La peor forma de extrañar a alguien es estar sentado a su lado y saber que nunca lo podrás tener. Gabriel García Márquez (1927). Escritor colombiano.
14/01/2010 - 09:00h

La energía solar fotovoltaica en las ciudades sostenibles

Planificación urbana sostenible La incorporación de la ecología en el diseño urbano se perfila como una gran oportunidad para mitigar el cambio climático. Innovar en la aplicación de las energías renovables en la ciudad puede ser un factor clave.

 
Se presta mucha atención a las posibilidades que los biocombustibles, el transporte sostenible y la generación de electricidad mediante renovables pueden aportar para frenar el cambio climático, pero no se ha destacado suficientemente el papel que representa el diseño urbanístico. Y es precisamente el medio urbano el responsable de enormes cantidades de contaminación y de la generación de residuos en millones de emplazamientos a lo largo del mundo.

Ciudades y sostenibilidad

Por este motivo,las ciudades son una piedra angular en la aplicación de estrategias para recucir las emisiones de gases de efecto invernadero, y se establece una unión intrínseca entre los conceptos de ciudad y sostenibilidad. De hecho, es en las ciudades donde el concepto de sostenibilidad se juega a largo plazo, el éxito o fracaso de la lucha contra el cambio climático, y al mismo tiempo, donde hay más espacio para la mejora.

Muchas investigaciones sobre la planificación urbanística se han centrado en la necesidad de un diseño más sostenible a escala de ciudad, pero recientemente esta atención se ha desplazado hacia el diseño de barrios sostenibles.  La incorporación de los principios de sostenibilidad en el diseño de barrios es importante porque muchos de los problemas que encontramos en la macroescala de la ciudad son de hecho consecuencias acumulativas de la mala planificación a escala de barrio.

Hay muchos desarrollos ya realizados para guiar el diseño ecológico en cuanto al producto y en cuanto al proceso. Sin embargo, cuando se trabaja con sistemas complejos como la ciudad, es oportuno usar los que hacen una cuantificación objetiva de la sosteniblidad y nos ayudan a guiar los procesos de planificación urbana, como el análisis de ciclo de vida.

Asímismo, hay diversos vectores que requieren atención, como los materiales, el agua, los residuos, la movilidad y la energía.

Incursión en el campo energético

Catalunya presenta una dependencia de los combustibles de origen fósil de hasta un 75%, con las correspondientes emisiones de gases de efecto invernadero que eso implica, y con una absoluta dependencia de fuentes de energía que provienen del exterior.

Energías renovables

La vinculación entre crecimiento económico y consumo de energía está clara, tal y como se muestra en el caso de Catalunya, donde el consumo de energía primaria ha aumentado un 60% en un periodo de 15 años: entre los años 1990 y 2005 ha aumentado de unos 17.000 ktep a unos 27.000, según datos de la Asociación Española de Accionistas Minoritarios de Empresas Cotizadas.

Para cubrir una futura escasez de las fuentes energéticas fósiles, es necesario potenciar el uso de energías renovables. La producción eléctrica mediante el efecto fotovoltaico repesenta indudables ventajas energéticas, industriales, medioambientales, sociales, etc. Además, la implantación de la energía solar fotovoltaica contribuye al desarrollo tecnológico y a consecución de los objetivos de la UE para 2020. Actualmente, se dan unas condiciones que favorecen el crecimiento de la utilización de la energía fotovoltaica conectada a red, como son un marco legal adecuado, unas tarifas que favorecen la amortización,  las posibilidades de financiación de las instalaciones, las ayudas de la administración e incentivos fiscales.

La energía solar fotovoltaica, como fuente de energía renovable, presenta una fórmula energética más sostenible que cualquiera de las fuentes energéticas fósiles, ya que dispone de  recursos inagotables a escala humana para cubrir las necesidades de energía. Se trata de una fuente energética aplicable en culquier lugar, hecho que posibilita la aplicación en el ámbito local lo que minimiza la creación de infraestructuras para la distribución energética desde los puntos de producción a los de consumo. Ademas, desde las ciudades podemos ubicarlos tanto en el espacio privado como público.


El impacto ambiental principal de un módulo fotovoltaico se produce en la obtención de las materias primas ya que, aunque el componente principal es el silicio, el cosumo energético para transformar la materia prima -arena- en silicio de grado solar es destacable. A la fase de uso del panel, las cargas medioambientales son mínimas y asociadas al mentenimiento mientras que la gestión final se resuelve mediante los canales de reciclaje. En el caso de instalaciones autónomas, es decir, que utilizan para sí mismas la electricidad generada, el impacto ambiental asociado a la batería también es muy importante. El efecto visual sobre el paisaje es el principal impacto de una instalación fotovoltaica, que es susceptible de minimizarse mediante una correcta interacción sobre los edificios o paisaje. No se producen efectos sobre la calidad del aire, agua,flora o fauna.

El componente principal de una instalación fotovoltaica es el campo fotovoltaico, que es el resultado de la conexión de un número determinado de módulos fotovoltaicos. Estos  se componen de un conjunto de células fotovoltaicas conectadas entre sí, y protegidas de los agentes externos. La materia prima de los módulos suele ser el silicio, aunque existen también otras soluciones que de momento no están muy extendidas. 

Las instalaciones fotovoltaicas

Las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red están formadas por un campo fotovoltaico y un sistema de condicionamiento de potencia, inversor -encargado de transformar la electricidad de corriente continua en alterna- y otros sistemas eléctricos. Durante los últimos años, las instalaciones de venta de electricidad se han consolidado como la principal aplicación de la fotovoltaica, ya que se han adoptado un conjunto de medidas de carácter económico y legislativo para desarrollarlas.

Actualmente, en países como España, Alemania o Japón, las compañías de distribución eléctrica están obligadas por ley a la compra de la electricidad inyectada en su red por estas plantas fotovoltaicas. Por otra parte, el precio de la venta de energía también está fijado por ley, de manera que se incentiva la producción de electricidad sola, ya que esas instalaciones son amortizables en periodos de tiempo que oscilan entre los 8 y los 12 años, lo cual no está mal, ya que disponen de una vida útil de unos 40 años.

Fotovoltaica en los entornos urbanos

El sector doméstico es responsable de más de un 13% del consumo total de energía en Catalunya. En este marco, el aprovechamiento del tejado de los edificios urbanos residenciales para producir elecricidad supone ganancias no sólo de tipo energético, económico o ambiental, sino también social. La instalación de un sistema fotovoltico de 100 kWp, que supone aproximadamente la ocupación de unos 100m2 de la cubierta del edificio, puede llegar a producir anualmente unos 130.000 kWh, considerando una buena orientación de tejado y una radiación equivalente a la de Barcelona. Esto supone el consumo medio de 30 pisos al año. También se ahorran unas 60 toneladas anuales de emisiones de CO2, equivalentes a las emisiones de un choche de bajas emisiones (unos 120 g/km) que circunvale la Tierra más de 12 veces.

Mediante la aplicación de la tecnología fotovoltaica en los edificios,se aprovechan los recursos autóctonos, a la vez que se disminuye la dependencia enerǵetica de territorios extranjeros, se provechan espacios no productivos, se evita el consumo de combustibles fósiles, y consecuentemente, las emisiones contaminantes asociadas.

Fotovoltaica e iluminación urbana
La tecnología fotovoltaica también es susceptible de aplicarse con éxito a otros equipamientos de consumo energético de las ciudades, como es la iluminación urbana, que supone un impacto económico de entre el 40 y el 60% del consumo eléctrico del servicio de las ciudades. Para conseguir minimizar el impacto ambiental asociado a la iluminación urbana, se han de implementar estrategias para optimizar el consumo y después, aplicar las fuentes de energía de origen renovable. La mejora de la eficiencia enerǵetica pasa por la sustitución de las lámparas convencionales, usualmente de vapor de mercurio o vapor de sodio de alta presión, por lámparas más eficientes. Ideal para este propósito son los LEDS, que tienen una eficiencia de 100 lm/W, así como un índice de reproducción cromática (IRC) del 95 y unas 5.000 horas de vida útil, de manera que la sustitución, mantenimiento y flujo luminoso supondría ahorros en potencia instalada de entre un 50 y un 20% con respecto a las lámparas convencionales.

La integración de paneles fotovoltaicos para abastecener la alimentación de las farolas está supeditada a la radiación solar que reciben, condicionada principalmente por las sombras de los edificios, árboles, etc., y  la potencia instalada. Si se presupone un escenario de farolas fotovoltaicas conectadas sa la red, con lámparas LED de 36 W, equivalentes a lamparas VM de 80 W, y con un régimen de funcioamiento en la época crítica del año de 14 horas diarias, y una radiación solar equivalente a la de Barcelona, el panel fotovoltaico para cubrir las necesidades lumínicas será de 150 kWpico, con una generación de 200 kWh al año y un ahorro de 90 kg de CO2 por unidad.

Conclusiones
La innovación en la aplicación de energías renovables en espacios tanto privados como públicos significa un avance hacia la reducción del impacto ambiental de los sistemas urbanos. Estas estrategias han de ir siempre compañadas de una importante reducción de la demanda, y combinarse con trabajos en otros vectores relevantes desde el punto de vista energético, como la movilidad.

Autor:

Joan Rieradevall, Profesor del Departamento de Ingeniería Química y prmer investigador del grupo Sostenipra del Instituto de Ciencia ytecnología ambiental, de la Universidad Autónoma de Barcelona

Fuente: Tecnodebats, publicación del Colego de Ingenieros Técnicos Industriales de Barcelona


 
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