdevé la millor opció per

esmorteir algunes de les carències dels vehicles elèctrics com són les limitacions de

velocitat i sobretot les limitacions d’autonomia.

En funció de la configuració es distingeixen dos casos:

? Connexió en sèrie: El motor de combustió o les bateries accionen un generador

elèctric que és el que cedeix l’energia al vehicle. En última instància el motor es

mou sempre gràcies a l’energia elèctrica.

? Connexió en paral·lel: La configuració és una mica més complicada que en el

cas anterior. Tant el motor de combustió interna com el motor elèctric es troben

connectats a les rodes del vehicle amb el que el pot funcionar alternativament

amb combustible o amb energia elèctrica. Per al tràfic urbà, on la demanda de

prestacions al motor és menor, el cotxe funciona únicament amb les bateries

instal·lades en el cotxe.



El vehicle híbrid presenta dues característiques importants que la fan interessant com a

alternativa en el sector dels transports:

? En ambients urbans es poden eliminar les emissions locals de CO2 i contaminants

típics dels aprofitaments dels combustibles fòssils ja que el sistema funciona amb

electricitat.

? En funció de l’origen del combustible que s’utilitzi per a la producció de l’electricitat

es pot parlar d’una reducció en les emissions de CO2 globals en un sector difús

com és el transport i una reducció d’energia primària d’origen fòssil.

? El vehicle híbrid no representa un canvi tan dràstic en el seu funcionament

respecte als tradicionals com serien els vehicles elèctrics pel que a curt termini

poden tenir una acceptació en el mercat més favorable que aquests.

? Presenten un grau d’autonomia major que els vehicles elèctrics al disposar d’una

reserva de combustibles tradicionals.

5.2.3. Aplicacions

Les configuracions permeten unes prestacions en quan a velocitat i acceleració similars

als motors de combustió tradicionals fora de la ciutat (funciona el sistema de combustió

fòssil) i en condicions de trànsit urbà el sistema funciona com un vehicle elèctric,

permetent una reducció de la contaminació local.

Figura 12: El Toyota Prius és el primer vehicle híbrid amb producció comercial.


5.3. Vehicles d’hidrogen

5.3.1. Descripció

Convé dir que l’hidrogen, tot i ser un dels elements més abundants de la Terra, no es

troba de manera individual, per la qual cosa no és pot considerar una font d’energia ja

que el seu procés de generació es dona per un procés d’hidròlisi amb rendiments

aproximats del 55%. Tot i això, la tecnologia de l’hidrogen esdevé una de les tecnologies

més interessants en quan a sistema d’emmagatzematge degut a les seves propietats

físiques i es pot obtenir a partir de pràcticament totes les fonts d’energia com el gas, el

carbó, la biomassa, l’aigua i els residus.

El funcionament del vehicle es basa en la combustió de l’hidrogen (l’hidrogen amb

presència d’oxigen dona com a producte vapor d’aigua i una quantitat interessant

d’energia). La potència generada durant la combustió s’utilitza per a la producció

d’energia elèctrica que en última instància s’encarrega de la tracció del vehicle.

Pròpiament, els vehicles d’hidrogen són vehicles elèctrics, tot i que el sistema

d’emmagatzematge de combustible (molt més eficient que un sistema de bateries) implica

una menció especial dintre d’aquest apartat.


Les avantatges ambientals de l’hidrogen aplicat a vehicles es dona a partir de dues vies:

? L’origen de l’energia generada: Com s’ha dit anteriorment, el procés de síntesi de

l’hidrogen consumeix energia tèrmica, l’origen del qual determinarà la bondat de

l’ús de l’hidrogen. En aquest sentit, l’energia emprada també pot ajudar a reduir la

dependència energètica.

? Reducció de la contaminació local: El procés de combustió de l’hidrogen té com a

resultat vapor d’aigua, pel que es redueix l’afecció local que provoca la combustió

de productes fòssils en l’entorn urbà. En aquest sentit, a part del CO2, s’han de

tenir en compte elements com el monòxid de carboni o l’smog.

? Són elements silenciosos.

? Adaptabilitat a l’elaboració regional


? Creació de llocs de treball

5.3.3. Aplicacions

En el sector de l’automoció, l’hidrogen s’ha convertit en un dels elements més

prometedors per a la reducció de la contaminació local de les ciutats, aconseguit un cert

grau de penetració en les flotes de transport públic d’algunes ciutats com podrien ser

Barcelona i Madrid. Actualment les experiències es centren per tant, en el transport públic

tot i que s’estan realitzant esforços de recerca des de l’administració per fer aquesta

tecnologia viable.

Figura 13: Autobús d’hidrogen funcionant amb hidrogen amb la Comunitat de Madrid.


5.4. Vehicle elèctric

5.4.1. Descripció

Els vehicles elèctrics, com el seu nom indica són tots aquells que utilitzen energia

elèctrica per al seu funcionament. Aquests sistemes de transport es justifiquen per què

permet uns nivells d’emissió local nuls en emplaçaments amb elevades densitats de

població, per tant, ajuden a la mobilitat urbana (i en general local) aportant un increment

en la qualitat de vida.

Els principals problemes d’aquests sistemes és la manca d’autonomia i la manca

d’infrastructures (un teixit d’endolls) que permetés distàncies de transport més enllà de

l’àmbit local. La capacitat d’emmagatzemar energia amb combustibles fòssils és molt

major que amb un sistema de bateries, això fa que les distàncies assumibles per un

vehicle elèctric sigui limitada (100 a 150 km)


Com avantatges de l’ús dels vehicles elèctrics es poden citar:

? Ambientalment el funcionament dels cotxes elèctrics permet una reducció de la

contaminació local, especialment en les emissions de diòxid de carboni i els

compostos orgànics, principals responsables del “smog” urbà.

? Són equips més silenciosos que els combustibles tradicionals

? A escala global els efectes dels vehicles elèctrics respecte als sistemes

tradicionals dependran de diversos factors com són el rendiment de la planta de

producció, l’origen del combustible i els sistemes de retenció de gasos de la

instal·lació. En general es pot afirmar però que els sistemes elèctrics presenten

una reducció en les emissions de CO2.


5.4.3. Aplicacions

A nivell de prestacions, el vehicle elèctric presenta encara carències en quan a velocitat i

acceleració respecte als motors de combustió interna tradicionals. D’altra banda,

s’adapten molt bé a les necessitats urbanes, especialment en la reducció de consum que

s’origina els cotxes tradicionals amb les parades i arrancades constants. En aquest sentit,

es pot afirmar que el vehicle elèctric actualment té algunes aplicacions comercials viables

a partir de diversos condicionants associats a la seva morfologia:

? Recorreguts diaris curts

? Circuits urbans amb gran nombre de parades

? Zones urbanes amb elevada pol·lució

? Costos elevats del combustible tradicional

? Tarifes elèctriques reduïdes durant el període de recarrega

Aquestes situacions s’adapten a diversos escenaris en els qual existeixen ja aplicacions

reals:

? Furgonetes pel transport urbà, coincideix sovint amb trajectes relativament curts

i moltes parades. Els recorreguts d’aquestes flotes a més es sol donar a més, en

punts amb elevada contaminació local.

? Xarxes de microbusos en ciutats a partir de les mateixes consideracions

anteriors.

? Flotes de vehicles de lloguer en emplaçaments turístics.

? Motocicletes de baixa cilindrada.

? En el cas dels vehicles privats la manca d’autonomia i d’una xarxa “d’endolls”

obligaria encara a disposar encara de dos vehicles i de disposar d’un garatge

propi per carregar la bateria.


Figura 14. Vehicle elèctric de la marca Subaru. Font: www.elmundo.es


6 Enllumenat

6.1. Enllumenat d’interiors

El consum anual per il·luminació pot variar entre uns 400-600 kWh/nay per habitatge i

representa un 9 % de la despesa energètica de la llar, tot i que aquest consum varia molt

en funció dels usuaris. En aquest sentit hi ha tres factors que incideixen en el consum

d’energia: el clima de la zona, els equips d’il·luminació i els hàbits de consum personals.

Per tant, una bona il·luminació no depèn només de la quantitat de watts instal·lats, sinó

també del tipus de bombetes i làmpades que utilitzem.

6.1.1. Làmpades

D’acord amb l’ús que es faci de la zona a il·luminar la selecció de la làmpada més eficient

pot variar. La taula següent resumeix les làmpades més eficients.

Selecció de làmpades eficients

Tipus d’enllumenat Objectius Tipus de làmpada recomanada

Enllumenat Domèstic

? Estalvi energètic

? Proporcionar el nivell lluminós suficient

per desenvolupar les activitats

domèstiques

? Donar confort als habitants

? Incandescents estàndard en zones

d’ambients íntims i càlids

? Incandescents halògenes de petita

potència per il·luminació localitzada

? Fluorescents estàndard y compactes

per cuines o il·luminacions indirectes

Enllumenat industrial

? Proporcionar enllumenat eficient que

garantitzi la productivitat i la seguretat dels

ocupants.

? Fluorescents compactes, per altures de

muntatge inferiors a 6 m

? Fluorescents compactes per

il·luminacions localitzades

? Sodi d’alta pressió, per altures de

muntatge superiors a 6 m

Enllumenat d’oficines? Facilitar que les tarees visuals es realitzin

amb comoditat i eficàcia

? Fluorescents estàndard per il·luminació

general

? Fluorescents compactes per

il·luminacions localitzades


6.1.2. Equips auxiliars: Balasts electrònics

El balast és el component que limita el consum de corrent de la làmpada als seus

paràmetres òptims. El balast associat a la làmpada o làmpades, ha de proporcionar a

aquestes els paràmetres de treball dintre dels límits de funcionament establerts en les

normes i amb les menors pèrdues d’energia possibles.

Les principals avantatges del balast electrònic són:

? Reducció del 25 % de la energia consumida, respecte a un equip electromagnètic

? Increment de l’eficicàcia de la làmpada

? Increment de la vida de les làmpades fins al 50 %, reduint els costos de

manteniment

? Reducció de la càrrega tèrmica dels edificis, com a conseqüència del menor

consum

6.2. Enllumenat públic

L’enllumenat públic pot arribar a representar el 40-50% del consum energètic d’un

ajuntament, per la qual cosa es fa necessari definir algunes de les tecnologies més

eficients que es troben en el sector i algunes mesures que es poden aplicar per a reduir el

consum.


Per aquest motiu es detalla a continuació els equips principals que intervenen.

6.2.1. Làmpades

6.2.1.1. Descripció

Les làmpades utilitzades en l’enllumenat públic han de presentar algunes característiques

que permetin un estalvi energètic i, a la vegada, econòmic:

? Intensitat lluminosa i tipus de lluminària (reproducció cromàtica): Les làmpades

emprades s’han d’adaptar a les necessitats d’ús. La demanda lumínica

d’emplaçaments turístics no és la mateixa que en punts únicament de trànsit per

la qual cosa les necessitats d’intensitat i tipus de llum en aquests emplaçaments

no serà la mateixa. Tenir present aquestes diferències ha de permetre reduir la

demanda energètica total i optimitzar la potència instal·lada.

? Qualitat energètica de les làmpades (eficiència): No tots els tipus de làmpades

presenten el mateix rendiment energètic. Realitzar una correcta selecció de les

làmpades (dintre de la mateixa funció), tenint en compte el seu rendiment

(lumen/W) pot derivar en un estalvi energètic important.

? Zonificació: Establir quina és l’àrea que es necessita il·luminar permetrà

optimitzar les potències de les làmpades i per tant reduir el seu consum.

? Duració de la vida econòmica: Les làmpades presenten una reducció del seu

rendiment amb el temps (lumen/potencia). Tenir present aquesta variació de

propietats i establir un òptim (econòmic i energètic) en la substitució de làmpades

ha de permetre un millor rendiment del sistema lumínic.


La major part de les làmpades utilitzades en l’enllumenat públic utilitzen un sistema de

descàrrega elèctrica en un gas, generalment làmpades de mercuri amb rendiments

inferiors a altres opcions que es troben en el mercat. Els sistemes de descàrrega

consisteixen en dos elèctrodes generen un flux d’electrons per mitjà d’un gas, l’excitació

dels àtoms del gas permet generar llum les característiques de la qual seran funció de la

làmpada emprada. Els tipus més utilitzats en l’enllumenat públic són:

? Làmpades fluorescents:

? Làmpades de vapor de mercuri d’alta pressió

? Làmpades de vapor de sodi a baixa pressió

? Làmpades de vapor de sodi a alta pressió

? Làmpades de mercuri amb halògens metàl·lics

? Làmpades amb descàrrega per inducció

La substitució de les làmpades és un procés que s’ha desenvolupat en la major part de

les ciutats tot i que en moltes zones es continuen utilitzant sistemes de mercuri. En

aquest sentit, es recomana l’ús de làmpades del tipus descàrrega tot i que la seva elecció

ha de ser l’adequada per a obtenir les finalitats previstes. En carreteres, es recomanen

làmpades de vapor de sodi a alta pressió, degut a la seva eficàcia lluminosa (lumen/W) i

millor rendiment cromàtic que les làmpades de vapor de sodi a baixa pressió. Aquestes

característiques de les làmpades de baixa pressió les fan adequades per a punts amb

poca necessitat d’intensitat lumínica com podrien ser les carreteres en camp obert,

zones rurals.

6.2.1.2. Avantatges energètics i ambientals

Una òptima selecció de làmpades permetrà:

? Reducció del consum energètic

? Estalvi en les emissions de CO2

? Estalvi econòmic. La inversió en materials de qualitat deriva en una inversió

inicial superior, tot i que s’acaba amortitzant amb l’optimització del consum

energètic.

? Adequació de la intensitat lumínica per a cada necessitat. Això permetrà

minimitzar la contaminació lumínica de cada emplaçament

? Optimització de les necessitats lumíniques per a cada necessitat


6.2.2. Equips auxiliars

6.2.2.1. Descripció

La tipologia de les làmpades utilitzades en l’enllumenat públic, sistemes amb potències

superiors a les de tipus domèstic, impliquen la necessitat de disposar d’una sèrie de

dispositius pel seu correcte funcionament ja que a més en molts casos aquestes no es

poden connectar directament a la xarxa. Alguns dels elements auxiliars més importants

són:

? Balast: És un dispositiu que limita el creixement de la intensitat del corrent i

subministra a la làmpada les característiques de tensió, de freqüència i de

potència adequades a un funcionament estable. El balast és així un element

limitant d’intensitat que evita la autodestrucció de la làmpada al tenir tendència a

incrementar la intensitat durant el seu funcionament, permeten un règim de treball

Energèticament les característiques més importants dels balasts són:

o El funcionament del balast té associat un consum energètic important.

Aquest pot arribar a ser de l’ordre del 20% del consum de la làmpada.

o Característiques de l’alimentació: Per assegurar un correcte funcionament

energètic de la làmpada es necessari que el balast s’adapti a les

condicions òptimes de funcionament de la làmpada, si no això derivaria en

una pèrdua de rendiment energètic.

? Condensador: La funció del condensador és corregir el factor de potència del

sistema i minimitzar el consum d’energia reactiva. Amb aquests sistemes s’obté

una reducció del consum energètic i un estalvi en la factura energètica per una

reducció d’energia reactiva.

? Arrencadors: S’encarrega de generar els impulsos de tensió necessaris per a

encendre la làmpada.

? Equips reductors del flux lluminós: Existeixen sistemes en el mercat que

permeten regular la intensitat lumínica. Malgrat representar un increment en el

consum energètic de les làmpades, la possibilitat de regular la potència en punts

concrets de necessitats variables pot permetre reduir el consum energètic anual

de manera significativa.


En aquestes condicions es poden plantejar així diverses opcions en el camp de

l’eficiència en l’enllumenat públic:

? Substitució de les làmpades de vapor de mercuri per altres més eficients: La

selecció de les làmpades més adequades és el punt més important per al bon

funcionament energètic dels sistemes d’enllumenat públic. En aquest sentit, el

canvi més interessant pot ser la substitució de les làmpades de mercuri existents

per sistemes més eficients.

? Millora del factor de potència: Les instal·lacions amb làmpades de descàrrega

presenten un consum d’energia reactiva que representa un increment sobre la

factura que pot arribar al 45%. Mitjançant una correcta instal·lació de

condensadors es pot produir obtenir així una reducció de costos important.

? Substitució de balasts: Actualment existeixen balasts del tipus electrònic que

permeten una reducció de fins al 15% en el consum energètic respecte als

sistemes tradicionals.

? Adequació dels sistemes d’encesa: Encendre el parc lumínic en el moment

òptim representa una manera eficient de reduir el consum energètic. Disposicions

amb cèl·lules fotoelèctriques que encenguin o apaguin en funció de la intensitat de

llum elements amb rellotges astronòmics són solucions que es troben actualment

en el mercat.

? Manteniment de les instal·lacions: Un correcte manteniment de les

instal·lacions permet incrementar la seva vida econòmica i els rendiments

lumínics. És important mantenir neteges periòdiques a les línies d’enllumenat i

substitucions adequades de les línies.

? Gestionar l’energia: Tenir present les necessitats del parc de llums així com

coordinar tots els mitjans tècnics i humans són elements essencials pel correcte

funcionament de les instal·lacions.


7 Bibliografia

? Govern de les illes Balears: Enllumenat urbà i eficiència energètica

? ICAEN: Tecnologies avançades en estalvi i eficiència energètica

? IDAE: Boletines de eficiencia energética y energías renovables

? AVEN: Guía de ahorro y eficiencia energética

? Ayuntamiento de Madrid

? International Energy Agency. www.iea.org

? Programa PROSOL del Gobierno de Andalucía

? Fullea Garcia, J.; Trinidad López, F; Amasorraín Zabala, J.C.; Sanzberro Iriarte,

M; El vehículo eléctrico Tecnologia desarrollo y perspectivas de futuro.

? www.solarweb.net

? www.energuia.com

? www.toyota.com

? www.elmundo.es

annex 1 inventari de tecnologies - caib.es...conselleria de comerç, indústria i energia >...

Documents