Category Archives: Energia

Sustentabilidad Energética de los Paneles Fotovoltaicos

Este artículo originalmente formaba parte de uno que recopilaba varias notas, pero finalmente cobró personalidad propia y mereció estar por separado. Se basa en otro de Low-tech Magazine.
http://www.lowtechmagazine.com/2015/04/how-sustainable-is-pv-solar-power.html

Traduje las partes que me resultaron más interesantes. Para los de mirada crítica, el artículo original contiene varias referencias a artículos de investigación que fundamentan los números y afirmaciones aquí realizadas.

+Conclusión
-Cuando hablamos de fuentes energéticas renovables, y su sustentabilidad, es necesario analizar:
–Tiempo de repago energético
–Huella de carbono
–Tiempo de repago económico, para aquellos que todavía nos tenemos que fijar en el aspecto económico para afrontar este tipo de inversiones.

-En números para un panel FV:
-Está visto en el artículo que tiene un tiempo de repago energético de entre 1,9 y 2,4 años (dependiendo de donde se ha fabricado y donde se instala).
-Su huella de carbono ideal es de 30 gCo2e/KWh, aunque profundizando el análisis, en la práctica es valor fácilmente ronda los 120 gCo2e/KWh.
Esto es mucho? Un punto de comparación es la electricidad generada por una centrla termoeléctrica alimentada a gas (450 gCO2e/kWh), y una alimentada a carbón (+1,000 gCO2e/kWh).

Los sistemas solares fotovoltaicos 8FV) generan electricidad “gratis” a partir de la luz del sol, pero fabricarlos es un proceso intensivo energéticamente.

Se asume generalmenet que sólo hacen falta un par de años para que los paneles solares hayan generado tanta energía como hizo falta para hacerlos, resultando en muy bajas emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) comparado con la electricidad convencional que llega por la red.

Sin embargo, los estudios sobre los que se realizó tal asunción están escritos por un puñado de investigadores que tienen una inclinación cuestionablemente positiva hacia la FV. Un análisis más crítico muestra que la energía acumulada y el balance de CO2 de la industria es negativo, significando que la energía solar FV ha en realidad aumentado el uso energético y las emisiones de GEI en vez de bajarlos. En el artículo original en inglés se analiza esto en el párrafo “Energy Cannibalism”. Como no está traducido, lo resumo a continuación. El ahorro energético dado por el desplazamiento de energía eléctrica por solar FV, así como el ahorro en huella de carbono, se ven canibalizados porque la tasa de crecimiento en la producción de estos paneles es mayor al ahorro mismo.

–Sustentabilidad en términos de emisiones de carbono:
De acuerdo a los últimos Análisis de Ciclo de Vida (ACV) que miden el impacto ambiental de de paneles solares FV desde la fabricación hasta la disposición final, las emisiones de GEI han descendido a alrededor 30 gramos de CO2 equivalentes por KiloWatt-hora de electricidad generada (gCO2e/KWh), comparado con los 40-50 gCO2e/KWh de diez años atrás. 1)Emissions from Photovoltaic Life Cycles, Vasilis M. Fthenakis, Hyung Chul Kim, Erik Alsema, in Environmental Science & Technology, 2008, 42 (6), pp. 2168-2174 2)Renewable and Sustainable. Presentation at the Crystal Clear final event, Munich, M.J. De Wild-Scholten 3)Update of PV energy payback times and life-cycle greenhouse gas emissions, (PDF), In: 24th European Photovoltaic Solar Energy Conference. Hamburg, Germany. Fthenakis V., Kim, H.C., Held, M., Raugei, M., Krones, J. 4)Life Cycle Inventories and Life Cycle Assessments of Photovoltaic Systems, (PDF). IEA International Energy Agency, Report IEA-PVPS T12-02:2011. Vasilis Fthenakis. October 2011. 5)Crystalline Silicon and Thin Film Photovoltaic Results – Life Cycle Assessment Harmonization, National Renewable Energy Laboratory, 2013 6)Debe notarse que los últimos datos no están todavía confirmados dado que no son dominio público, pero sin embargo asumimos el valor de 30 gCO2e/kWh

De acuerdo a estos números, la electricidad generada por sustemas FV es 15 veces menos intensiva en carbono que la electricidad generada por una planta termoelectrica de gas natural (450 gCO2e/kWh), y al menos 30 veces menos intensiva en carbono que la electricidad generada por una planta termoeléctrica a carbón (+1,000 gCO2e/kWh). Los más citados Tiempos de Repago Energéticos (EPBT por sus siglas en inglés) para solar FV rondan entre uno y dos años. Pareciera que la energía fotovoltaica, disponibles desde principios de 1970, está finalmente lista para conquistar el rol de los combustibles fósiles.

–Manufactura en China
Hoy el 67% de las celdas FV se producen en China, donde la producción de energía eléctrica es el doble de intensiva en carbón, y un 50% menos eficiente. Dado que la fabricación de celdas FV se basa en energía eléctrica (más de 95%), esto significa qu a pesar del menor precio y la creciente eficiencia energética, la producción de celdas solares se ha vuelto más intensiva energéticamente, resultando en tiempos de repago más largos y emisiones de GEI mayores. El cambio geográfico en fabricación ha hecho que casi todos los análisis de ciclo de vida de paneles FV obsoletos, porque están basados en un escenario de fabricación doméstica, ya sea en Europa o los Estados Unidos.

Para un panel fabricado en China, La huella de carbono es de 70gCO2e/KWh, con tiempo de repago energético de 2,4 años. En comparación, en España estos valores son aprox la mitad. 35 gCO2e/KWh y tiempo de repago energético 1,9 años.

La huella de carbono aumenta si el lugar de instalación recibe menos radiación solar que la estimada en el ACV (1700 KWh/m2). Por ejemplo, un panel fabricado en china, instalado en Alemania (1100 KWh/m2), tendrá una huella de carbono de 120 gCO2e/kWh, lo que hace a la energía solar 3,75 veces menos intensiva que el gas natural, y no 15.
Cual es la irradiacion solar en Argentina?

Irradiación solar en Argentina. Fuente: SolarGis

Irradiación solar en Argentina. Fuente: SolarGis

Es variable. Para la provincia de Buenos Aires, ronda los 1700KWh/m2.

–Detalles de los ACV
—No tienen en cuenta el transporte.
—Plantean una vida útil de 30 años. Sin embargo, la relocalización de la fabricación en China incidió negativamente en el porcentaje de celdas defectuosas y que tienen un desempeño inferior al esperado. Es de esperarse que también tengan una vida útil inferior a la esperada.

–Repensar la fabricación y uso de paneles FV
Lo que más importa es donde se fabrican los paneles solares, y donde se instalan. La ubicación de producción e insatlación son un factor decisivo, pues hay tres parámetros en un ACV que dependen de la ubicación: La intensidad de carbono de la electricidad usada en la producción, la intensidad de carbono del mix eléctrico desplazado en el lugar de instalación, y la irradiación solar en el sitio de instalación.

Seleccionando cuidadosamente estos sitios para producción e instalación podemos mejorar la sustentabilidad de loa energúa solar FV de manera espectacular. Para paneles FV producidos en paises con redes eléctricas de bajo carbono (como Francia, Noruega, Canada o Bélgica) instalados en paises donde hay gran irradiación y redes de carbono intensivo (China, India, Oriente medio o Australia) las emisiones de GEI pueden ser tan bajas como 6-9 gCO2/KWh de electricidad generada. Eso es entre 13 y 20 veces menos CO2 por KWh que las celdas FV fabricadas en China e instaladas en Alemania.

Si la FV solar creciese a una tasa promedio del 100% anual, tomaría menos de 10 años suplir la demanda actual de energía eléctrica.

Por supuesto, producir e instalar paneles solares en los lugares apropiados implica cooperación internacional y un sistema económico razonable, ninguno de los dos existe. Producir paneles solares en Europa y USA también los volvería más costosos, por lo que muchos países con las condiciones apropiadas para aprovechar la energía solar no tendrían el dinero para instalarla en grandes cantidades.

Potencial de mitigación de CO2 para módulos de FV de silicio cristalino producidos en China e instalados en diferenets países. Fuente: Briner 2009.

Referencias   [ + ]

1. Emissions from Photovoltaic Life Cycles, Vasilis M. Fthenakis, Hyung Chul Kim, Erik Alsema, in Environmental Science & Technology, 2008, 42 (6), pp. 2168-2174
2. Renewable and Sustainable. Presentation at the Crystal Clear final event, Munich, M.J. De Wild-Scholten
3. Update of PV energy payback times and life-cycle greenhouse gas emissions, (PDF), In: 24th European Photovoltaic Solar Energy Conference. Hamburg, Germany. Fthenakis V., Kim, H.C., Held, M., Raugei, M., Krones, J.
4. Life Cycle Inventories and Life Cycle Assessments of Photovoltaic Systems, (PDF). IEA International Energy Agency, Report IEA-PVPS T12-02:2011. Vasilis Fthenakis. October 2011.
5. Crystalline Silicon and Thin Film Photovoltaic Results – Life Cycle Assessment Harmonization, National Renewable Energy Laboratory, 2013
6. Debe notarse que los últimos datos no están todavía confirmados dado que no son dominio público, pero sin embargo asumimos el valor de 30 gCO2e/kWh

Hog.Ar, Eficiencia energética y el consumo.

En la cadena de ayer 26/03/2015 se anunció el plan Hog.Ar. Un plan canje para cambiar heladeras (tenés que entregar la tuya vieja), financiar el consumo (hay un ahorro del 25% si hacés la compra el fin de semana y el resto se financia con el Ahora12) y mejorar la eficiencia energética.
Me interesa el último punto.

Conclusiónes
-Facilitar el consumo y eficiencia energética pueden no ser dos caminos paralelos. Este tipo de planes permite que alguien con una heladera vieja, ineficiente y a punto de dejar de funcionar, pueda canjearla por una nueva, más eficiente y financiarla en 12 cuotas. Y eso está bueno. Pero también es cierto que muchos no harán la cuenta que estamos haciendo acá, y sólo consumirán porque hay facilidades para hacerlo, porque consumir engorda el PBI y eso es un indicador que sí miramos como país.
-La eficiencia energética sólo será tal en este caso si la heladera vieja es realmente ineficiente (posiblemente esto resulte con heladera de clase de eficiencia C o inferior)
-El balance económico puede no ser positivo para el bolsillo del consumidor si cuenta el ahorro energético vs. la inversión en la heladera nueva, dependiendo esto de la heladera existente y su consumo energético anual.
-Si tuviese una heladera clase B con algunos años de vida todavía, pondría el dinero en colectores solares para agua caliente sanitaria y de esa manera habría un ahorro en el consumo eléctrico o de gas (depende cómo alimente el termotanque/calefón) por lo que la red se liberaría y los consumidores se independizarían un poco de las proveedoras de energía, su monopolio y su ineficiencia. En Chascomús, en el 2014, tuvimos un curso acelerado de cómo hacer reclamos efectivos a EDEA.

Mi heladera
En casa tengo una heladera Patrick HPK814 del 2007. No tiene etiqueta de eficiencia energética, y no tiene la etiqueta propia (si la tenía en la parte trasera, voló en la reparación que le hicimos en el 2012).
Asique para acceder a estos datos recurro a este link:
http://www.fvsa.org.ar/ecoeficiencia/heladeras_confreezer_entre250y400.php?filtro=tod&orden=capacidad
Buscando mi heladera, veo que es de 258 litros totales, Clas de eficiencia B, y con un consumo standard de 371 KWh/año.
En la última factura de EDEA, el KWh sin subsidio cuesta 0,4884$.
Mi heladera consume, en condiciones de ensayo, 371 x 0,4884 = 181,2 $/año.

El reemplazo.
El volumen de mi heladera nos alcanza y sobra. Asique es un buen punto de partida para una nueva búsqueda.
Pensando en la misma marca, el modelo HPK135L tiene una clase de eficiencia A, aunque el fabricante no indica su consumo anual.
Otro camino es ver en el listado de FVSA heladeras de volumen similar, con Clase de eficiencia A, si hay un consumo similar. Efectivamente, este valor ronda los 200 KWh/año.

Entonces, si reemplazo mi heladera actual, por la nueva, el ahorro energético es de 171 KWh/año. 83,5$/año.
Y el costo de comprar esa heladera, si se la compro a Garbarino, es: $6.538
Si la compro dentro del plan Hog.Ar, con el descuento del 25% pasa a costar $4768, que puedo pagar con el Ahora12, pero no escapo de pagarla en un año.

El balance económico
Entonces, tengo que gastar $4768 para ahorrar $83,5/año. Para recuperar la inversión, hacen falta 4768/83.5 = 57 años
Cual es la vida útil de una heladera de las de hoy? 10-15 años?

El balance energético
Cual es la energía incorporada en una heladera?
Según wattzon, para una heladera de 90 litros, se requieren 6.489.251.000 Joules. A 3.600 Joules por cada Wh, una heladera requiere 1.802,6 KWh. Es decir, que se requieren 1802,6/171 = 10,5 años para recuperar la energía con el ahorro en este caso.
Otro númeor a ver es cual es el consumo de energía por cambiar la heladera. Si hoy compro la nueva heladera (1802,6 KWh) y la uso durante 15 años, el consumo energético total es de 1802,6 + (15 x 200) = 4802,6 KWh.

Si yo no cambiase mi heladera hoy, y la siguiese usando, y esta viviese 15 años más, mi comsumo energético supone: 15 x 371 = 5565 KWh. Balance positivo a favor de la heladera nueva.
Sin embargo, recién este balance positivo se da a los 13 años. Entre los años 0 (hoy) y 13 (2028) es menor el consumo energético si mantengo mi heladera actual y espero a que esta muera.

La clase de eficiencia.

Fuente: http://www.eficiencia.gob.ar/index.php/programas-ee/etiquetado/normas-tecnicas-de-ee/2-uncategorised/69-norma-iram-2404-3-1998

Fuente: http://www.eficiencia.gob.ar/index.php/programas-ee/etiquetado/normas-tecnicas-de-ee/2-uncategorised/69-norma-iram-2404-3-1998

La clase de eficiencia una letra de la A a la G, es una relación entre el consumo de la heladera en cuestión, basado en un consumo standard. Esto figura en la norma IRAM 2404-3, y además está la resolución 682/2013. No tengo acceso a la IRAM para ver cual es el método de ensayo, y cómo es el algoritmo para asignar la eficiencia. Busqué una correlación entre volumen total, consumo anual y clase de eficiencia y no la ví.

Encantado de escuchar opiniones.

Ventilacion pasiva geotérmica

Antes de comenzar, lee este AVISO.

Este post consta de notas tomadas de los links mencionados al final. No fue sencillo encontrar ejemplos de diseño que indicaran valores cuantitativos a la hora de dimensionar.
El sistema se basa en aprovechar la temperatura más fresca de la tierra a cierta profundidad, mediante un intercambiador de calor Aire-tierra enterrado, para proveer de aire más fresco a la vivienda.
Seccion intercambiador aire/tierra Continue reading