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todos artículos 25. marzo 2020

Producción energética para viviendas respetuosa con el medio ambiente

Quien construye una vivienda hoy en día dando importancia a la sostenibilidad y la protección del medio ambiente se plantea la cuestión de cómo generar energía de manera ecológica para la electricidad, la calefacción y el agua caliente. 

Tal y como afirma José Manuel Busquets Hidalgo, el cual nos asesora en nuestro proyecto Casa Xaloc: “La energía más sostenible es la que no se utiliza”. Es por eso que siempre se ha de analizar cada concepto de energía para ver cómo se puede ahorrar la misma, ya sea con un cambio en el propio comportamiento, mediante el uso de la tecnología o con un aislamiento efectivo. Sin embargo, no podemos prescindir del uso de electricidad y calor en nuestra vida cotidiana. 

Es por eso que vamos a analizar qué posibilidades hay para generar engería para la propia vivienda, qué energía procedente del medio ambiente podemos aprovechar y qué tecnología nos respalda. 

Vamos a conocer con más detalle estas opciones para generar energía:

  1. Fotovoltaica: generación de electricidad a través de la energía solar
  2. turbinas eólicas pequeñas: generación de electricidad a través de la energía eólica. Digresión: acumulador de batería
  3. Bombas de calor: generación de calor a partir de aguas subterráneas, tierra o aire
  4. Térmica solar: generación de calor a través de la energía solar. 

Analizaremos las diferentes opciones según diferentes aspectos: 

  • ¿Cómo funciona? 
  • ¿Cómo es su nivel de consumo?
  • ¿Cómo de elevada es la inversión y qué nivel de rentabilidad tiene?

¡Allá vamos!

1. Generar electricidad a partir de energía solar con energía fotovoltaica 

Aquel que piense en electricidad respetuosa con el medio ambiente, le viene a la mente un sistema fotovoltaico. La energía fotovoltaica se ha establecido en todo el mundo como una tecnología para generar energía a partir de la energía solar y que, además, se considera ecológica y económica. 

¿Cómo funciona un sistema fotovoltaico? 

Un sistema fotovoltaico acumula energía solar a través de paneles solares situados en el techo o en la terraza. Las células solares contenidas en los colectores absorben la luz solar y la convierten en electricidad a través de un conversor. Esta energía puede usarse directamente para el consumo propio, almacenarse en una batería o alimentar la red eléctrica pública. 

Para poder comparar el rendimiento de los diversos sistemas, la potencia eléctrica (potencia nominal) de un sistema fotovoltaico se da en kilovatios de pico (kWp), es decir, la potencia máxima de los paneles en condiciones estándares de laboratorio.

Se instala un sistema con una potencia de alrededor de un kilovatio de pico, se requieren de seis a ocho metros cuadrados de espacio. El rendimiento de la electricidad depende de la radiación solar real, las estaciones del año, la luz reflectante o la contaminación de los paneles. 

¿Cuándo funciona de manera eficiente un sistema fotovoltaico? 

Para capturar la mayor cantidad de luz solar posible, los colectores deberían estar orientados idealmente hacia el sur con una inclinación del techo de unos 30 grados. Las inclinaciones por debajo o por encima pueden reducir significativamente la ganancia de electricidad. Además, en el área del techo no debe haber sombra de árboles o de otras casas del alrededor. 

Desde el punto de vista económico, a menudo tiene más sentido optimizar el tamaño del sistema no solo para el consumo propio. Los sistemas pequeños suelen ser más caros por kilovatio que los grandes. Se ha demostrado que el tamaño de las placas de hasta 10 kilovatios es adecuado para viviendas de una o dos familias. 

Con un sistema fotovoltaico de 5 KwP de potencia, por ejemplo, una familia de cuatro miembros puede llegar al 20 o 30 por ciento de su consumo propio sin necesidad de usar una batería de almacenamiento. Con el acumulador de batería esto puede aumentar del 50 al 70 por ciento.  Además, los proveedores de almacenamiento virtual, las llamadas Storm-Clouds, prometen incluso un grado de autosuficiencia del 100 por ciento o más. Encontrarás más información sobre esto en el apartado sobre acumulador de batería. 

¿Cuánto cuesta un sistema fotovoltaico?

El coste de un sistema fotovoltaico ha disminuido significativamente en los últimos años. Por la potencia de un kilovatio actualmente hay que invertir entre 1.200 y 1.600 euros netos. Para viviendas de una y dos familias con un sistema de un tamaño de 5 a 10 kW el coste asciende de 7.000 a 12.000 euros netos. En Alemania hay varias formas de solicitar la financiación. 

La vida útil de un sistema fotovoltaico es de entre 20 y 30 años. 

Si un sistema fotovoltaico produce normalmente más electricidad de la que se puede consumir en los días cálidos y soleados, se deben usar otras fuentes de energía en otoño e invierno. En este caso, la combinación con una pequeña turbina eólica puede ser útil. 

2. Generar energía con turbinas eólicas pequeñas

Otra forma de producir electricidad tú mismo es instalar una turbina eólica pequeña en tu vivienda. Combinado con un sistema fotovoltaico y un almacenamiento de batería, puedes producir electricidad durante todo el año e incluso ser 100% autosuficiente. 

A diferencia de la energía fotovoltaica, las turbinas eólicas pequeñas aún no han llegado al mercado general y, por lo tanto, invertir en ellas es bastante caro. 

¿Cómo funciona una turbina eólica pequeña?

Las turbinas eólicas pequeñas se instalan justo al lado del edificio, o donde sea que se necesite y se consuma energía. Se ofrecen sistemas con ejes de rotor vertical u horizontal, aunque la variante horizontal es la predominante. 

Debido a sus pequeñas dimensiones de hasta cuatros metros de diámetro, los llamados micro-aerogeneradores con una potencia de hasta cinco kilovatios son particularmente interesantes para los hogares privados. Por cierto, a diferencia de las grandes turbinas eólicas, aspectos como el eco o la sombra apenas tienen relevancia. 

Gastos de una turbina eólica pequeña

Los gastos de adquisición para una turbina eólica pequeña oscilan entre 3.000 y 9.000 euros por kilovatio de potencia nominal. El mástil y su base a veces pueden ser más caros que el propio generador eólico. Dependiendo de la ubicación y la velocidad media del viento, un mástil más alto puede suponer un aumento significativo del gasto, si la producción de electricidad también aumenta. 

Dependiendo de la calidad y el mantenimiento, la vida útil de una turbina eólica pequeña es de 10 a 20 años. 

¿Cuándo tiene sentido instalar una turbina eólica pequeña?

Sin viento no hay electricidad. Aquel que esté pensando en adquirir una turbina eólica pequeña para generar electricidad debe verificar si sopla suficiente viento al nivel del rotor en la su propiedad. Una cifra fundamental aquí es la velocidad media anual del viento. Cuanto más fuerte es el viento, más electricidad genera.

No es la potencia nominal del generador la que determina la cantidad de electricidad generada por una turbina eólica, sino la longitud de las palas del rotor. El viento debe fluir lo más libremente posible hacia ellas. 

Cuando se trata de la economía del sistema, especialmente en Alemania, Austria y Suiza, solo el autoconsumo tiene sentido, ya que el suministro a la red pública está escasamente remunerado. Por lo tanto, el sistema debe optimizarse para el consumo propio. 

Digresión: almacenamiento de batería para más autarquía 

Especialmente cuando se trata de generación de energía para el autoconsumo, vale la pena pensar en un sistema de almacenamiento de energía. Por otro lado, puedes aumentar significativamente tu propio consumo y así ganar autosuficiencia.  

Puesto que la energía a menudo no se usa exactamente cuando se produce, con una batería se puede almacenar la energía de más que se ha producido para el consumo actual y puede ser utilizada posteriormente. 

Los acumuladores de batería están diseñados principalmente para su uso con sistemas fotovoltaicos. Sin embargo, también se puede conectar una turbina eólica pequeña para aumentar el grado de autosuficiencia del 80 al 100 por ciento. No obstante, para hacer esto el acumulador de energía debe cumplir con los requisitos técnicos necesarios. 

Las baterías de iones de litio se han establecido como acumuladores de batería. Se pueden cargar con mayor frecuencia, duran más y son más potentes que otras variantes. Un estudio independiente ("Compendio: baterías de iones de litio") financiado en Alemania por el Ministerio Federal de Asuntos Económicos y Energía (BMWi) también confirmó la seguridad de estos dispositivos. 

¿Son rentables los acumuladores de batería?

Al igual que con los sistemas fotovoltaicos, el gasto del acumulador en la vivienda ha disminuido tanto en los últimos años que ahora ha alcanzado el umbral de la rentabilidad

Sin embargo, para aquellos con opten principalmente por la autosuficiencia y necesiten un acumulador más grande y que además no quieran necesariamente alimentar la red eléctrica pública, el acumulador será menos económico. 

Cuanto mayor es la capacidad de almacenamiento, menos económica es la electricidad de la batería. 

¿Merece la pena un Strom-Cloud?

Además de un acumulador en la vivienda, cada vez más proveedores ofrecen las llamadas Strom-Clouds, es decir, almacenamiento virtual, en las que los productores privados de electricidad pueden alimentar el exceso de electricidad. La electricidad suministrada a la nube en verano se puede utilizar en otoño e invierno, por ejemplo, cuando el sistema fotovoltaico en general produce menos electricidad de la requerida. De esta manera, puede lograr el 100 por cierto de autosuficiencia en asociación y comparación con otros generadores de energía fotovoltaica privados. 

Dependiendo del proveedor, obtendrá un reembolso si usa menos electricidad de la que produce. En algunos casos, la oferta llega tan lejos que la electricidad de producción propia incluso puede solicitarse sobre la marcha, por ejemplo, en estaciones de servicio seleccionadas para cargar el automóvil eléctrico. 

Al considerar una Strom-Cloud, debes tener en cuenta los posibles gastos por se miembro o los gastos de electricidad que surgen cuando tú mismo consumes más de lo que se suministró en la red.  

3. Bomba de calor: calor respetuoso con el medio ambiente

La bomba de calor es el sistema de calefacción para edificios nuevos. Sin embargo, el calentamiento con bomba de calor solo es útil para viviendas bien aisladas. El calor se extrae de tres maneras diferentes: del agua subterránea, la tierra y el aire.  No obstante, los tres tipos de bombas de calor difieren significativamente en su eficiencia, y no todos pueden implementarse en cada propiedad.

¿Cómo funciona una bomba de calor?

En realidad, todos tienen una bomba de calor en casa en la cocina: el frigorífico funciona con el mismo principio, pero al revés, el interior se enfría y se emite aire caliente al exterior. 

 La bomba de calor, por otro lado, transporta el calor del aire exterior, el agua subterránea o el suelo a la casa. Al igual que con el frigorífico, un refrigerante en un sistema de turbinas sirve como medio de transporte. Con la ayuda de la electricidad, el refrigerante se comprime para elevar la temperatura de la tierra, el agua subterránea o el aire de la temperatura de flujo de la calefacción. Cuando se libera el calor, éste se enfría nuevamente y el ciclo comienza de nuevo.

¿Vale la pena una bomba de calor?

La bomba de calor es eficiente solo cuando se adapta a los requisitos de calor del hogar. Si se requiere más calor, generalmente se activa un calefactor eléctrico adicional, lo que aumenta el consumo de electricidad. 

Por lo tanto, las condiciones para el uso de una calefacción con bomba de calor deben ser: buen aislamiento del edificio, radiadores grandes, por ejemplo, en la calefacción en el suelo o en la pared. 

Los tres tipos de bombas de calor son eficientemente diferentes. La más eficiente es la bomba de agua subterránea, seguida por la bomba de calor geotérmica y finalmente la bomba de calor de aire. 

Incluso en invierno, el agua subterránea no suele estar más fría de 10 grados centígrados. Esto es lo que hace que este tipo de bomba de calor sea tan eficiente en comparación con los demás sistemas. Sin embargo, dado que se deben reforzar dos pozos para la instalación, esta bomba de calor de agua subterránea no está permitida en todas partes. 

Las bombas de calor geotérmicas utilizan el calor del suelo, que apenas varía de temperatura como el agua subterránea. Sin embargo, depende de la composición del suelo si se puede extraer suficiente calor del mismo. 

Las bombas de calor de aire son menos complejas de instalar y se pueden usar en cualquier lugar, pero son menos eficientes, incluso si aún se puede obtener calor del aire frío. Dado que los ventiladores se utilizan para generar calor, la insonorización también ha de tenerse en cuenta a la hora de planificar. 

¿Cuánto cuesta una bomba de calor y cuando se rentabiliza? 

La inversión real para la compra e instalación de una bomba de calor varía según la ubicación, el entorno y otros factores. Por lo tanto, la información solo puede entenderse como una guía.

  • Bomba de calor de aire incluida la instalación: 12.000 a 14.000 euros.
  • Bomba de calor geotérmica: 9.000 a 11.000 euros para la unidad. Para sondas de 50 a 75 euros adicionales por metro de profundidad de perforación, o para colectores de tierra por metro cuadrado aprox. 25 euros. 
  • Bomba de calor de agua subterránea: 9.000 a 12.000 euros para el dispositivo. 4.000 a 7.000 euros para gastos de desarrollo. 

4. Energía térmica solar: agua caliente de energía solar

Con la energía solar térmica, la energía solar se convierte en calor a través de colectores solares. Esta forma de recuperación de calor tiene sentido principalmente para hogares con una demanda de agua caliente superior al promedio, por ejemplo, para una piscina. 

¿Cómo funciona la energía térmica solar?

Para poder utilizar el calor del sol para producir agua caliente, se utilizan colectores solares que se llenan con un fluido térmico que contiene anticongelante. Cuando brilla el sol, el líquido se calienta y circula entre los colectores y el tanque de protección con la ayuda de una bomba de circulación. Allí, se usa un intercambiador térmico para calentar el agua potable. La energía térmica solar también se utiliza para la calefacción, lo que puede ahorrar hasta un 30 por ciento de los gastos de consumo de la calefacción principal. 

¿Cuánto cuesta una instalación solar y bajo qué condiciones tiene sentido usarla?

El coste de un sistema térmico solar comienza en alrededor de 4.000 euros para una pequeña vivienda unifamiliar. Con soporte de calefacción adicional cuesta a partir de 8.000 euros. 

La salida de calor de un sistema depende del área, orientación e inclinación de los colectores solares. Un sistema solo tiene sentido si también se usa el agua caliente que produce. De lo contrario, no es económica ni ecológicamente rentable. Por lo tanto, el consumo propio de agua caliente o calefacción debe comprobarse detenidamente de antemano. 

Conclusión: no existe una ÚNICA solución 

Incluso si algunas etiquetas quieren que nos lo creamos: no existe una receta única para la generación óptima de energía en propiedades residenciales. Cada nuevo proyecto, con sus diferentes condiciones en términos de ubicación y naturaleza del medio ambiente, es un desafío muy especial que debe considerarse individualmente. 

No importa qué opción u opciones elijas, merece la pena hacer preguntas, no solo sobre eficacia y rentabilidad, sino sobre todo sobre su propia motivación. Porque incluso si una adquisición a veces no es inmediatamente rentable, sí que puede serlo en términos ecológicos. Con el fin de preservar nuestro maravilloso planeta, creemos que puede ser una inversión muy valiosa. 

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