Generar energía en los tejados: poblaciones que podrían ser 100% solares

Municipios solares: ¿puede una población vivir con la energía generada en sus tejados?

El municipio de Alpedrete podría producir el 100% de su electricidad usando únicamente tejados solares fotovoltaicos y térmicos

La energía solar lleva años mejorando su rendimiento y reduciendo su precio. Hasta el punto de ser más baratas que otras formas más contaminantes de generación. En este escenario, científicos del CIEMAT se hicieron una pregunta. ¿Es posible que una ciudad genere el 100% de su energía con paneles solares en sus tejados?

La respuesta es que sí, pese a algunas limitaciones que comentaremos más abajo. Gracias a este y otros estudios relacionados se llama la atención al hecho de que la energía fotovoltaica es imparable. Las fuentes renovables de producción local y distribuida son el único futuro posible.

Cartografiar el sol que llega a una ciudad

La cartografía es muy antigua. Sobre un mapa se van colocando aquellos elementos descubiertos por los exploradores. Ríos, ciudades, accidentes geográficos… la radiación solar. En marzo de 2017, el ayuntamiento de Alpedrete y el CIEMAT se propusieron cartografiar el sol del municipio. Un año más tarde ya tenían un mapa detallado de la zona.

En este mapa (abajo) se recogía “la superficie óptima de los tejados susceptibles de albergar tecnología solar fotovoltaica para la generación de electricidad, así como energía solar térmica para la producción de agua caliente sanitaria [ACS] y calefacción”.

En otras palabras, este mapa mostraba aquellos edificios sobre los que era viable y tenía sentido instalar paneles solares de algún tipo. Este estudio se hace porque no todos los edificios cumplen las propiedades buscadas. Fijémonos en la imagen de abajo. ¿Somos capaces de localizar el error?

Cartografiar el Sol que llega a una ciudad

El sol que vemos en la imagen superior puede estar saliendo o escondiéndose . O quizá estemos viendo un mediodía de invierno en localidades como Trondheim (Noruega), aunque la vegetación no encaja. Sea como fuere, los paneles solares están mal puestos. Estos se colocan mirando hacia el sur, orientación con mayor radiación solar. Además, se tiene en cuenta la inclinación.

En la mencionada localidad de Alpedrete, el CIEMAT analizó uno a uno 4.053 edificios. Demostró que en el 92% de los tejados se podían colocar módulos fotovoltaicos, y en el 97% captadores solares para ACS. En realidad, cualquier tejado plano permite la instalación de cualquiera de las dos estructuras, y buena parte de los tejados a dos aguas tendrán la orientación adecuada.

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En el mapa de arriba, disponible en la web del CIEMAT, podemos ver cómo los tejados lucen rojos hacia el sur o cuando son planos. Es en estas localidades donde más rentable es instalar paneles.

Toda la energía puede ser suplida por tejados solares

En 2016 la ciudad consumió 33.685 GWh. Con estos datos se calcula que, con tecnología fotovoltaica de 2017, serían necesarios 135.214 m2 de paneles. Estos se reducen cada año que pasa, a medida que mejora el rendimiento en la captación solar. De instalarse, todos estos paneles se comportarían como un parque solar distribuido con una potencia de 23 MWp, y generarían unos 33 GWh al año, en términos medios.

Usando la misma superficie, y esta vez usando la energía solar térmica, sería posible alcanzar los 100 GWh. Estos se calculan por la energía evitada para calentar el agua. Instalar este tipo de estructuras evitaría un enorme impacto ambiental en CO2 y diría adiós a las calderas de combustión. Si solo usamos fotovoltaica en este proyecto ahorraríamos 21.480 toneladas de CO2 equivalente, y 20.400 toneladas de CO2eq en caso de la solar térmica.

Este el mapa interactivo mencionado es posible observar con detalle cada edificio. Si somos vecinos del municipio, podremos echar un vistazo a nuestro tejado y comprobar cuánta energía es capaz de producir. Tomando un tejado tipo al azar obtenemos que tiene una superficie de 271 m2, y por tanto una potencia pico de 30,2 kW. Este edificio, bien usado, evitaría 28,3 toneladas de CO2 anuales.

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Todos estos datos son esperanzadores. Según estos resultados, Alpedrete no solo podría producir el 100% de su electricidad consumida, podría producir muchas veces más. ¿Dónde está la pega?

Solar, eólica, hidráulica, un combo necesario

Hemos abierto el artículo anunciando que la energía renovable es el único futuro posible, y lo reiteramos. Sin embargo, cada una de las tecnologías por separado presenta problemas a la hora de cubrir el 100% de la demanda. Esto también ocurre con tecnologías contaminantes.

Por ejemplo, las centrales nucleares son buenas para estabilizar la curva de potencia, pero tienen un impacto medioambiental catastrófico. Para los picos de potencia quemamos gas en centrales térmicas a costa de la calidad del aire. Para el ACS usamos calderas térmicas en nuestras casas. Ninguna de estas fuentes agresivas con el medio ambiente es efectiva por sí sola.

En el caso de la energía solar, tanto fotovoltaica como térmica, los ciclos del sol pueden presentar inconvenientes. Durante la noche la generación es nula, y durante buena parte de la mañana y tarde nos encontramos muy lejos de la potencia pico. De ahí que la energía solar se compense con la generación eólica e hidráulica, además de otras más exóticas, como la mareomotriz.

Hay inventos maximizan la captación solar, aunque lo cierto es que la curva de potencia solar se adapta relativamente bien al ciclo de actividad. Pocos somos los que trabajamos de noche, y el grueso de la producción se concentra durante el día. Los extremos de la jornada pueden cubrirse con otras fuentes limpias.

El papel del vehículo eléctrico en la estabilización de la curva de potencia

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En Corriente Eléctrica hemos mencionado varias veces la tecnología V2G (energía del vehículo a la red). Si el inconveniente de la generación de energía solar es que el ciclo se interrumpe por la noche, ¿por qué no almacenamos la energía? En parte porque es muy caro, en parte porque muchos problemas técnicos no están solucionados todavía.

Adaptar la generación energética a la demanda es un arte que cada vez depende más del uso de algoritmos muy precisos. Cuando sobra energía somos capaces de almacenar parte, como cuando llenamos los embalses con agua de un embalse inferior. Bombeando “hacia arriba” el agua, “cargamos las pilas” de las presas.

Esto no puede hacerse con la energía eléctrica solar de una forma fácil y a gran escala porque las baterías han sido tradicionalmente muy costosas… hasta ahora. Vehículos como el Renault ZOE son grandes baterías móviles que pueden cargarse durante picos de potencia y descargarse cuando la smart city demande energía.

Es gracias a tecnología V2G que Renault está rediseñando Porto Santo para que sea una isla cero emisiones. Alpedrete ya tiene un mapa solar con los tejados ordenador por colores. El ayuntamiento tiene, por tanto, una lista de tareas por hacer, empezando por aquellos tejados que más energía serán capaces de generar. Quizá en una década Alpedrete sea conocida como una central eléctrica distribuida.

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Imágenes | iStock/ebobeldijk, iStock/NexTser

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