FOTOTERMIA
¿Qué es la Fototermia? Consiste en calentar agua con paneles fotovoltaicos, utilizando un regulador FOT-T, conectado a un termo eléctrico convencional o un acumulador de inercia o una bomba de calor, con una resistencia eléctrica convencional y trabajando con tensión directa del panel PV (Vcc) al termo sin batería ni inversor.
FOTOTERMIA | MÁS VENTAJAS RESPECTO A UN SISTEMA DE SOLAR TÉRMICA |
SIN BATERÍA | No necesita batería. Calentar el agua directamente al termo sin batería ni inversor. |
INSTALACIÓN MUY SENCILLA | Sólo los cables de salida fotovoltaica y conectarlo al cuadro de protección FOT/T (PWM – MPPT), asociado al termo eléctrico con termostato de control de temperatura |
NORMATIVA CTE -HE4 | Cumple con el Código Técnico de la Edificación (CTE), para cubrir el mínimo de exigencia en la generación de Agua Caliente Sanitaria (ACS). Exigencia básica HE 4: Contribución mínima de energía renovable para cubrir la demanda de agua caliente sanitaria |
SIN MANTENIMIENTO | No requiere ningún tipo de mantenimiento al no incluir hidráulica (sobrepresión, peligros de helada, bomba solar, fugas, etc). |
TEMPERATURAS DE HASTA 95ºC | Se pueden alcanzar temperaturas de hasta 95ºC o más de forma diaria, sin coste energético exterior (sólo la fotovoltaica y con insolación). |
¿QUÉ ES LA FOTOTERMIA?
Consiste en calentar agua con paneles fotovoltaicos, utilizando un regulador FOT-T, conectado a un termo eléctrico convencional o un acumulador de inercia o una bomba de calor, con una resistencia eléctrica convencional y trabajando con tensión directa del panel PV (Vcc) al termo sin batería ni inversor.
¿CUÁL ES LA DIFERENCIA CON LA FOTOTERMICA?
La fototérmica utiliza paneles solares térmicos, los cuales calientan un líquido (agua o glicol), en circuito cerrado y transfieren el calor mediante un serpentín ubicado en el interior del acumulador. El agua caliente se obtiene por intercambio de calor. Del circuito primario (panel térmico con glricol) al acumulador. En cambio en la Fototermia, se utiliza directamente la energia eléctrica proporcionada por los paneles FV para calentar el agua. Las temperaturas pueden ser muy elevadas 90-95ºC o en caso de ACS perfectamente de 45-55ºC
¿QUÉ SE NECESITA PARA INSTALAR UNA FOTOTERMIA?
a) Paneles fotovoltaicos (de 410-550W), en una línea separada (off-grid) con una potencia máxima de 1800-2800W (según regulador FOT-T utilizado) y una tensión de línea Vmp 170-230Vcc
b) El regulador FOT-T 2000 ó 3000. El regulador ajusta el valor de potencia en los primeros rayos de Sol (trabaja en modo PWM) de las placas FV y busca el punto óptimo (MPPT). También actúa de termostato, mediante la sonda de temperatura incorporada
c) Un acumulador de agua o termo o acumulador de inercia con resistencia eléctrica. Es importante que el acumulador tenga una vaina para la sonda de temperatura. La resistencia puede ser de cualquier modelo o marca. Debe ser de tensión 230Vac o trifásica 400Vac (3 fases de 230V)
¿QUÉ AHORRO PRODUCE?
Con agua ACS y una acumulación de 100-300 Lt a 80ºC para 3-5 personas, el ahorro de energía convencional es del 95-100% anual.
Con calefacción (soporte a calefacción), con radiadores el ahorro es del 35-55% y con suelo radiante del 35-65% de energía convencional no utilizada.
En grandes consumidores de agua caliente (hoteles, piscinas públicas, etc), el gasto de gas puede bajar de 523€/día a 38€/día (caso real)
¿CÓMO SE INSTALA LA FOTOTERMIA?
a) Pon una línea de paneles FV en el techo, azotea o en el suelo.
b) Cuadro de protección Vcc (fusibles/magnetotérmico Vcc + sobretensiones transitorias Vcc)
d) Acumulador de agua caliente o termo eléctrico
e) Resistencia eléctrica por agua. Cualquier modelo o marca si es de tensión nominal 230Vac.
NOTA: Es imprescindible realizar cálculos para elegir correctamente la potencia de la resistencia, a partir de los paneles fotovoltaicos disponibles o viceversa. Consultar.
NUESTROS REGULADORES DE FOTOTERMIA
REGULADOR FOTOTERMIA FOT-T 3000
Potencia de paneles de hasta 2900 W.
Corriente nominal hasta 13,5 A
Termostato incorporado. Permite ajuste de temperatura de 10-99ºC
Sensor de temperatura con cable de 2m.
Salida relé (libre de potencial), que se activa alcanzada la temperatura de consigna.
ÓPTIMO DE TRABAJO:
- 4 paneles FV (465-550W) cualquier marca. P: 1860-2200Wp. U: 159-166Vcc. I: 12.9-13.5A
- 1 Resistencia 230V-4000W (ó 2000W+2000W conectada en paralelo)
El regulador FOT-T 3000 necesita un mínimo de 150V (4 placas FV) y acepta hasta 350V (unas 8 placas FV). La corriente de entrada Ioc no puede superar 13.75A. Con tensión 150-250V se puede utilizar resistencia convencional de 230Vac. Con tensión >250-350V es necesario utilizar resistencias trifásicas 400Vac.
Transistores con gran margen (proporcionan un funcionamiento largo y sin problemas)
Enorme disipador de calor para la refrigeración pasiva, eliminando la necesidad de un ventilador.
Buffer de carga incorporado
Fuente de alimentación incorporada, que funciona desde paneles, no desde la red eléctrica.
Dos pantallas: una muestra la temperatura actual del termo, la otra muestra la potencia actual por defecto o la tensión de los paneles y la potencia máxima.
Comunicación RS485 para leer los parámetros de funcionamiento desde un ordenador.
Alarma acústica incorporada
Control de temperatura del disipador de calor y del interior de la carcasa.
Medidas 140x120x125mm
MADE IN EU 100%: El regulador FOT-T está diseñado y esamblado al 100% en Europa.
Garantía 2 años por defectos de fabricación.
COMO CALCULAR EL SISTEMA DE FOTOTERMIA
Para comprar o instalar correctamente un sistema de Fototermia es necesario conocer tres variables:
- Número de placas fotovoltaicas (N)
- Volumen de agua caliente necesaria (Lt/día)
- Potencia de la resistencia (P)
Partimos de la base que se utiliza el regulador de Fototermia FOT-T 3000. Este regulador permite hasta 2850Wp de placa FV.
1. Número de placas y tensión de trabajo. El regulador FOT-T 3000 para activarse necesita un mínimo de 150Vcc y un máximo de 300Vcc. Así pues, la tensión mínima de placa FV ha de ser de 150Vcc. Para obtener esta tensión, se conectarán las placas FV en serie. Supongamos tenemos una placa de 500W a 41V 13.5A. El número mínimo será de placa será de 150/41=3,6 ud, redondeando son 4 placas. La tensión será de U=41 · 4 = 164Vcc. la potencia de placa instalada seria de 500W · 4= 2000W. Este valor sería el mínimo, pero vemos que puede mejorarse, pues el regulador FOT-T permite más potencia. Si añadimos un panel mas, obtenemos:
N = 5 => Tensión de trabajo = 5 · 41V =205Vcc
Potencia instalada = 5 · 500W =2500Wp
2. Volumen de agua caliente (Lt/día). Para un uso residencial privado, el CTE establece que el consumo son 28 litros por persona y día. A este valor hay que añadir el volumen de inercia térmica al trabajar en fotovoltaica (Vit) más un factor diario (I). Se puede considerar la mediana de personas que conviven en la casa o sobrevalorar el volumen considerando los días que hay ‘invitados’. Pongamos un ejemplo de cálculo. En la casa viven habitualmente 5 personas, pero los fines de semana se juntan 7.
El valor de inercia puede ser entre 1,1-1,8. En el ejemplo utilizaremos 1,5
El valor de factor diario puede ser desde 1 a 3. En el ejemplo utilizaremos 1,5. Sería como tener agua para 1,5 días sin que saliera el Sol.
Volumen agua caliente intrasemana = 28 L/p-d · 5 · Vit · I = 28 · 5 · 1,5 · 1,5 = 315Lt
Volumen de agua caliente fines de semana= 28 L/p-d · 7 · Vit · I = 28 · 5 · 1,5 · 1,5 = 441Lt
Se elegirá el acumulador que esté en el mercado, con el valor más próximo al resultado obtenido. Se elegirá el volumen de 315Lt o 441Lt según presupuesto disponible
3. Potencia de la resistencia (P). A veces el acumulador ya existe. En este caso hay como factor limitante el paso de rosca de la resistencia eléctrica. Si es una rosca de 1″ (dn25), se quedará limitado a la máxima potencia de resistencia que exista en este paso de rosca. Normalmente los termos eléctricos son con rosca de 1″ y los acumuladores con paso de rosca de 1-1/4″, 1-1/2″ o incluso 2″ en los más grandes. Si el acumulador tiene serpentín interior, también puede condicionar la longitud (L) de la resistencia. Esto lo tendréis que verificar. Pongamos tenemos un termo de 150L con rosca de 1″. El regulador FOT-T 3000 permite utilizar resistencia convencional de 230Vac. Esto es una gran ventaja. Para saber con exactitud la potencia real absorbida por la resistencia se trabajará comparando la tensión nominal (230V) respecto a la aportada. En nuestro ejemplo (punto 1), son 205Vcc.
Primero buscamos la resistencia nominal a partir de la potencia de FV (aplicando Ohm) => R= 230^2/2500= 21.2Ohm. Es decir, hay que buscar una resistencia que se aproxime al máximo a este valor. Si buscamos las resistencias disponibles en 1« (link) vemos que el modelo de 1500W es el que mas se aproxima. A partir de aquí, podemos calcular cuanta potencia realmente absorberá la resistencia:
Pabs. = (205/230)^2 · 1500W = 1192W
QUÉ RESISTENCIA UTILIZAR CON EL REGULADOR FOT-T 3000
POTENCIA INSTALADA | RESISTENCIA UTILITZADA | POTENCIA ABSORBIDA POR LA RESISTENCIA (W) |
EFICIENCIA RESPETO Wp (%) |
x4 · 455W= 1820Wp – 164.5Vcc | 230 Vac- 1000 W | 510 W | 28 % |
“ | 230 Vac-1500 W | 766 W | 42 % |
“ | 230 Vac-2000 W | 1021 W | 56 % |
“ | 230 Vac-3000 W | 1532 W | 84 % |
“ | 230 Vac-4000 W | 1820 W | 100 % |
POTENCIA INSTALADA | RESISTENCIA UTILITZADA | POTENCIA ABSORBIDA POR LA RESISTENCIA (W) |
EFICIENCIA RESPETO Wp (%) |
x4 · 465W= 1860Wp – 166Vcc | 230 Vac- 1000 W | 520 W | 28 % |
“ | 230 Vac-1500 W | 781 W | 42 % |
“ | 230 Vac-2000 W | 1041 W | 56 % |
“ | 230 Vac-3000 W | 1562 W | 84 % |
“ | 230 Vac-4000 W | 1860 W | 100 % |
POTENCIA INSTALADA | RESISTENCIA UTILITZADA | POTENCIA ABSORBIDA POR LA RESISTENCIA (W) |
EFICIENCIA RESPETO Wp (%) |
x4 · 550W= 2200Wp – 167,6Vcc | 230 Vac- 1000 W | 531 W | 24 % |
“ | 230 Vac-1500 W | 796 W | 36 % |
“ | 230 Vac-2000 W | 1062 W | 48 % |
“ | 230 Vac-3000 W | 1593 W | 72 % |
“ | 230 Vac-4000 W | 2124 W | 96 % |
FOTOTERMIA AGRÍCOLA – INDUSTRIAL – DESINFECCIÓN DE AGUA POR TEMPERATURA
-También podemos ofrecer soluciones para la industria y el sector agrícola.
Tener agua caliente, según en qué procesos es imprescindible (tintorerías, piscinas públicas, industria agroalimentaria, etc.).
La Fototermia puede servir también para desinfectar el agua mediante temperatura, en procesos donde no se quiere aplicar productos químicos ni luces UV.
Pida más información de cómo nuestros productos le pueden ayudar a reducir su huella de Carbono.
Documento Base (DB) Sección HE 4
Contribución mínima de energía renovable para cubrir la demanda de agua caliente sanitaria
La contribución mínima de energía procedente de fuentes renovables cubrirá al menos el 70% de la
demanda energética anual para ACS y para climatización de piscina, obtenida a partir de los valores
mensuales, e incluyendo las pérdidas térmicas por distribución, acumulación y recirculación. Esta
contribución mínima podrá reducirse al 60% cuando la demanda de ACS sea inferior a 5000 l/d.
Se considerará únicamente la aportación renovable de la energía con origen in situ o en las proximidades
del edificio.
Justificación de la exigencia
Para justificar que un edificio cumple las exigencias del DB, los documentos de proyecto incluirán la
siguiente información sobre el edificio o parte del edificio evaluada:
a) la demanda mensual de agua caliente sanitaria (ACS) y de climatización de piscina, incluyendo las
pérdidas térmicas por distribución, acumulación y recirculación.
b) la contribución renovable aportada para satisfacer las necesidades de energía para ACS y
climatización de piscina.
c) la contribución de la energía residual aportada, en su caso, para el ACS;
d) comprobación de que la contribución renovable para las necesidades de ACS utilizada cubre la
contribución obligatoria.
DESCRIPCIÓN PARA PRESCRIPCIONES TÉCNICAS
Si tiene que redactar un proyecto o prescripciones técnicas donde incluya Fototermia y desea utilizar nuestro sistema FOT/T VDC 2000 en sistema Vcc puede utilizar la siguiente descripción:
Regulador Fototermia tipo FOT-T 3000 trabajando con tensión Vcc en modo PWM – MPPT. Potencia máxima de placa fotovoltaica de 2800-3000W, tensión de trabajo 150-250Vcc (máx 350Vcc), corriente de trabajo 9-13A, (máx 13,5A), capaz de proporcionar potencia a una resistencia eléctrica convencional de 1500-4000W de tensión nominal 230Vac. Incorpora sonda de temperatura con cable estándar de 2m. Visualización en pantalla de la temperatura del vaso (acumulador), y potencia de placa. Permite graduar la temperatura de consigna en valores de 1ºC entre 10-99ºC. Salida relé 8sin potencial) que se activa al llegar a la temperatura de consigna. Caja con refrigeración pasiva (resistencia aletada exterior). Diseño y fabricación 100% EU. Certificado CE.
¿CÓMO REDUCIR EL CONSUMO ELÉCTRICO DE UNA BOMBA DE CALOR?
La bomba de calor lleva asociado uno o dos acumuladores de agua. Normalmente un acumulador de 30-60Lt por ACS y un segundo para calefacción de volumen variable. El consumo eléctrico asociado al calentamiento de agua puede ser perfectamente sustituido por la FOTOTERMIA.
Poniendo una resistencia eléctrica en el acumulador ACS de la bomba de calor, el ahorro de energía eléctrica para calentar agua será del 98-100%. Esta resistencia eléctrica se activará con Fototermia mediante el regulador FOT-T 3000 asociada a paneles fotovoltaicos.
De esta forma, tendrá la bomba de calor, librada del consumo de calentar agua caliente.
PREGUNTAS FREQUENTES:
* ¿Qué es la Fototermia para producción de ACS?
Calentar agua mediante paneles fotovoltaicos (no confundir con paneles solares térmicos), utilizando un regulador FOT-T, un acumulador de agua caliente ACS o termo eléctrico, asociado a una resistencia eléctrica de tensión nominal 230Vac
*¿Se puede utilizar una resistencia eléctrica convencional?
Sí. Ésta es la gran simplicidad del regulador FOT-T. Puede utilizar una resistencia de tensión nominal 230Vac o una trifásica 400Vac. Cada regulador irá asociado a una fasde 230Vac
* ¿Qué potencia y tensión de resistencia debe tener el calentador o termo eléctrico utilizando el regulador FOT-T 2000 o 3000?
La resistencia del termo eléctrico no será necesario que coincida con la potencia de los paneles fotovoltaicos. Puede utilizar cualquier resistencia. Pero antes de comprarla es necesario realizar cálculos para determinar la potencia. Consúltenos para asegurar. La potencia del campo fotovoltaico viene limitada por la potencia de entrada del regulador (1900-2900W según regulador). La tensión del campo fotovoltaico recomendamos no supere la tensión nominal de la resistencia (230V).
*¿Qué ahorro de energía eléctrica convencional o de gas (natural) puedo obtener?
Si dispone de energía eléctrica de red para calentar agua (termo eléctrico). El consumo medio mensual con una resistencia de 2000W (8333W/mes), es Estos valores los dejará de pagar con la fototermia. Si dispone de una caldera mixta (ACS + calefacción) y se utiliza para ACS 1,5h/día, con un consumo medio de 0,19m3/h de gas, se gasta 24,73€/mes. Ésta sería la cantidad que dejará de pagar a la suministradora de gas, dejando de importar 11.4m3 de gas al mes (136.8m3 al año).
*¿Si no hay insolación suficiente (días de llúvia, nublado, etc), la fototermia funciona?
La resistencia eléctrica funciona a partir de los primeros rayos de sol, pero efctivamente la tensión será baja en días nublados. Hay dos soluciones:
-Puede utilizar acumuladores con dos resistencia independientes. La Fototermia controlada por fotovoltaica y una segunda con soporte de red convencional, y ajustada mediante termostato a una temperatura baja, pero suficiente para un confort (por ejemplo a 23ºC).
-Utilizar un acumulador de agua caliente grande, para tener reserva ACS justamente para las horas o días nublados.
A escala anual (energía necesaria para calentar el ACS durante un año), la Fototermia le producirá mucho más del mínimo exigido por la norma CTE, aunque en un día concreto puede necesitar un soporte de otra fuente energética.
Nuestro consejo es que al comprar el acumulador piense con una reserva suficiente (2 ó 3 días sin sol). A más reserva de agua caliente, mayor ahorro de energía no fotovoltaica (o de soporte).
*Que inconveniente tiene calentar agua directamente con los paneles fotovoltaicos?
El panel solar funciona a la máxima potencia sólo en un voltaje óptimo. Conectar la resistencia del termo directamente al panel fotovoltaico provoca una carga demasiado alta y como resultado una caída de voltaje. Con voltaje de funcionamiento reducido, el panel produce incluso varias veces menos corriente que con el voltaje óptimo. Al panel no le ocurre nada, pero implica más tiempo de trabajo.
Para resolver este hecho, el regulador FOT-T incorpora en su algoritmo de trabajo la opción PWM-MPPT. Permite pues al momento de arranque activar el modedo funcionamiento PWM ya partir de ahí va buscando el punto de máxima eficiencia (modo MPPT). De esta forma, tanto en un caso como en otro, se garantiza un óptimo de energía traspasada de la placa a la resistencia.
*¿Una vez calentada el agua, puedo aprovechar la energía sobrante?
Sí. Los reguladores FOT-T tienen una salida relé (sin potencial), que se activa una vez que el termostato interno ha alcanzado la temperatura de consigna.
*¿La Fototermia puede servir para edificios/apartamentos de construcción vertical?
Sí. Cumple con solvencia la normativa CTE DB HE4. Puede sustituir perfectamente los paneles solares térmicos. Se pone en el tejado paneles FV y se baja el cableado (Vcc) hasta cada apartamento. Al lado del termo eléctrico se pone el regulador FOT-T 3000. El termo eléctrico tendrá una doble resistencia (2 resistencias de 230V).
*¿La Fototermia puede subtituir una bomba de calor?
El objetivo de la Fototermia es calentar agua con una resistencia convencional, ubicada en un acumulador convencional. Puede ayudar a la bomba de calor o un sistema de calefacción a reducir el gasto energético. También puede ayudar a reducir el gasto energético al calentar agua por ACS o por calefacción o para procesos industrial o calentar piscinas. Lo que es seguro es que la fototermia con el regulador FOT-T y una resistencia adecuada, la bomba de calor o el sistema de calefacción convencional dejará de consumir mucha energía exterior.
NOTICIAS Y EJEMPLOS PRÁCTICOS
ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA (FOTOTERMIA) PARA PROPORCIONAR ACS Y CALEFACCIÓN A UN EDIFICIO DE 80 VIVIENDAS
Gracias a una instalación solar de FOTOTERMIA llevada a cabo por uno de nuestros clientes, los vecinos de una comunidad de propietarios formada por 80 viviendas, aprovechan la energía solar fotovoltaica para obtener calefacción y agua caliente sanitaria (ACS). El edificio es de uso residencial, está configurado en forma de bloque de seis plantas. Las viviendas tienen un tamaño de entre 68 y 115 m2. Aunque la instalación de fototermia prioriza la aportación energética del campo solar para producir agua caliente y calefacción, también cuenta con el soporte de dos calderas que garantizan la continuidad del suministro.
Configuración de la instalación solar de fototermia
La instalación consiste en un sistema solar fotovoltaico formada por 108 placas de 460W a razón de 1.35 placas por vecino instalada sobre el tejado. La comunidad ya tenía instalada dos calderas de gasoil y dos acumuladores de 4500 Lt por ACS (a razón de 28L/persona-día de agua caliente). Cada acumulador tiene internamente dos líneas de serpentín. Una es el circuito primario conectada a la calefacción (con glicol) y el segundo serpentín es un secundario que pasa de nuevo a la caldera por la calefacción centralizada. Con la Fototermia, se procedió a poner resistencias eléctricas en cada acumulador de 4500Lt. Se realizó circuitos en serie cada 6 paneles FV (2760W). Se bajó cableado fotovoltaico de la azotea en la sala de caldera-acumuladores. Cada línea se protegió con interruptor magnetotérmico Vcc y sobretensión transitoria Vcc. Cada línea FV se conectó a un regulador FOT-T 3000 y éste a una resistencia convencional de 230V–4000W (cada resistencia era trifásica de 12000W). Dado que los paneles FV se instalaron en formato coplanar con una inclinación de 22º se registró una pérdida ya prevista de -18%. Por tanto, cada campo fotovoltaico aportaba 2263Wp a 195Vcc. La potencia absorbida por cada resistencia fue de 2875W. En total, pues se hizo un aporte de fototermia de 51.7kWh.
Mantenimiento de la fototermia
Una vez programado cada regulador FOT-T 3000 a una temperatura de consigna de 82ºC, no se ha realizado ningún tipo de mantenimiento. El coste del mantenimiento de la propiedad ha pasado exclusivamente al mantenimiento de las calderas.
Ahorro gasoil con la fototermia
La propiedad (comunidad de propietarios de 80 vecinos), tenía un consumo de gasoil diario de 538 €. Con la instalación de la fototermia el consumo diario descendió a 38€/día.