L'energia solar fotovoltaica

Treball de recerca realitzat per alumnes d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit cientí­fic del Jovent l'any 2009. Després d'una breu introducció sobre l'energia solar, l'estudi analitza quin és el procés de fabricació que se segueix per fer les plaques solars fotovoltaiques policristal·lines i monocristal·lines i quin és el seu funcionament. És a dir, com és possible obtenir energia elèctrica gràcies a la llum del Sol. També es descriuen les instal·lacions autònomes i les connectades a la xarxa, així com els elements que les integren. S'inclou, a més, un punt explicant quins són els factors que condicionen l'obtenció d'energia i els avenços més recents en aquest camp de la tecnologia. Per finalitzar la part teòrica, s'analitza una instal·lació fotovoltaica situada a Cervera i la seva producció. Pel que fa al treball de camp, es va construir un seguidor solar.

L'energia solar a Cerdanyola del Vallès

Treball de recerca realitzat per alumnes d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit cientí­fic del Jovent l'any 2009. Aquest treball intenta resoldre la qüestió de si l'energia solar arribarà a ser una energia alternativa que esdevingui un substitut del petroli en el futur. Aquest projecte informa de totes les característiques i propietats de les plaques solars, explicant els avantatges que fan que sigui un recurs energètic molt net, segur i, encara que en un principi es pugui veure car, finalment arriba a amortitzar el preu inicial fins aconseguir un estalvi monetari, que és el que atreu al màxim de compradors. El projecte parla de les característiques de les plaques solars fotovoltaiques explicant així tots els materials pels quals és formada, la seva estructura per capes i el procés de transformació de llum en electricitat. Conté, també, una part pràctica extensa i elaborada: s'ha demanat a diversos ciutadans, sobretot de Cerdanyola del Vallès i també de Barcelona, sobre el tipus de contacte que tenen amb aquesta energia renovable i si no és així, saber quin altre tipus de font energètica utilitzen. També conté una entrevista a un professional del món de l'energia solar. I, finalment, s'ha realitzat el disseny, muntatge i funcionament d'un cotxe elèctric solar.

Assessing the quality of alternative energy sources: Energy Return On the Investment (EROI), the metabolic pattern of societies and energy statistics

This paper presents an initial challenge to tackle the every so "tricky" points encountered when dealing with energy accounting, and thereafter illustrates how such a system of accounting can be used when assessing for the metabolic changes in societies. The paper is divided in four main sections. The first three, present a general discussion on the main issues encountered when conducting energy analyses. The last section, subsequently, combines this heuristic approach to the actual formalization of it, in quantitative terms, for the analysis of possible energy scenarios. Section one covers the broader issue of how to account for the relevant categories used when accounting for Joules of energy; emphasizing on the clear distinction between Primary Energy Sources (PES) (which are the physical exploited entities that are used to derive useable energy forms (energy carriers)) and Energy Carriers (EC) (the actual useful energy that is transmitted for the appropriate end uses within a society). Section two sheds light on the concept of Energy Return on Investment (EROI). Here, it is emphasized that, there must already be a certain amount of energy carriers available to be able to extract/exploit Primary Energy Sources to thereafter generate a net supply of energy carriers. It is pointed out that this current trend of intense energy supply has only been possible to the great use and dependence on fossil energy. Section three follows up on the discussion of EROI, indicating that a single numeric indicator such as an output/input ratio is not sufficient in assessing for the performance of energetic systems. Rather an integrated approach that incorporates (i) how big the net supply of Joules of EC can be, given an amount of extracted PES (the external constraints); (ii) how much EC needs to be invested to extract an amount of PES; and (iii) the power level that it takes for both processes to succeed, is underlined. Section four, ultimately, puts the theoretical concepts at play, assessing for how the metabolic performances of societies can be accounted for within this analytical framework.

Plan de gestión de energías renovables en el Monasterio Sakya Tashi Ling del Garraf

En el presente estudio se han analizado las posibilidades de reducción del impacto ambiental que genera el consumo de energía en el Monasterio budista Sakya Tashi Ling del Parque del Garraf, mediante la mejora de la eficiencia energética de los edificios y la producción de la energía consumida a partir de fuentes de energía renovables. Se ha realizado un inventario exhaustivo de los flujos energéticos de entrada del Monasterio: electricidad y combustibles fósiles, y el análisis de estos datos ha permitido observar que la mayor parte del consumo energético del Monasterio tiene como uso final la iluminación. El consumo total de energía se ha cuantificado en 138 kWh/m2/año y la emisiones de CO2 en 177 kg CO2/m2/año. A partir de estos datos se ha estudiado la posibilidad de reducir el consumo y abastecer la demanda energética del Monasterio a través de fuentes de energía renovable como las placas solares fotovoltaicas o las calderas de biomasa. Para alcanzar este objetivo se han propuesto tres escenarios posibles con costes económicos y resultados muy distintos. A diferencia de los escenarios “Edificio Energía Plus” y “Edificio Energía 0”, el tercer escenario propuesto, que trataba de alcanzar el triple objetivo del Plan 20/20/20 (producir a partir de fuentes renovables el 20% de la energía consumida, aumentar en una 20% la eficiencia energética y reducir en un 20% las emisiones de CO2 derivadas del uso de la energía) ha resultado ser muy viable económicamente: la inversión necesaria se amortizaría en tan sólo 5 años.

Cap a l'autosuficiència energètica: barri La Plana, Sitges

En el present estudi s’ha analitzat si és possible l’autosuficiència energètica al barri projectat de La Plana de Sitges a partir de fonts renovables d’energia. S’ha realitzat un anàlisi de l’oferta potencial del barri de La Plana, format per habitatges unifamiliars i plurifamiliars, serveis i equipaments i s’ha comparat el potencial de producció energètica dels recursos renovables locals a cada subsistema i pel sistema de La Plana. Diferenciant si són una Oferta estàndard (4.000 MWh/a) seguint la Normativa d’ecoeficiència de Sitges o bé una Oferta renovable (19.000 MWh/a) segons un Ecobarri proposat en aquest projecte a partir d’energia solar fotovoltaica i tèrmica. En l’estudi de la demanda, diferenciant entre una Demanda estàndard (39.000 MWh/a), respon al total de La Plana seguint el consum d’un habitatge tipus de la mitjana catalana (ICAEN, 2002) i una Demanda eficient (20.800 MWh/a) seguint un model de baix consum projectat en un Ecobarri de Barcelona. (Vallbona, 2009). Per analitzar de forma detallada les variables d’oferta i demanda, s’han proposat quatre escenaris diferents on es valoren l’autosuficiència energètica del sistema de la Plana i aspectes ambientals d’emissions derivades de la utilització de l’energia. El primer escenari és l’estàndard i és el resultat d’analitzar conjuntament una oferta i una demanda estàndard. Al segon escenari conflueixen una Oferta Estàndard i una Demanda Eficient. En el tercer escenari coincideixen una Oferta Renovable i una Demanda Estàndard. El quart i últim escenari respon a la proposta d’Ecobarri on l’Oferta és renovable i la Demanda eficient. Tanmateix, s’ha realitzat un estudi sobre els aspectes econòmics de La Plana que s’estimen en uns beneficis per la venda de l’energia d’uns 5 milions d’euros anuals i uns costos d’instal·lació de 80 milions d’euros. Finalment s’ha constatat que és possible assolir una autosuficiència del 90% a l’escenari Ecobarri (oferta renovable - demanda eficient). Mitjançant la instal·lació de sistemes de captació solar a les cobertes, cobrint el 100% de la demanda d’ACS, i captadors solars FV, ambdues estratègies són viables i representen beneficis econòmics i una reducció d’emissions de l’ordre de 13.700 Tn CO2 equivalents anuals que suposen un estalvi del 88% respecte un escenari d’oferta i demanda estàndard.

Estudi energètic de les llars del barri de Haër (Senegal)

En el present estudi s’han analitzat quines són les fonts energètiques utilitzades a les llars de Haër, així com les repercussions que aquestes tenen sobre el medi natural i socioeconòmic de les famílies. Per tal de poder identificar quines són aquestes fonts i els seus efectes, s’ha realitzat un inventari i una diagnosi energètica. S’ha estudiat l’ús de l’energia en dos àmbits domèstics principals: la il·luminació i el cuinat, analitzant la freqüència d’ús i quantificant el consum energètic familiar. Les fonts energètiques detectades són: llenya, carbó, gas, querosè, piles i espelmes, de les quals, la llenya, el querosè i el carbó són les majoritàriament utilitzades. El consum energètic per càpita és de 2.100 kWh/any. Per altra banda, l’obtenció d’algunes d’aquestes fonts energètiques, suposen un cost econòmic molt elevat per les economies familiars, arribant a suposar un 60% dels ingressos. A partir de les dades obtingudes a la diagnosi, s’ha aplicat un indicador per tal de quantificar la magnitud de l’impacte sobre el medi produït pel model energètic seguit dins de les llars. L’indicador estudiat ha estat la petjada energètica, amb la qual s’ha traduït aquest consum en unitats de superfície biològicament productiva, requerida per absorbir el CO2 emès. El resultat ha estat que una persona produeix anualment 2,09·10-2 tCO2, que requereix de 7,53·10-3 gha/persona de superfície forestal per ser absorbides. S’ha comparat aquest resultat amb la petjada energètica domèstica calculada pel poble d’Araós, el qual, amb un model energètic totalment diferent, té una petjada energètica de 1,53 gha/persona. Un cop detectats els problemes o impactes causats pel model energètic actual, es proposa una alternativa energètica per tal de reemplaçar algunes fonts convencionals, principalment el querosè dels quinqués. Així doncs, mitjançant l’aprofitament de l’energia solar, es plantegen dos models fotovoltaics adaptats a dues tipologies de llars diferents, amb l’objectiu de minimitzar el cost i optimitzar els recursos energètics. Finalment es planteja una solució financera per abordar el cost inicial de la instal·lació solar.

Going beyond energy intensity to understand the energy metabolism of nations: the case of Argentina

The link between energy consumption and economic growth has been widely studied in the economic literature. Understanding this relationship is important from both an environmental and a socio-economic point of view, as energy consumption is crucial to economic activity and human environmental impact. This relevance is even higher for developing countries, since energy consumption per unit of output varies through the phases of development, increasing from an agricultural stage to an industrial one and then decreasing for certain service based economies. In the Argentinean case, the relevance of energy consumption to economic development seems to be particularly important. While energy intensity seems to exhibit a U-Shaped curve from 1990 to 2003 decreasing slightly after that year, total energy consumption increases along the period of analysis. Why does this happen? How can we relate this result with the sustainability debate? All these questions are very important due to Argentinean hydrocarbons dependence and due to the recent reduction in oil and natural gas reserves, which can lead to a lack of security of supply. In this paper we study Argentinean energy consumption pattern for the period 1990-2007, to discuss current and future energy and economic sustainability. To this purpose, we developed a conventional analysis, studying energy intensity, and a non conventional analysis, using the Multi-Scale Integrated Analysis of Societal and Ecosystem Metabolism (MuSIASEM) accounting methodology. Both methodologies show that the development process followed by Argentina has not been good enough to assure sustainability in the long term. Instead of improving energy use, energy intensity has increased. The current composition of its energy mix, and the recent economic crisis in Argentina, as well as its development path, are some of the possible explanations.

Inequality across countries in energy intensities: an analysis of the role of energy transformation and final energy consumption

This paper analyzes the role of the energy transformation index and of final energy consumption per GDP unit in the disparities in energy intensity across countries. In that vein, we use a Theil decomposition approach to analyze global primary energy intensity inequality as well as inequality across different regions of the world and inequality within these regions. The paper first demonstrates the pre-eminence of divergence in final energy consumption per GDP unit in explaining global primary energy intensity inequality and its evolution during the 1971-2006 period. Secondly, it shows the lower (albeit non negligible) impact of the transformation index in global primary energy inequality. Thirdly, the relevance of regions as unit of analysis in studying crosscountry energy intensity inequality and their explanatory factors is highlighted. And finally, how regions around the world differ as to the relevance of the energy transformation index in explaining primary energy intensity inequality.

The problem of the competitiveness of nuclear energy: a biophysical explanation

In this study I try to explain the systemic problem of the low economic competitiveness of nuclear energy for the production of electricity by carrying out a biophysical analysis of its production process. Given the fact that neither econometric approaches nor onedimensional methods of energy analyses are effective, I introduce the concept of biophysical explanation as a quantitative analysis capable of handling the inherent ambiguity associated with the concept of energy. In particular, the quantities of energy, considered as relevant for the assessment, can only be measured and aggregated after having agreed on a pre-analytical definition of a grammar characterizing a given set of finite transformations. Using this grammar it becomes possible to provide a biophysical explanation for the low economic competitiveness of nuclear energy in the production of electricity. When comparing the various unit operations of the process of production of electricity with nuclear energy to the analogous unit operations of the process of production of fossil energy, we see that the various phases of the process are the same. The only difference is related to characteristics of the process associated with the generation of heat which are completely different in the two systems. Since the cost of production of fossil energy provides the base line of economic competitiveness of electricity, the (lack of) economic competitiveness of the production of electricity from nuclear energy can be studied, by comparing the biophysical costs associated with the different unit operations taking place in nuclear and fossil power plants when generating process heat or net electricity. In particular, the analysis focuses on fossil-fuel requirements and labor requirements for those phases that both nuclear plants and fossil energy plants have in common: (i) mining; (ii) refining/enriching; (iii) generating heat/electricity; (iv) handling the pollution/radioactive wastes. By adopting this approach, it becomes possible to explain the systemic low economic competitiveness of nuclear energy in the production of electricity, because of: (i) its dependence on oil, limiting its possible role as a carbon-free alternative; (ii) the choices made in relation to its fuel cycle, especially whether it includes reprocessing operations or not; (iii) the unavoidable uncertainty in the definition of the characteristics of its process; (iv) its large inertia (lack of flexibility) due to issues of time scale; and (v) its low power level.

Biophysical requirements of power-supply systems: nuclear energy and fossil energy

The report presents a grammar capable of analyzing the process of production of electricity in modular elements for different power-supply systems, defined using semantic and formal categories. In this way it becomes possible to individuate similarities and differences in the process of production of electricity, and then measure and compare “apples” with “apples” and “oranges” with “oranges”. For instance, when comparing the various unit operations of the process of production of electricity with nuclear energy to the analogous unit operations of the process of production of fossil energy, we see that the various phases of the process are the same. The only difference is related to characteristics of the process associated with the generation of heat which are completely different in the two systems. As a matter of facts, the performance of the production of electricity from nuclear energy can be studied, by comparing the biophysical costs associated with the different unit operations taking place in nuclear and fossil power plants when generating process heat or net electricity. By adopting this approach, it becomes possible to compare the performance of the two power-supply systems by comparing their relative biophysical requirements for the phases that both nuclear energy power plants and fossil energy power plants have in common: (i) mining; (ii) refining/enriching; (iii) generating heat/electricity; (iv) handling the pollution/radioactive wastes. This report presents the evaluation of the biophysical requirements for the two powersupply systems: nuclear energy and fossil energy. In particular, the report focuses on the following requirements: (i) electricity; (ii) fossil-fuels, (iii) labor; and (iv) materials.

Anàlisi del metabolisme ambiental de nuclis turístics litorals: el cas de Menorca

L’objectiu del present estudi és l’anàlisi del metabolisme energètic associat a nuclis turístics litorals de l’illa de Menorca (Mediterrani occidental) i el grau d’autosuficiència a partir d’energies renovables. La caracterització dels nuclis i la definició del perfil del turista s’ha realitzat mitjançant SIG i informació de qualitat a partir d’enquestes. Els principals resultats mostren que els nuclis turístics de Menorca tenen unes emissions associades entre 213 i 318 kg de CO2 per estada. De mitjana, el recorregut del turista fins a la illa (mobilitat externa) és de 1334 km (representant el 80% de les emissions), mentre que la mobilitat interna durant l’estada és de 22 km. A diari, cada turista consumeix entre 8 i 26 kWh d’electricitat, consum que es podria satisfer en un 100% amb la instal·lació de sistemes fotovoltaics a les cobertes del nucli.

Estudi d’integració d’energia tèrmica i fotovoltaica a façana

L’objecte d’aquest projecte és realitzar un estudi d’un tipus instal·lacions molt específiques: l’energia solar fotovoltaica i l’energia solar tèrmica, destinada a la producció d’energia elèctrica i la producció d’ACS a un edifici plurifamiliar. Aplicar un cas concret a un edifici plurifamiliar, mitjançant d’integració dels panells fotovoltaics i tèrmics a la façana, i així, poder conformar la instal•lació d’energiasolar tèrmica per la producció d’aigua calenta sanitària i la instal·lació d’energia solar fotovoltaica. Comprovar si es possible complir CTE, mitjançant l’ integració arquitectònica dels panells a façana. Determinar el cost que suposa d’integració arquitectònica d’aquest panells, mitjançant el pressupost de la proposta a portada . Comparar el cost de la proposta, amb una façana tradicional més els panells solars tèrmics que exigeix el codi tècnic. Extreure conclusions al comparar les tipologies de façana a nivell econòmic i de rendibilitat

Projecte d’instal·lacions sostenibles d’una masia rural aïllada

En aquest projecte es vol donar solució a la contaminació que es produeix a les llars ja sigui en forma de gasos d’efecte hivernacle o la contaminació d’aqüífers i rius per les aigües residuals d’aquestes. Els objectius a aconseguir són la disminució del consum d’energia de la llar, reduint així el consum de combustibles fòssils, amb la conseqüent disminució de gasos d’efecte hivernacle i l’estalvi econòmic que això suposa. I per altra banda la depuració de les aigües residuals, tot i que actualment totes les grans poblacions de Catalunya de més de 10.000 habitants ja disposen de EDARS i en pocs anys en tindran totes les de més de 2000 habitants. Però en aquest cas es tracta d’una població molt petita que no disposa de xarxa de clavegueram. En primer lloc s’ha plantejat un sistema de calefacció d’energia geotèrmica que ens permet aprofitar l’energia tèrmica que es va emmagatzemant a la terra degut a l’escalfor del sol i que ens permet extreure d’aquesta fins a ¾ parts de l’energia tèrmica necessària per el sistema de calefacció. En segon lloc es planteja un sistema de producció d’energia elèctrica per panells fotovoltaics que produeixi el consum elèctric anual familiar, tot i que no de forma directe, sinó venent l’energia a la xarxa elèctrica i comprant-la després de la xarxa. Per últim es projecta un sistema de depuració d’aigües per mitjà d’un aiguamoll artificial que permetrà a la casa, que no disposa de xarxa de clavegueram, retornar les aigües residuals en bones mediambientals a l’entorn rural que envolta l’edificació, sense perjudicar la fauna i els rius que l’envolten

Projecte d’una instal•lació solar fotovoltaica per a un sistema de bombes de reg

Instal.lació d’una explotació agrícola amb funcionament per energia solar fotovoltaica a Torregrossa (Tarragona). Disseny i definició de les parts necessàries que conformaran la instal•lació solar fotovoltaica que subministrarà energia elèctrica a les bombes de reg

Projecte d'implantació d'energia solar fotovoltaica al municipi d'Albanyà

Disseny d’una instal·lació d’energia solar fotovoltaica per als edificis públics del municipi d’Albanyà (Alt Empordà) per connectar-la a la xarxa i amb un estudi sobre la substitució dels actuals fanals de l’enllumenat públic per fanals alimentats amb energia solar fotovoltaica