TECNOLOGÍA SOLAR

ÍNDICE COMPLETO DEL LIBRO

1. RECURSOS SOLARES. 1.1. El Sol. Características físicas. Distribución espectral de la radiación solar. 1.2. Efecto atmosférico sobre la radiación solar. Irradiancia y Constante solar. Componentes de la radiación en superficie. Masa de aire. 1.3. Medida de la radiación solar. Instrumentos para la medida de la irradiancia. Instrumentos para la medida de las horas de radiación directa. 1.4. Posición del Sol. Geometría del movimiento del Sol. Cálculo de las coordenadas horarias. Cálculo de las coordenadas horizontales. Diagramas de la trayectoria solar. 1.5. Irradiación extraterrestre horizontal. Insolación máxima. Irradiación extraterrestre en el plano horizontal. 1.6. Cálculo de sombras. 1.7. Irradiancia en un captador. Ángulo de incidencia. Irradiancia en el plano inclinado. 1.8. Irradiación en un captador. Irradiación mensual en planos inclinados. Orientación e inclinación óptima de los captadores. 1.9. Utilizabilidad. 1.10. Vector solar de precisión.

2. DISEÑOS Y TECNOLOGÍAS DE APROVECHAMIENTO PASIVO. 2.1. Introducción, Arquitectura solar pasiva o bioclimática. 2.2. Estrategias de diseño. Control de ganancias. Control de pérdidas. Control de la demanda de energía. Control del estado de la tecnología. 2.3. Factores medioambientales y clima. 2.4. Aspectos arquitectónicos de diseño. Ubicación, situación y orientación. Distribución. Geometría. Estructura, materiales y almacenamiento de energía. Aspectos legales y normativos. 2.5. Elementos constructivos. Techos y suelos. Perforaciones y aberturas. Paredes y aislamientos. Elementos de protección y control solar. Influencia del entorno: Ajardinamiento. Técnicas de Iluminación. Sistemas convencionales de refrigeración, calefacción y  ventilación. 2.6. Calefacción y refrigeración solar pasiva. Calefacción solar pasiva. Sistemas de refrigeración pasiva. Edificios semienterrados.

3. COLECTORES TÉRMICOS. 3.1. El colector de placa plana. Conversión en energía solar térmica. Componentes del colector. 3.2. Pérdidas térmicas. Conducción. Convección. Radiación. Efecto invernadero. 3.3. Superficies selectivas. Pinturas selectivas. Cermets. 3.4. Pérdidas ópticas. Transmisividad de la cubierta. El producto transmisividad-absortividad. 3.5. Ecuación de rendimiento. Balance de energía. Factor de flujo, de eficiencia y de extracción de calor. Temperatura de estancamiento. Rendimiento del colector. 3.6. Clasificación de los colectores. Colectores de piscina. Colectores avanzados. 3.7. Colectores de tubos de vacío. 3.8. Colectores de aire. 3.9. Ensayos y normativa.

4. CÉLULAS Y MÓDULOS FOTOVOLTAICOS. 4.1. Introducción a las células fotovoltaicas. 4.2. Fundamentos de las células solares. Estructura de bandas y materiales semiconductores. Unión entre semiconductores. Absorción de la luz y efecto fotovoltaico. 4.3. Características eléctricas de las células fotovoltaicas. Parámetros de funcionamiento. Efectos de la irradiancia y la temperatura. 4.4. Fabricación de células solares. Células de silicio monocristalinas (c-Si). Evolución de la eficiencia de las células monocristalinas. Células de silicio multicristalinas (mc-Si). Fabricación de células de capa delgada. 4.5. Fabricación de módulos o paneles fotovoltaicos. Fabricación de módulos cristalinos. Módulos integrados. 4.6. Funcionamiento de los módulos fotovoltaicos.

5. SISTEMAS DE CONCENTRACIÓN. 5.1. Introducción. 5.2. Bases ópticas. 5.3. Tipologías de concentradores. Concentradores estáticos. Concentrador parabólico compuesto (CPC). Concentradores cilindro-parabólicos. Discos parabólicos (CDP). Concentradores refractivos. 5.4. Nuevos tipos de aplicaciones. Concentradores térmico-fotovoltaicos. Células de concentración. Microconcentradores. Concentradores luminescentes. 5.5. Materiales reflectores. 5.6. Seguimiento solar. Seguimiento por efemérides astronómica. Seguimiento directo.

6. SISTEMA TÉRMICO. 6.1. Tipos de instalaciones. Circulación natural o termosifón. Termosifón con doble circuito. Circulación forzada. Caracterización dinámica de colectores. 6.2. Estructura de la instalación. Conexión entre captadores. Soporte de los colectores. 6.3. Circuito hidráulico. Conducciones y valvulería. Bombas circuladoras. 6.4. Acumulador e intercambiador. 6.5. Otros elementos. Vaso de expansión. Sondas y dispositivos de control. 6.6. Fluido caloportador. 6.7. Aislamientos.

7. DIMENSIONADO DE INSTALACIONES DE CALEFACCIÓN Y AGUA CALIENTE SANITARIA. 7.1. Cálculo de las cargas térmicas. Carga mensual de calefacción. Calentamiento de agua sanitaria. 7.2. Superficie de captación. Método de las curvas-f. 7.3. Identificación de las variables adimensionales. Cálculos. 7.4. Sistemas solares con fluido caloportador líquido. 7.5. Sistemas solares con fluido caloportador aire. 7.6. Dimensionado del acumulador. 7.7. Dimensionado de los intercambiadores de calor. Intercambiador de calor exterior. Intercambiador de calor interior. 7.8. Dimensionado de los electrociruladores. 7.9. Dimensionado del vaso de expansión. 7.10. Energías de apoyo.

8. SISTEMA FOTOVOLTAICO. 8.1. Tipos de instalaciones fotovoltaicas. Instalaciones o sistemas autónomos de la red eléctrica. Instalaciones o sistemas conectados a la red eléctrica. 8.2. Componentes de un sistema fotovoltaico. 8.3. Subsistema de captación de energía. 8.4. Subsistema de acumulación de energía eléctrica. 8.5. Subsistema de regulación. 8.6. Subsistema de adaptación del suministro eléctrico. Inversores. Tipos de inversores. Los inversores con relación a la red eléctrica. Rendimiento de los inversores.  8.7. Subsistema de transporte de la energía eléctrica. 8.8. Subsistema de control, medida y protección.

9. DIMENSIONADO DE INSTALACIONES FOTOVOLTAICAS. 9.1. Instalaciones autónomas. Determinación de la energía eléctrica diaria requerida. Determinación del promedio de la radiación diaria disponible. Determinación del peor mes o del mes más desfavorable. Elección del tipo y número  de paneles fotovoltaicos. Cálculo de la conexión de los módulos. Dimensionado del subsistema de acumulación de energía eléctrica. Dimensionado del subsistema de regulación. Dimensionado del subsistema de adaptación del suministro eléctrico. Dimensionado del subsistema de transporte de la energía eléctrica. Diseño y dimensionado del subsistema de control, medida y protección. 9.2. Instalaciones conectadas a la red. 9.3. Instalaciones semi-autónomas con conexión a la red. 9.4. Evaluación de costes. 9.5. Aspectos legales y reglamentarios. 9.6. Aspectos medioambientales. 9.7. Ejemplo de dimensionado.

10. GENERACIÓN TERMOELÉCTRICA. 10.1. Ciclo de Rankine. Turbina de vapor. 10.2. Ciclo de Stirling. Motor de Stirling. 10.3. Ciclo de Brayton. Turbina de gas. 10.4. Generación a baja y mediana temperatura. Dispositivos cilíndrico-parabólicos. Plantas solares de chimenea. 10.5. Generación a alta temperatura. Dispositivos disco-parabólicos. Central de torre.

11. SECADO. 11.1. Secado de productos agro-forestales. Secado mediante aire climatizado. Factores que rigen el proceso. Clasificación de los secaderos. 11.2. Secaderos pasivos. Tipo directo. Tipo indirecto y mixto.  11.3. Secaderos activos. Tipo directo. Tipo indirecto y mixto. 11.4. Modelo analítico. Secadero solar Boral. Flujos de energía. Secado.

12. BOMBEO DE AGUA. 12.1. Introducción. Situación del bombeo fotovoltaico. Componentes básicos. 12.2. Motores. 12.3. Bombas. Bombas centrífugas. Bombas de desplazamiento positivo. Selección de la bomba. Acoplamiento del sistema motor-bomba. 12.4. Acondicionamiento de potencia. 12.5. El sistema hidráulico. 12.6. Dimensionado. 12.7. Modelo analítico. Estructura de un modelo detallado. Análisis energético. 12.8. Aspectos socio-económicos en países en desarrollo. Sostenibilidad. Asistencia técnica e infraestructura local. Implantación del bombeo solar.

13. REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO. 13.1. Refrigeración solar activa. 13.2. Refrigeración por compresión eléctrica. Frigoríficos y congeladores CC de alta eficiencia. Neveras para vacunas. Sistemas convencionales de refrigeración. 13.3. Desecación. Los fenómenos de la adsorción y la absorción. Desecantes sólidos. Operación de los sistemas desecantes sólidos. Desecantes líquidos. 13.4. Refrigeración por adsorción. Desarrollo de la tecnología. La tecnología de agua-bromuro de litio. Requerimientos de las máquinas de agua-bromuro de litio. Operación de la máquina de efecto simple. Intercambios de una máquina de efecto simple.

14. PROCESOS CON ENERGÍA SOLAR. 14.1. Estanques solares. Morfología y funcionamiento. Mantenimiento. Ecuaciones básicas. Aplicaciones. 14.2. Desalinización. Clasificación de los destiladores. Destiladores de evaporación directa. Plantas de desalinización indirecta. Destilación por ósmosis inversa y electrodiálisis. 14.3. Desinfección fotolítica. Tratamiento del agua. Tratamiento del suelo. 14.4. Desinfección fotocatalítica. Las reacciones fotocatalíticas. Reactores. Modelo cinético.

APÉNDICES. 1. Nomenclatura. 2. Propiedades de los materiales. 3. Real Decreto sobre conexión de instalaciones fotovoltaicas a la red de baja tensión y modelos de contrato y factura. 4. Índice de términos.