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INDICE
1.
INTRODUCCION Y CONCEPTOS GENERALES………3.
2.
ELEMENTOS DE LAS INSTALACIONES HÍBRIDAS………...4.
3.
INSTALACIONES HÍBRIDAS HABITUALES………...5.
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1. INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS GENERALES
Desde que se ha llegado a un desarrollo tecnológico suficientemente elevado de las energías
renovables, se las puede considerar como un complemento o sustituto de las energías tradicionales.
Habitualmente las energías renovables se utilizan como un modelo de negocio en sí mismo, a través de
la venta de la producción de energía “gratuita” a un cliente privado, a las compañías eléctricas o a los
propios estados mediante PPA (Power Purchase Agreement); o como una medida de ahorro energético
promovido por clientes preocupados tanto por su factura energética como por el medio ambiente.
Igualmente las energías renovables suponen un sustituto más que justificado en instalaciones aisladas
cuya conexión a la red eléctrica común o suministro de combustible entraña una gran dificultad o coste
económico.
Las instalaciones de energías renovables de mediano o pequeño tamaño, digamos menores a 1 MW y
hasta unos pocos kW, tradicionalmente han sido asociadas a las tecnologías solar fotovoltaica, solar
térmica, eólica, geotermia o biomasa en alguna de sus múltiples variantes. Incluso en algunos casos
especiales hasta pequeñas turbinas de minihidráulica.
Como es bien conocido, cada una de las aplicaciones de las energías renovables mencionadas en el
párrafo anterior tiene una tecnología de funcionamiento y un perfil de generación distintos:
Tanto la energía solar fotovoltaica como la solar térmica tienen una producción asociada a la
radiación del sol en las horas de sol semejante a una campana de Gauss que se repite con
pequeñas modificaciones a lo largo del año y es influenciada por las condiciones climáticas
puntuales diarias.
La eólica presente un perfil de generación independiente y diferenciado en cualquier
localización aunque recibe una cierta influencia positiva cuando las condiciones
meteorológicas adversas dificultan la producción solar durante el día.
La geotermia posee el perfil más estable y constante de todas por la gran inercia de los
cambios de temperatura de la capa superficial de la corteza terrestre.
La producción hidráulica podría considerarse de funcionamiento constante general aunque
depende de las corrientes fluviales y de los datos pluviométricos de las zonas en las que estén
instalados, lo cual provoca cambios a medio y largo plazo en meses o años en lugar de horas o
días como en el resto de los casos.
Por último se encuentra la biomasa como fuente de energía totalmente modulable y
controlable a voluntad según los requerimientos de las instalaciones.
De todo lo anterior se pueden considerar las energías renovables como ampliamente complementarias
entre sí o con otras fuentes de energía tradicional. Esto ha llevado en numerosos casos a desarrollar
instalaciones híbridas de energías exclusivamente renovables o asociadas a fuentes energéticas
convencionales.
Las tecnologías de acondicionamiento de potencia, regulación electrónica y monitorización poseen un
grado de desarrollo muy elevado y permiten un control pormenorizado de todos los parámetros de una
instalación híbrida desde cada uno de los factores que influyen en las fuentes de energía presentes en el
sistema como en las características cambiantes del consumidor ya esté aislado o conectado a red y
2. ELEMENTOS DE UNA INSTALLACIÓN HIBRIDA
Una instalación híbrida de generación de energía está comúnmente compuesta por, aunque no limitada
a, los siguientes elementos:
Una o varias fuentes de generación renovable de cualquiera de los tipos mencionados
estudiando previamente que sean lo más complementarias posible entre sí según las
características climáticas de la zona, condiciones de uso del sistema y requerimientos del
consumidor.
Un sistema de acumulación de energía eléctrica, en baterías normalmente, para evitar la
pérdida de energía no consumida en ciertos periodos en el caso de instalaciones aisladas y para
estabilizar la red por la relación producción/consumo. Para opciones menos comunes de
instalaciones híbridas conectadas a red esta acumulación desaparece ya que la propia red hace
su gestión y acumulación de la energía dependiendo del tamaño de la misma.
Un generador adicional y 100% controlable para aportar toda la energía necesaria para el
consumidor si no hay disponibilidad de recurso renovable. Habitualmente esto supone el uso
de diésel con el consiguiente efecto contaminante del mismo pero se puede sustituir por
combustible de biomasa muy común en las instalaciones térmicas.
Un sistema de acondicionamiento de potencia que se encarga principalmente de transformar
las fuentes de energía iniciales en el producto que el usuario final necesita utilizar ya sea agua
caliente sanitaria, electricidad en CC o CA, vapor, etc. Ese mismo sistema incluye los
dispositivos de control y regulación necesarios para maximizar la eficiencia de todo el sistema
completo evitando en lo posible el uso de las energías auxiliares, o la red si existe, que en
definitiva son coste económico y tienen una mayor influencia en el medio ambiente.
Un usuario, o red de suministro local independiente a efectos de la presente instalación, que
posee unas características de utilización y consumo totalmente independientes de cualquier
otro y variables en el tiempo, las cuales hay que estudiar con detenimiento para conseguir
realizar un diseño adecuado, eficiente y económico.
Se puede entender de lo anterior que el concepto de instalación híbrida es muy variable y requiere de
una adecuación y diseño de ingeniería específico y adaptado para cada usuario según sus necesidades.
Pueden llegar a ser tan simples o complejas como las necesidades y requerimientos de los usuarios
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3. INSTALACIONES HÍBRIDAS HABITUALES
Las instalaciones híbridas pueden configurarse en multitud de combinaciones de los elementos del
apartado anterior pero se detallan a continuación algunas de las más utilizadas:
a. Instalación aislada híbrida eólica‐fotovoltaica:
En esta instalación muy utilizada en viviendas aisladas de la red eléctrica se combinan un
generador fotovoltaico con uno eólico como fuentes principales de energía con otro generador
diésel, considerado como refuerzo aunque realmente es el único que puede garantizar el
funcionamiento.
En general suelen contar con un sistema de baterías de acumulación que permite un suministro
estable de energía eléctrica dados los picos de producción elevados que pueden obtenerse de
las dos fuentes principales. Igualmente tienen la función de suministrar energía durante el
periodo nocturno haya recurso eólico suficiente, o no.
El recurso fotovoltaico está presente en casi cualquier zona y es mayor o menor dependiendo
de la localización exacta de la instalación y de las condiciones climáticas puntuales pero tiene
perfiles de producción razonablemente predecibles estadísticamente a lo largo del año.
Sin embargo el recurso eólico es mucho más variable de unas zonas a otras dentro de la misma
región o país. Este depende enormemente de las zonas climáticas en las que se esté situado
pero también de las características individuales de su posición, como orografía, cercanía al mar,
etc.
b. Instalación geotérmica‐biomasa:
Comúnmente utilizada en países del Norte de Europa para calefacción de baja temperatura.
Consiste en un sistema geotérmico adaptado a las condiciones del terreno que utiliza la inercia
térmica del terreno bajo las viviendas de los usuarios, o incluso debajo de grandes zonas
habitadas, inyectando agua a baja temperatura y obteniendo calor por el intercambio térmico
con el subsuelo a decenas, o cientos, de metros de profundidad.
El objetivo de esta energía es conseguir agua caliente sanitaria para consumo humano o como
fuente de calor para calefacción mediante suelo radiante por ejemplo. Es una energía barata y
muy predecible en su capacidad.
Se suele contar con algún tipo de apoyo como una caldera de diésel o biomasa que completaría
la instalación asegurando su funcionamiento. La biomasa sustituye al diésel al considerarse
totalmente controlable por el usuario teniendo este que encargarse del suministro de
combustible exclusivamente y cuyas emisiones se consideran de “balance cero” para el medio
ambiente ya que los óxidos de carbono que emiten a la atmósfera han sido obtenidos de ella
misma por medio del proceso fotosintético.
c. Instalación solar térmica‐biomasa:
Como en el caso anterior el sistema está diseñado para poder extraer la máxima cantidad de
energía de los captadores solares térmicos por el intercambio térmico directo a través de un
absorbedor que permite la transferencia de calor al fluido de intercambio proveniente de la
radiación solar. El salto térmico extra necesario para alcanzar las temperaturas de consigna se
obtiene del combustible de biomasa.
Los sistemas térmicos como este o el basado en energía geotérmica no tienen acumulación
eléctrica pero sí suelen estar provistos de acumulación térmica en depósitos a efectos de
buffers de intercambio.
d. Instalación minihidráulica con eólica o fotovoltaica:
En ciertos lugares cuya orografía y características fluviales permiten la existencia de saltos de
agua de capacidad suficiente se pueden llegar a instalar pequeños generadores hidráulicos
combinados con fotovoltaica o con eólica dependiendo de los recursos naturales de la zona.
El funcionamiento es muy simular al resto de las instalaciones y han de contar también con un
respaldo energético de red o generador diésel para producir el resto de la energía requerida
por el usuario.
4. CONCLUSIÓN
Las instalaciones híbridas son muy útiles sobre todo para consumidores aislados reduciendo su
dependencia del suministro energético ya sea de la red eléctrica o mediante combustible. Su uso reduce
ampliamente la huella ecológica del usuario en el entorno y en la mayoría de los casos produce un
ahorro económico más o menos sustancial.
Se puede decir que algunas tecnologías y combinaciones están más desarrolladas que otras y su
rentabilidad económica es mayor o menor a corto plazo pero hay que tener en cuenta que se espera
que los precios de la energía y los combustibles tengan una tendencia alcista durante los próximos años.
Lo cual mejora la perspectiva económica del uso de las energías renovables, sean instalaciones híbridas
o sencillas, sumada a su influencia positiva en el medio ambiente.
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