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Rawlemon: instalación solar alternativa

¿Qué es el Rawlemon?

El rawlemon es una esfera transparente. Su forma esférica ayuda a que pueda aprovechar mejor la luz difusa, hasta en un 15%. Además, el prototipo convirtió hasta un 70% más de energía que los paneles solares fotovoltaicos tradicionales de doble eje. Y tiene una eficiencia un 35% mayor que los paneles solares fotovoltaicos tradicionales. Además, al ser transparente puede integrarse fácilmente a los edificios. Pero no sólo eso, sino que uso híbrido (electricidad y energía solar térmica), en el prototipo consiguió ahorrar durante las pruebas un 75% de superficie. Garantiza un máximo de transparencia de un 99%, evitando así la pérdida de visibilidad.

Origen del Rawlemon

Es una idea que el arquitecto alemán André Broessel junto con varios socios estudio y desarrollo ya en el año 2012. Su concepto está dirigido a conseguir dos objetivos:

  • Producción de una energía más limpia, con una huella de carbono más baja
  • Un mejor rendimiento en el uso y la conversión de la energía solar renovable.

¿En qué consiste el Rawlemon?

Esta idea se basa en un concepto sencillo. El rawlemon es básicamente un concentrador de la luz solar, como una lupa. Que consigue llevar toda la luz que incide sobre la esfera a un único punto, donde se instala una celda solar fotovoltaica, o también un intercambiador de calor a glicol. Por ello, es una innovación que puede hacer la tecnología solar más asequible si cabe. Ya que con un tamaño menor de la instalación se consiguen los mismos resultados que con placas fotovoltaicas tradicionales.

7 Beneficios del Rawlemon como instalación solar

✓ Aprovecha la energía solar para generar calor o electricidad, reduciendo así hasta un 70% la factura energética

✓ La energía solar ha iluminando nuestro planeta desde hace millones de años, y lo seguirá haciendo durante millones de años

✓ Se puede integrar en los edificios a modo de ventana que permite el paso de luz

✓ Una instalación que aproveche la energía solar añade valor a tu vivienda al hacerla un poco más autosuficiente

✓ Puede ser aprovechada en cualquier lugar: lugares remotos y viviendas aisladas donde otros combustibles como el gas, gasóleo o incluso la electricidad tienen difícil llegar

✓ Reduce la dependencia de las constantes variaciones (principalmente subidas) del precio del gas y la electricidad

✓ Aparte de la limpieza de la esfera solar como en cualquier ventana, solo necesitan de una pequeña revisión de las conexiones eléctricas

¿Es un opción real de futuro dentro del mercado de las instalaciones solares?

Aún es muy pronto para saber si el concepto de placa fotovoltaica tradicional perderá competitividad frente al rawlemon. Si es cierto, que las pruebas realizadas revelan que cuenta un gran potencial. Pero es algo muy nuevo y el mercado aún no ha tenido tiempo de conocerlo y asumir esta innovación tecnológica.

Buenos argumentos para pensar que sí

1.Funcionan sin luz solar

Un argumento importante es el potencial que tiene esta nueva tecnología solar en zonas del planeta con muy poca luz solar directa. En los círculos polares las noches de invierno duran prácticamente 20 horas, haciendo muy difícil el uso de placas solares térmicas o fotovoltaicas tradicionales. Cierto es que son zonas con una población muy baja, pero tienen la ventaja de aprovechar la luz difusa. Incluso funciona de noche aprovechando cualquier luminosidad que exista. Es por ello que el rawlemon es una solución idónea para zonas con pocas horas de luz.

Rawlemon nocturno.

Con rawlemon, se puede reducir la superficie de captación al 1% . Además, la estructura total está fija ya que solo se mueve el pequeño captador, donde se ubica la celda fotovoltaica. Otra gran ventaja que tiene la esfera solar es que no le afecta una mala orientación, ya que es capaz de aprovechar la luz difusa, como se ha comentado. Y por supuesto la indirecta.

2.Encaja perfectamente en cualquier estructura arquitectónica

Otro aspecto importante es el arquitectónico. Esta innovación técnica permite el uso de la esfera solar incrustada en las fachadas de los rascacielos de todo el mundo, por lo que el requerimiento estructural pierde importancia. Esta innovación tecnológica de cristal transparente ejercería dos funciones. Por un lado, la esfera solar genera electricidad como los paneles solares. Por otro, tiene la función de ventana alimentando el sistema energético del edificio sin por ello impedir la entrada de la luz al interior.

¿Está presente en el mercado?

Sí, los creadores del rawlemon ya han puesto en marcha su propia empresa con el mismo nombre. Disponen de un pequeño catálogo de productos enfocado al consumidor final. Productos como pequeños cargadores para Smartphone, tabletas y ordenadores portátiles. O modelos un poco más grandes para poder cargar tu patinete eléctrico o incluso la bicicleta eléctrica. También disponen del modelo grande, llamado Beta-Ray y que se instalaría en módulos de esferas, para generación eléctrica para autoconsumo.

Hielo solar

¿Sabías que gracias a los conocimientos sobre el comportamiento de algunos materiales, y a la tecnología solar y de absorción de calor, se puede fabricar hielo con la energía del sol? La solución está en el calor que nos aporta el sol, como energía principal, y el aprovechamiento de la transmisión de calor que ofrecen diferentes sustancias por el efecto de absorción de calor.

¿Qué es el hielo solar?

El hielo solar no es más que hielo agua en estado sólido. Pero lo denominamos así porque fabricamos el hielo con energía solar. Aunque parece algo muy complicado, en realidad es bastante sencillo, y debemos saber que la teoría de este sistema ya tiene algunos años. La generación de frío a partir de una fuente de calor se denomina absorción.

El ciclo termodinámico de enfriamiento por absorción se basa en la necesidad del fluido usado como refrigerante de obtener calor del líquido a enfriar para poder pasar del estado líquido al de vapor, al reducirse la presión a la que está sometido. Pero este ciclo que genera frío necesita de una fuente da calor. Que nosotros aportaremos con placas solares.

De esta forma una de las sustancias absorbe ese calor, que luego en el proceso inverso lo disipa. Lo importante es que la absorción de calor, y su posterior disipación lo controlamos y hacemos en los lugares que nos interesa. En este ciclo, se consigue que el agua del sistema ceda calor, llegando a congelarse, produciendo el hielo solar.

Origen del sistema de absorción

El ciclo de absorción es un descubrimiento del siglo XVIII. El primer intento se debe al escocés William Cullen, cuando en 1755 consiguió obtener una pequeña cantidad de hielo en una campana donde consiguió reducir la presión. Unos años más tarde, en 1777, Gerald Nairne, también escocés, introducía ácido sulfúrico en la campana de Cullen, de manera que el vapor de agua fuera absorbido por este, dejando espacio para permitir una mayor evaporación de agua.

En 1810, John Leslie colocó, dentro de la campana bajo vacío, un recipiente con el agua a evaporar y en el fondo otro recipiente con el ácido sulfúrico, logrando una producción de 3 kg de hielo por hora. Pero sería finalmente el francés Ferdinand Carré, quién construyó y comercializó la primera máquina de absorción, destinada principalmente a la fabricación de hielo. Utilizando para ello, amoniaco como refrigerante y agua como absorbente. Esta máquina fue patentada en 1859 y obtuvo el premio de la Exposición Universal de Londres de 1862.  Como anécdota, comentar que ya en el año 1875 el buque Paraguay, equipado con máquinas de absorción de Carré, transportó por primera vez carne congelada desde Buenos Aires hasta el puerto de Le Havre (Normandía – Francia).

¿Cómo funciona el conjunto Solar-máquina de Absorción?

El sistema para generar hielo con energía solar tiene dos partes. Por una tenemos el generador de energía (calor), es decir las placas solares. Esta primera parte del sistema nos aportará el calor que necesita la segunda parte del sistema. El segundo componente de este conjunto es un sistema de absorción, que aprovechará el calor que le aportan las placas solares para poder trabajar.

Equipos de absorción

Los equipos de absorción de calor pueden ser de dos tipos. Los de tipo amoníaco/agua, o también llamados «de efecto simple», o bien máquinas agua/bromuro de litio, o «de doble efecto». Para los sistemas de refrigeración y generación de hielo, se emplea normalmente el sistema de agua/bromuro de litio por tener mayor eficiencia. El motivo de utilizar el bromuro de litio es porque tiene gran capacidad de absorber agua y posteriormente puede deshidratarse también fácilmente con calor. Siendo la energía que nos aportarán las placas solares.

Explicándolo con más detalle, el agua, en nuestro caso es el refrigerante, que se mueve por un circuito a baja presión, y se evapora en un intercambiador de calor, llamado evaporador. Para producirse la evaporación necesitamos calor, que se obtiene a partir de las placas solares en un intercambiador, en el que se congela el agua que queremos convertir en hielo que queremos fabricar.

En el paso posterior al evaporador, el bromuro de litio absorbe el vapor de agua en el absorbedor, produciendo una solución diluida o débil de bromuro en agua. Esta solución pasa al generador, donde se separan disolvente y soluto mediante calor procedente de las placas solares. Entonces el agua va al condensador, que es en otro intercambiador donde se cede la mayor parte del calor recibido en el generador, y desde allí pasa de nuevo al evaporador, a través de la válvula de expansión; el bromuro, ahora como solución concentrada en agua, vuelve al absorbedor para reiniciar el ciclo. En definitiva, en el absorbedor se desprende calor al absorber el gas, mientras que en el generador se absorbe calor al desprender el gas.

Fuente de la imagen: Guía del Frío Solar. Fenercom. Esquema–Maquina de absorción de doble efecto

Otros prototipos

Pero el sistema anterior no es el único. Existe un prototipo, creado por Ingenieros de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) con sede en Medellín. Este nuevo prototipo permite fabricar hielo por medio del calor aportado por el sol. Este equipo creado por ingenieros del grupo de investigación en Termodinámica Aplicada y Energía Alternativa (Tayea), congela y refrigera entre uno y cinco litros de agua.

Aunque parezca complejo su mecanismo es sencillo. El secreto está en el sistema de tuberías, formado por 20 tubos de 2 metros de longitud y 10 centímetros de diámetro, los cuales contienen carbón activado, y el uso de los paneles solares, que aportan el calor necesario para el proceso. El carbón activo permite el proceso de enfriamiento, ya que es capaz de adsorber amoniaco o metanol. Además, la máquina usa un líquido refrigerante, en este caso metanol, que se evapora debido al calor que concentran los reflectores solares convexos.

Una vez en el interior del sistema, se superan los 90 grados centígrados, y el vapor atrapado en las tuberías entra en contacto con el carbón activado, el cual se vuelve líquido una vez va perdiendo calor con relación al ambiente, o se enfría al ponerse el sol. Lo que llamamos desorción-regeneración. Durante la noche, cuando el carbón activado se enfría, adsorbe nuevamente el metanol y en ese proceso es cuando se produce el frío (adsorción-evaporación), que es capaz de congelar el agua.

Curiosidades sobre el hielo solar

Curiosidad

Motivo

Respetuoso con el medio ambiente     Al utilizar energía solar que son menos contaminantes y más respetuosas con el medio ambiente y que permite disminuir las emisiones de gases tóxicos
Energía gratuita ✓ El aporte de energía solar a nuestra calefacción es 100% gratis
✓ Inicialmente deberemos amortizar la instalación efectuada, pero una vez que con lo ahorrado se ha pagado el coste de la instalación, la energía solar es completamente gratuita
Energía limpia y gratuita ✓ Solo se necesita del calor del sol para poder fabricar hielo
Disponibilidad global ✓ Puede ser aprovechada en cualquier lugar en función de la incidencia solar
Reduce la dependencia energética ✓ Una instalación de hielo solar aprovecha la energía solar térmica para generar el frío necesario
Ideal para zonas con mucho sol ✓ ideal para zonas aisladas, con mucho sol y difícil acceso a otras energías

 ¿Es viable el hielo solar? ¿Tiene futuro?

Aunque parezca una tecnología muy difícil de aplicar, la realidad nos dice que no. Además, con los avances tecnológicos tanto en el campo de la energía solar como en los sistemas de absorción, cada día es más viable esta combinación.

De hecho, existen diferentes empresas que se dedican única y exclusivamente a diseñar y fabricar equipos de absorción de calor para generación de frío. Los modelos para generación de hielo aún necesitan de cierto perfeccionamiento, y sobre todo los que no necesitan ningún tipo de suministro eléctrico.

Hasta el momento, los equipos de absorción que hay en el mercado tienen elementos que consumen electricidad. Las bombas circuladoras, electroválvulas, centralita de control, etc. necesitan para su funcionamiento, aunque su consumo es sensiblemente inferior a los tradicionales equipos refrigeradores o generadores de hielo, por lo que para los equipos de hielo solar se abre un futuro prometedor.

¿Placas solares fotovoltaicas o térmicas?

La principaººl diferencia entre las placas solares fotovoltaicas y térmicas es para que están destinadas. Mientras que los paneles fotovoltaicos están destinados a generar electricidad, que usaremos en cualquier electrodoméstico de nuestro hogar, o en nuestro vehículo eléctrico. Los térmicos generan agua caliente que podremos usar en la ducha, lavar la vajilla o la ropa, o incluso, para la calefacción de casa. Pero no sólo eso, sino que también existen otra serie de aspectos con los podemos diferenciar una de la otra.

1.Funcionamiento

Placa solar térmica

Aunque para la función térmica existen diferentes tipos de captadores, vamos a explicar el funcionamiento de los más comunes. El panel solar térmico o captador solar es un dispositivo que capta la energía de la radiación solar para su aprovechamiento en calefacción o agua caliente sanitaria. Su funcionamiento es muy sencillo. Consiste en hacer pasar un líquido con propiedades anticongelantes por su interior. En su recorrido por el interior del captador, este líquido, también llamado glicol, va aumentando su temperatura gracias a la incidencia de los rayos del sol. Y a su vez, a la configuración de los propios paneles, que potencian la acumulación de calor por el efecto invernadero. Una vez fuera del captador, el glicol cederá ese calor al agua sanitaria o para la calefacción, mediante intercambiadores individuales, o dentro de acumuladores de agua.

Ejemplo de instalación en una vivienda tipo:

Fuente de la imagen: Software Valentín.

Placa fotovoltaica

La placa fotovoltaica es el que sirve para la generación de electricidad. Gracias al decreto ley de finales del año 2018, por el que se suprimía el llamado “impuesto al sol” vuelve a ponerse de moda. Los paneles o módulos fotovoltaicos están formados por un conjunto de células fotovoltaicas que producen electricidad a partir de la luz (de los fotones de la radiación solar) que incide sobre ellos mediante el efecto fotoeléctrico.

Su funcionamiento se rige por los siguientes principios físicos. Algunos de los fotones, provenientes de los rayos del sol, impactan sobre la primera superficie del panel, siendo absorbidos por diversos semiconductores, como puede ser el silicio. Los electrones que se alojan en la estructura del silicio son golpeados por los fotones, liberándose de los átomos a los que principalmente estaban destinados. El movimiento de esto electrones es lo que conocemos como corriente eléctrica. Generada en forma “continua” y también llamada DC. Y que debemos transformar a “alterna” para poder usarla en nuestras casas.

Y en función del tipo de célula que los forman, los paneles fotovoltaicos se dividen en, monocristalinas, que se componen de secciones de un único cristal de silicio (Si) (reconocibles por su forma circular u octogonal, donde los 4 lados cortos, si se puede apreciar en la imagen, se aprecia que son curvos, debido a que es una célula circular recortada). Policristalinas, formadas por pequeñas partículas cristalizadas. Y amorfas: cuando el silicio no se ha cristalizado.

¿Cuál es su rendimiento?

Su efectividad es mayor cuanto mayores son los cristales, pero también su peso, grosor y costo. El rendimiento de las primeras puede alcanzar el 22%​ mientras que el de las últimas puede no llegar al 10 %.  Los paneles fotovoltaicos pueden llegar a generar gran cantidad de energía, pudiendo llegar a generar entre 120 y 250 w por metro cuadrado. Siempre dependiendo del tipo de panel y de su nivel de eficiencia.  Además, los sistemas fotovoltaicos pueden funcionar de forma aislada. Cuando lo que queremos es dotar de electricidad a una vivienda aislada en el campo, a la que es difícil llevar el tendido eléctrico, o con conexión a la red. La instalación tipo de cada una de los dos tipos se puede observar en el siguiente gráfico.

Ejemplo de instalación en una vivienda tipo:

 

Fuente de la imagen: Hogarsense. Esquema de una instalación Fotovoltaica conectada.

2.Aspecto visual

Para las personas que no reconozcan por su aspecto las placas solares fotovoltaicas de las térmicas, ya que en apariencia ambos tipos son de un color oscuro, azulado o incluso negras, les explicamos como se pueden diferenciar. Las placas solares fotovoltaicas están formadas por celdas fotovoltaicas que se fabrican a partir de un cristal de silicio, y estas suele tener forma cuadrada, con un tamaño de unos 20 centímetros de lado. De forma que, al juntarse estas celdas para fabricar la placa solar, crean un aspecto cuadriculado como de tela escocesa, aunque de color oscuro.

Fuente de la imagen: Fotolia

En cambio, las placas solares térmicas, en su fabricación se dispone de un tubo que recorre su interior, pero visible a través del cristal, normalmente en la dirección más larga. Y aunque se pintan del mismo color que el fondo, se suelen apreciar unas rallas longitudinales dispuestas a la misma distancia unas de otras. Esas rayas son el tubo de cobre que recorre el interior de la placa, y por el que circula el fluido caloportador.

3. Tamaño

Otra forma de reconocerlas visualmente es por su tamaño. Aunque no sea mucha la diferencia, normalmente las placas solares térmicas son un poco más grandes que las fotovoltaicas. Y quizás sea una diferencia que si las vemos por separado no podamos apreciar, cuando se da la casualidad que en una vivienda están los dos tipos instaladas, con en la foto anterior, se puede apreciar la diferencia de tamaño.

4. Conexión

Para la instalación de  placas solares fotovoltaicas solo se necesitan un par de cables eléctricos que conectan las placas con el inversor que está dentro de la vivienda, por lo que normalmente se verá un tubo que sirve de protección a los cables eléctricos. Como los que podemos ver por las fachadas de muchas casas o edificios. En cambio, para las placas solares térmicas, su conexión con el resto de instalación que está dentro de la vivienda, se necesita llevar dos tubos de cobre u otro material y los cables de las sondas y termostatos. Por ello se suele ver que esa conexión es más aparatosa, ya que dichos tubos se aíslan con unas vainas de material normalmente negro, y que hace que esas tuberías sean más gruesas y se puedan ver más fácilmente.

Características de las placas solares

Característica Fotovoltaica Térmica
Función ✓Generar de electricidad ✓ Calentar agua
Uso ✓ Autoconsumo

✓ Venta de electricidad

✓ Agua caliente sanitaria

✓ Calefacción vivienda

✓ Calefacción piscina

✓ Generación eléctrica (central termoeléctrica)

Vida útil ✓ 30 años aprox. ✓ 20 a 25 años aprox.
Instalación: ✓ Más sencilla que la térmica. ✓ Algo más compleja, por funcionar con líquidos que aumentan su presión y temperatura durante el funcionamiento.
Mantenimiento ✓ Nulo o mínimo. ✓ Revisión periódica necesaria.

✓ Reposición de elementos deteriorados.

Tamaño

más comunes

✓ 1.58 x 0.81 m (190 – 215 Wp)

✓ 1.65 x 1.00 m (245 – 270 Wp)

✓  2.00 x 1.00 m (270-300 Wp)

Área de apertura:

✓ 2,35 m2

✓  2,11 m2

✓  2 m2

✓  1 m2

Disposición ✓ Indistinta (vertical u horizontal). ✓ Se fabrican para disposición en vertical o en horizontal, dependiendo donde tengan las tomas para las tuberías.
Componente tecnológico: ✓ Implican un mayor esfuerzo en tecnología.

✓ Existen pocos fabricantes del sustrato semiconductor para fabricar las celdas fotovoltaicas.

✓ Tecnología relativamente sencilla.