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El
impacto de los fenómenos meteorológicos extremos
en las instalaciones de energía solar térmica
y fotovoltaica |
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Las instalaciones de energía
solar al tener parte de sus componentes al exterior están
expuestas, al igual que muchos otros elementos de nuestra
vida cotidiana (coches, ventanas, tejados, jardines), a
los fenómenos meteorológicos extremos. Es
importante conocer que efectos pueden tener estos y que
medidas se toman para contrarrestar sus posibles repercusiones
negativas. Conocerlas puede ayudar a exigir dichas medidas
en de nuestras instalaciones.
Lluvia
torrencial
La lluvia torrencial se presenta
habitualmente en los sistemas tormentosos y en las borrascas
profundas y pueden tener diversa intensidad y duración.
En los sistemas de energía
solar térmica y fotovoltaica la lluvia torrencial,
en si misma, no tiene ningún efecto negativo en cuanto
a la integridad del equipo. Por el contrario la lluvia resulta
beneficiosa ya que ayuda a limpiar el polvo y las impurezas
acumuladas en las superficies de los captadores. Este lavado
ayuda a que la radiación solar incida más
limpiamente y haya una mayor eficiencia del sistema. Una
lluvia torrencial hará la limpieza más vigorosa.
Por otro lado en los días
calurosos una tormenta corta (con lluvia torrencial o no)
rebaja la temperatura de los paneles fotovoltaicos provocando
que cuando vuelva a salir el Sol estos trabajen con un mejor
rendimiento.
Es preciso, no obstante,
que exista un buen drenaje en el área en que estén
situados los captadores solares para evitar posibles inundaciones
que pudieran provocar corrosiones y posibles deterioros
del equipo.
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| El
granizo |
| El
granizo es un tipo de precipitación sólida que
se produce en las tormentas muy intensas en el cual el agua
cae en forma de bolas de hielo de dimensiones y peso variables.
El granizo resulta muy negativo para las cosechas por los daños
mecánicos que produce en las plantas y a los frutos.
Una granizada muy intensa puede provocar también grandes
daños en zonas urbanas en tejados, ventanas, cristaleras
y coches. |
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Energía
solar térmica- En realidad es poco probable
que una granizada llegue a romper el vidrio de un colector
solar. Las granizadas con la intensidad suficiente como
para romper un colector solar son muy poco habituales y
en el caso de que ocurra causarán también
daños importantes en otras estructuras de la casa
y de las zonas urbanas.
Para minimizar el riesgo
de rotura de un colector solar por granizada, se debe adquirir
aquellos cuyo vidrio sea templado. Un vidrio templado de
6 mm de grosor es capaz de resistir el impacto de una bola
de acero de 500 gramos dejado caer desde una altura de 2
metros.
Energía solar
fotovoltaica- Los paneles solares fotovoltaicos,
antes de ser puestos a la venta, son sometidos a una serie
de pruebas muy rigurosas para asegurar que poseen una gran
resistencia mecánica. Una de estas pruebas consiste
en arrojarles bolas de hielo por medio de un cañón
de aire simulando lo que sería una granizada extremadamente
severa, ante lo cual han de resistir sin romperse. La superación
de esta prueba garantiza que los paneles solares aguantarán
cualquier tipo de granizada.
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El
viento fuerte |
El viento es el movimiento del aire que se produce entre
dos áreas de la tierra con distintas presiones atmosféricas
para compensar el desequilibrio. El aire se dirigirá
desde las áreas de altas presiones hacia las de bajas
presiones. Suele asociarse a la llegada de borrascas, tormentas
y perturbaciones en general aunque también esta presente
en áreas desérticas debido a las bajas térmicas
que se producen con el calor. Tambien podemos encontrar
vientos locales como en las costas y en los valles
Energía solar térmica y fotovoltaica-
En ambas tecnologías el viento puede producir idénticos
problemas debido a la semejanza estructural que tienen los
colectores solares térmicos y paneles fotovoltaicos.
Ambos presentan una forma aplanada que es la más
adecuada para captar la radiación solar pero que
sin embargo también los hace muy sensibles a la acción
del viento. El "efecto vela" que se puede producir
en los captadores puede resultar peligroso si no se toman
las medidas precisas. Un viento lo suficientemente fuerte
puede llegar a hacer volar el captador con la consiguiente
pérdida del componente y el peligro de ocasionar
daños materiales y personales.
El viento más peligroso para el panel solar es el
que se dirige hacia el ecuador. (Viento proveniente del
Norte en el hemisferio Norte y del Sur en el hemisferio
Sur) Esto se debe a dos factores:
- La fuerza que ejerce el viento sobre un objeto depende
de la superficie que se oponga a él. Al estar los
colectores orientados hacia el ecuador será el viento
que se dirija hacia esa dirección el que mas fuerza
ejerza sobre los colectores ya que incidirá perpendicularmente
sobre ellos.
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(1) El viento con dirección
al ecuador es el que ejerce más fuerza dado que incide
perpendicularmente en toda la superficie del captador (2)
En el caso en el que el viento tenga una dirección
distinta la fuerza se reparte por la superficie inclinada.
En la imagen la franja
roja representa la porción de viento con fuerza máxima
que incide en cada captador en función de la inclinación
con respecto a él que tiene. Empíricamente
se observa que cuando el viento incide perpendicularmente
es cuando ejerce más fuerza
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-Al incidir
este viento por la parte trasera del colector, ejercerá
una fuerza de tracción sobre los anclajes que es la
que resulta peligrosa. Cuando
el viento proviene del ecuador y aunque incida también
sobre el captador perpendicularmente, en este caso la fuerza
actúa a compresión, transmitiéndose en
su estructura a los soportes y de ahí al suelo disipándose
en gran medida
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Viento
con dirección al ecuador que incide en la parte trasera
del colector y genera un impulso a tracción que resulta
peligroso
Viento
con dirección al polo más proximo que genera
un impulso a compresión el cual se transmite al soporte
y de ahi al suelo
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Para evitar que
el viento en algún momento pueda llevarse volando los
captadores es preciso que la estructura de soporte ejerza
una fuerza hacia el suelo (mediante pesos) igual a aquella
que el viento sea capaz de ejercer sobre los captadores. Es
decir habrá que lastrar la estructura con un peso que
al menos iguale a la fuerza máxima histórica
que haya tenido el viento en la zona en la que se encuentre
la instalación. También será preciso
emplear tortillería de primera calidad resistente a
la corrosión. Un técnico adecuadamente preparado
deberá tener en cuenta estos factores y lastrar la
estructura adecuadamente
Los calentadores
solares termosifónicos al tener el tanque cargado de
agua llevan incorporado el peso suficiente para soportar vientos
muy fuertes.
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Los
rayos
Los rayos son descargas eléctricas
que se producen en las nubes de tormenta. Los rayos portan
inmensas cantidades de energía con lo que pueden causar
graves daños sobre los objetos en los que caigan.
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Las instalaciones
solares al tener sus captadores solares generalmente en los
tejados tienen posibilidades potenciales de recibir la caída
de rayos debido a que el rayo siempre busca el camino más
corto hasta la tierra que en este caso son los objetos altos.
Es extraordinariamente
excepcional que un rayo llegue a caer en un captador solar
pues si es estadísticamente muy escasa la probabilidad
de que caiga un rayo en un lugar determinado, en caso de que
ocurra, antes lo hará en un pararrayos o en un árbol.
En cualquier caso si se considera que existe riesgo real de
caída de un rayo en el equipo se recomienda la instalación
de un pararrayos junto a los captadores y dotar de una tierra
física a estos para hacer mínimos los daños
en el caso de que llegue a ocurrir
Independientemente
de la posible caída de un rayo una instalación
solar fotovoltaica deberá contar con una tierra física
por tratarse de una instalación eléctrica
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La nieve es
un tipo de precipitación sólida que se produce
cuando la temperatura del ambiente está por debajo
de los 0 grados en la superficie. El agua cae en copos formados
por cristales de hielo.
La nieve precipita
en las áreas frías del planeta: En áreas
próximas a los polos, en zonas templadas en invierno
y en regiones orográficamente elevadas (cordilleras,
mesetas) |
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Energía
solar térmica y fotovoltaica- La nieve en si misma
(sin tener en cuenta el frío que trae asociado) no
supone ningún peligro para la integridad de los captadores
solares.
Si puede en
cambio suponer una merma en su eficacia en algunos casos ya
que la nieve tiene la peculiaridad de que se acumula sobre
el lugar en el que cae (al ser sólida no drena). Así
si la nevada es muy intensa y prolongada se puede dar el caso
de que nos encontremos con una capa de nieve de varios centímetros
de espesor que cubra la parte inferior de los captadores.
Esto puede provocar que la parte enterrada no trabaje y el
rendimiento en conjunto del captador disminuya proporcionalmente
a la cantidad de panel que esté enterrado. Con el tiempo
la parte del captador que recibe la luz solar calentará
el conjunto entero y derretirá la nieve, sin embargo
habremos perdido un valioso tiempo de captación justo
en la época en que es más necesario.
Para evitar
esto basta con colocar unos soportes que eleven el captador
a un nivel superior al que se tengan datos estadísticos
que puede llegar la nieve.
Por otro lado
la nieve alrededor del captador, siempre que el captador quede
despejado, puede suponer una ventaja, ya que la nieve al ser
blanca refleja la luz del Sol y ese mayor nivel de luminosidad
puede mejorar el rendimiento.
La nieve viene
asociada al frío. Los problemas que puede ocasionar
el frío en las instalaciones solares térmicas
y fotovoltaicas se analiza en el apartado de “Frío
Intenso” |
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El tiempo
caluroso esta provocado por la llegada de la radiación
solar intensa a la superficie de la tierra. Las zonas más
calurosas del planeta son por consiguiente las zonas que reciben
más radiación solar como son; las zonas intertropicales,
las subtropicales, y las templadas en verano.
Energía
solar térmica. La incidencia del calor extremo
en las instalaciones de energía solar térmica
dependerá del área climática en donde
se encuentren y del dimensionado de la instalación
que se haga en consecuencia
En zonas Intertropicales
y subtropicales con un nivel de radiación y temperaturas
más uniforme a lo largo del año, el dimensionado
de los colectores y del acumulador, si están bien realizados,
guardarán un equilibrio entre si que evite los sobrecalentamientos
en todas las estaciones. Sólo pueden existir problemas
si se deja de utilizar por una serie de días. En caso
de salir de viaje y que vaya a quedar sin uso conviene cubrir
los colectores.
En las zonas
templadas y frías, con un nivel de radiación
que varía mucho a lo largo del año, dependerá
del uso para el que esté proyectada la instalación.
Si el uso de
la instalación es preferentemente para el verano no
existe problema ya que en el dimensionado se habrán
previsto los niveles de radiación altos. Pero si el
dimensionado esta pensado para un uso de la instalación
para todo el año o para el invierno se habrán
instalado un número de colectores grande para captar
una cantidad de energía del Sol suficiente en invierno
(cuando irradia poco). Este gran número de paneles
captarán mucha energía en los momentos de intenso
calor del verano, cuando hay mucha radiación solar,
y si no se toman las medidas adecuadas provocaran sobrecalentamientos.
Estos sobrecalentamientos (con temperaturas del agua que pueden
llegar a los 150 grados centígrados) pueden arruinar
la instalación dado que muchos materiales que la componen
no resisten esas temperaturas
Existen varios
métodos para controlar los sobrecalentamientos que
un instalador cualificado debe de haber previsto como son:
colocación cerca de los colectores de objetos que produzcan
sombras sólo en verano, los disipadores de calor, emplear
el excedente de calor en verano para calentar el agua de una
piscina o incluso cubrir algunos colectores para que no trabajen.
Energía
solar fotovoltaica- Los paneles solares fotovoltaicos
así como el material eléctrico están
preparados para soportar temperaturas muy altas sin que sufran
daño alguno. El único inconveniente que existe
con el calor extremo es que los paneles solares fotovoltaicos
pierden eficacia progresivamente cuanto más alta de
25º C es su temperatura. |
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El frío
extremo se produce en áreas en que la radiación
solar llega en poca cantidad. Suele producirse en áreas
próximas a los polos, en climas templados durante el
invierno y en áreas montañosas.
Energía solar
térmica- El frío es uno de los elementos
que más daño puede causar en una instalación
de energía solar térmica si no se toman las
medidas adecuadas para contrarrestarlo
El volumen del agua aumenta
cuando pasa del
estado líquido al
sólido, es decir cuando se congela. Las instalaciones
de energía solar térmica están llenas
de agua en sus circuitos. El aumento del volumen del agua
por el congelamiento provoca fuertes tensiones en las tuberías
que terminan por romperlas provocando fugas múltiples
y arruinando la instalación
Existen algunos procedimientos
para evitar este efecto como son: emplear resistencias eléctricas
para mantener el agua del interior de las tuberías
por encima el punto de congelación o mantener la
bomba encendida bombeando una pequeña cantidad de
agua caliente del día anterior. Sin embargo estos
sistemas resultan costosos o no rentables energéticamente
para los fríos intensos. El método más
empleado consiste en usar un fluido mezcla de agua y anticongelante
que circule por los colectores y por el interior de las
tuberías expuestas al frío. Este líquido
circula por un circuito primario estanco que traspasa el
calor a otro circuito secundario lleno de agua a través
de un intercambiador de calor. En el circuito secundario
es donde se encuentra el acumulador y de ahí sale
el agua para el uso final.
Dependiendo del nivel de
frío extremo al que se pueda llegar en un lugar,
la proporción de agua y anticongelante de la mezcla
variará. Así en lugares donde sea potencialmente
posible (según anales climatológicos de temperaturas
mínimas) llegar a los -20 Grados centígrados,
será necesario usar en la mezcla una proporción
de anticongelante mayor que en lugares donde la temperatura
mínima registrada sea de -14 grados centígrados
Energía solar
fotovoltaica- Los paneles y el equipo eléctrico
asociado son inmunes a la acción del frío
extremo, no así las baterías que pueden legar
a congelarse y a echarse a perder.
Existe una relación
importante entre el nivel de carga que tenga una batería
y la temperatura a la que se congela. Así cuanto
más descargada esté una batería su
punto de congelación más se acercará
a los cero grados siendo por tanto más fácil
que se congele. Una batería totalmente cargada resiste
una temperatura de hasta -60 grados centígrados sin
congelarse.
Para evitar los efectos negativos
del frío extremo en las instalaciones de energía
solar fotovoltaica un técnico adecuadamente formado
deberá dimensionar convenientemente la batería
para evitar que el nivel de descarga sea excesivamente bajo
en los momentos en los que el frío es más
intenso. También existe la posibilidad de mantener
la batería en un compartimiento con calefacción
o al menos en uno en el que no se den temperaturas bajo
cero.
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