FOTOTÈRMIA -FOTOVOLTAICA PER ESCALFAR AIGUA-

Què és la Fototèrmia? Consisteix a escalfar aigua amb panells fotovoltaics, utilitzant un regulador FOT-T, connectat a un termo elèctric convencional o un acumulador d’inèrcia o una bomba de calor, amb una resistència elèctrica convencional  i treballant amb tensió directa del panell PV (Vcc) al termo sense bateria ni inversor.

QUÈ ÉS LA FOTOTÈRMIA?

Què és la Fototèrmia? Consisteix a escalfar aigua amb panells fotovoltaics convencional, utilitzant un regulador MPPT FOT-T, connectat a un termo elèctric convencional, amb una resistència elèctrica (230V) convencional  i treballant amb tensió directa del panell PV (Vcc) al termo sense bateria ni inversor.

QUÈ ES NECESSITA?

a) Panells fotovoltaics (de 410-550W), en una línia separada (off-grid) amb una potència màxima de 1800- 2800W (segons regulador FOT-T utilitzat) i una tensió de línia Vmp 170-230Vcc

b) El regulador FOT-T  2000 ó 3000. El regulador ajusta el valor de potència de les plaques FV treballant en mode PWM-MPPT i actua de termòstat.

c) Un acumulador d’aigua o termo o acumulador d’inèrcia amb resistència elèctrica. És important que l’acumulador tingui una veïna per la sonda de temperatura. La resistència pot ser de qualsevol model o marca. Ha de ser de tensió 230Vac o trifàsica 230/400Vac (3 fases de 230V)

QUIN ESTALVI PRODUEIX?

Amb aigua ACS i una acumulació de 200-300 Lt a 80ºC per a 3-5 persones, l’estalvi d’energia convencional es del 95-100%.

Amb calefacció (suport a calefacció), amb radiadors o terra radiant l’estalvi pot ser del 35-85%  d’energia convencional no utilitzada.

En grans consumidors d’aigua calenta (hotels, piscines públiques, etc), la despesa de gas pot baixar de 523€/dia a 38€/dia (cas real)

COM S’INSTAL·LA LA FOTOTÈRMIA?

a) Posa una línia de panells FV al sostre, terrat o a terra.

b) Quadre de protecció Vcc (fusibles/magnetotèrmic Vcc + sobretensions transitòries Vcc)

c) Regulador FOT-T

d) Acumulador d’aigua calenta o termo elèctric

e) Resistència elèctrica per aigua. Qualsevol model o marca si és de tensió nominal 230Vac

NOTA: És imprescindible fer càlculs per triar correctament la potència de la resistència, a partir dels panells fotovoltaics disponibles o a la inversa.

REGULADOR FOTOTÈRMIA FOT-T 3000

Potència de panells fins a 2900 W.

Corrent nominal fins a 13,5 A

Termostat incorporat. Permet ajust de temperatura de 10-99ºC

Sensor de temperatura amb cable de 2 m.

Sortida relé (lliure de potencial), que s’activa assolida la temperatura de consigna.

ÒPTIM DE TREBALL:

• 4 panells FV (465-550W) qualsevol marca. P: 1860-2200Wp. U: 159-166Vcc. I: 12.9-13.5A
• 1 Resistència 230V-4000W (ó 2000W+2000W conectada en paral·lel)

El regulador FOT-T 3000 necessita un mínim de 150V (4 plaques FV) i accepta fins a 350V (unes 8 plaques FV). El corrent d’entrada Ioc no pot superar 13.75A. Amb tensió 150-250V es pot utilitzar resistència convencional de 230Vac. Amb tensió >250-350V cal utilitzar resistències trifàsiques 400Vac

Transistors amb un gran marge (proporcionen un funcionament llarg i sense problemes)

Enorme dissipador de calor per a la refrigeració passiva, eliminant la necessitat d’un ventilador.

Buffer de càrrega incorporat

Font d’alimentació incorporada, que funciona des de panells, no des de la xarxa elèctrica.

Dues pantalles: una mostra la temperatura actual del termo, l’altra mostra la potència actual per defecte o  la tensió dels panells i la potència màxima. 

Comunicació RS485 per llegir els paràmetres de funcionament des d’un ordinador.

Alarma acústica incorporada Control de temperatura del dissipador de calor i de l’interior de la carcassa.

Mides 140x120x125mm

Manual Instruccions FOT-T 3000

Descarregar fitxa tècnica

COM CALCULAR EL SISTEMA DE FOTOTÈRMIA

Per comprar o instal·lar correctament un sistema de Fototèrmia cal conèixer tres variables:

1. Nombre de plaques fotovoltaiques (N)
2. Volum d’aigua calenta necessària (Lt/dia)
3. Potència de la resistència (P)

Partim de la base que es fa servir el regulador de Fototèrmia FOT-T 3000. Aquest regulador permet fins a 2850Wp de placa FV.

1. Número de plaques i tensió de treball. El regulador FOT-T 3000 per activar-se necessita un mínim de 150Vcc i un màxim de 300Vcc. Així, doncs, la tensió mínima de placa FV ha de ser de 150Vcc. Per obtenir aquesta tensió, es connectaran les plaques FV en sèrie. Suposem tenim una placa de 500W a 41V 13.5A. El nombre mínim de placa serà de 150/41=3,6 ut, arrodonint són 4 plaques. La tensió serà de U=41·4=164Vcc. la potència de placa instal·lada serà de 500W · 4= 2000W. Aquest valor seria el mínim, però veiem que es pot millorar, ja que el regulador FOT-T permet més potència. Si afegim un panell més, obtenim:

N = 5 => Tensió de treball = 5 · 41V =205Vcc

Potència instal·lada = 5 · 500W = 2500Wp

2. Volum daigua calenta (Lt/dia). Per a un ús residencial privat, el CTE estableix que el consum és de 28 litres per persona i dia. A aquest valor cal afegir el volum d’inèrcia tèrmica en treballar a fotovoltaica (Vit) més un factor diari (I). Es pot considerar la mitjana de persones que conviuen a la casa o sobrevalorar el volum considerant els dies que hi ha ‘convidats’. Posem un exemple de càlcul. A la casa hi viuen habitualment 5 persones, però els caps de setmana se n’ajunten 7. El valor d‟inèrcia pot ser entre 1,1-1,8. A l’exemple utilitzarem 1,5 El valor de factor diari pot ser des de 1 a 3. A l’exemple utilitzarem 1,5. Seria com tenir aigua per a 1,5 dies sense que sortís el Sol.

Volum aigua calenta intra-setmana = 28 L/p-d · 5 · Vit · I = 28 · 5 · 1,5 · 1,5 = 315Lt

Volum d’aigua calenta caps de setmana = 28 L/p-d · 7 · Vit · I = 28 · 7 · 1,5 · 1,5 = 441Lt

S’escollirà l’acumulador que estigui al mercat, amb el valor més proper al resultat obtingut. Es triarà el volum de 315Lt o 441Lt segons pressupost o critèri escollit.

3. Potència de la resistència (P). De vegades, l’acumulador ja existeix. En aquest cas hi ha com a factor limitant el pas de rosca de la resistència elèctrica. Si és una rosca de 1″ (dn25), es quedarà limitat a la màxima potència de resistència que hi hagi en aquest pas de rosca. Normalment els termos elèctrics són amb rosca d’1″ i els acumuladors amb pas de rosca d’1-1/ 4″, 1-1/2″ o fins i tot 2″ als més grans. Si l’acumulador té serpentí interior, també pot condicionar la longitud (L) de la resistència. Això ho haureu de verificar. Posem tenim un termo de 150L amb rosca de 1”. El regulador FOT-T 3000 permet fer servir resistència convencional de 230Vac. Això és un gran avantatge. Per saber amb exactitud la potència real absorbida per la resistència es treballarà comparant la tensió nominal (230V) respecte de l’aportada. Al nostre exemple (punt 1), són 205Vcc.

Primer busquem la resistència nominal a partir de la potència de la resistència (aplicant Ohm) => R= 230^2/2500= 21.2Ohm. És a dir, cal cercar una resistència que s’aproximi al màxim a aquest valor. Si busquem les resistències disponibles a 1″ (link) veiem que el model de 1500W és el que més s’aproxima. A partir d’aquí, podem calcular quanta potència realment absorbirà la resistència:

Pabs. = (205/230)^2 · 1500W = 1192W

NORMATIVA CTE DB HE4

El regulador FOT-T compleix perfectament amb la normativa CTE Document Bàsic HE4 apartat 3 i 4:

3 Quantificació de l’exigència

3.1 Contribució renovable mínima per a ACS i/o climatització de piscina

1 La contribució mínima d’energia procedent de fonts renovables cobrirà almenys el 70% de la demanda energètica anual per a ACS i per a climatització de piscina, obtinguda a partir dels valors mensuals, i incloent-hi les pèrdues tèrmiques per distribució, acumulació i recirculació. Aquesta contribució mínima es pot reduir al 60% quan la demanda d’ACS sigui inferior a 5000 l/d. Es considerarà únicament l’aportació renovable de l’energia amb origen in situ o a les proximitats de l’edifici.

A més des d’Hidric us podem oferir la Justificació, tal com descriu el Document Base HE4-Annexe F:

4 Justificació de l’exigència

Per justificar que un edifici compleix les exigències d’aquest DB, els documents de projecte inclouran la següent informació sobre l’edifici o part de l’edifici avaluada:

a) la demanda mensual d’aigua calenta sanitària (ACS) i de climatització de piscina, incloent-hi les pèrdues tèrmiques per distribució, acumulació i recirculació.

b) la contribució renovable aportada per satisfer les necessitats d’energia per a ACS i climatització de piscina.

c) la contribució de l’energia residual aportada, si escau, per a l’ACS;

d) comprovació que la contribució renovable per a les necessitats d’ACS utilitzada cobreix la contribució obligatòria.

DESCRIPCIÓ PER A PRESCRIPCIONS TÈCNIQUES

Si heu de redactar un projecte o prescripcions tècniques on inclogui Fototèrmia i voleu utilitzar el nostre sistema FOT-T 3000  en sistema Vcc podeu utilitzar la següent descripció:

Regulador Fototèrmia tipus FOT-T 3000 treballant amb tensió Vcc en mode PWM – MPPT. Potència màxima de placa fotovoltaica de 2800-3000W, tensió de treball 150-250Vcc (màx 350Vcc), corrent de treball 9-13A, (màx 13,5A), capaç de proporcionar potència a una resistència elèctrica convencional de 1500-4000W  de tensió nominal 230Vac.

Incorpora sonda de temperatura amb cable estàndard de 2m. Visualització en pantalla de la temperatura del vas (acumulador), i potència de placa. Permet graduar la temperatura de consigna en valors d’1ºC  entre 10-99ºC. Sortida relé 8sense potencial) que s’activa en arribar a la temperatura de consigna.  Caixa amb refrigeració passiva (resistència aletada exterior). Disseny i fabricació 100% EU. Certificat CE.

PREGUNTES FREQÜENTS FOTOTÈRMIA

* Què és la Fototèrmia per producció d’ACS?

Escalfar aigua mitjançant panells fotovoltaics (no confondre amb panells solars tèrmics), utilitzant un regulador FOT-T, un acumulador d’aigua calenta ACS o termo elèctric, associat a una resistència elèctrica de tensió nominal 230Vac

* Es pot utilitzar una resistència elèctrica convencional?

Sí. Aquesta és la gran simplicitat del regulador FOT-T. Podeu utilitzar una resistència de tensió nominal 230Vac o una de trifàsica 400Vac. Cada regulador anirà associat a una fase 230Vac

*Quina potència i tensió de resistència ha de tenir l’escalfador o termo elèctric utilitzant el regulador FOT-T  2000 o 3000?

La resistència del termo elèctric no és necessari que coincideixi amb la potència dels panells fotovoltaics. Pot usar qualsevol resistència. Però abans de comprar-la cal fer càlculs per determinar la potència. Consulti’ns per assegurar. La potència del camp fotovoltaic ve limitada per la potència d’entrada del regulador (1900-2900W segons regulador). La tensió del camp fotovoltaic recomanem que no superi la tensió nominal de la resistència (230V).

*Quin estalvi d’energia elèctrica convencional o de gas (natural) puc obtenir?

Si disposeu d’energia elèctrica de xarxa per escalfar aigua (termo elèctric). El consum mitjà mensual amb una resistència de 2000W (8333W/mes), és Aquests valors els deixareu de pagar amb la fototèrmia.

Si disposeu d’una caldera mixta (ACS + calefacció) i s’utilitza per ACS 1,5h/dia, amb un consum mitjà de 0,19m3/h de gas, es gasta 24,73€/mes.

Aquesta seria la quantitat que deixareu de pagar a la subministradora de gas, deixant d’importar 11.4m3 de gas al mes (136.8m3 a l’any).

*Si no hi ha insolació suficient (dies de pluja, ennuvolat, etc), la fototèrmia funciona?

La resistència elèctrica funciona a partir dels primers raigs de sol, però efectivament la tensió serà baixa en dies ennuvolats. Podeu utilitzar acumuladors amb dues resistències independents. Una controlada per fotovoltaica (fototèrmia) i una segona amb suport de xarxa convencional, i ajustada mitjançant termòstat a una temperatura baixa, però suficient per a un confort (per exemple a 23ºC).

A escala anual (energia necessària per escalfar l’ACS durant un any), la Fototèrmia li produirà molt més del mínim exigit per la norma CTE, tot i que en un dia concret pot necessitar un suport d’una altra font energètica.

El nostre consell és que en comprar l’acumulador penseu amb una reserva suficient (2 ó 3 dies sense sol). A més reserva d’aigua calenta, major estalvi d’energia no fotovoltaica (o de suport).

*Quin inconvenient té escalfar aigua directament amb els panells fotovoltaics?

El panell solar funciona a la màxima potència només a un voltatge òptim. Connectar la resistència del termo directament al panell fotovoltaic provoca una càrrega massa alta i, com a resultat, una caiguda de voltatge. Amb voltatge de funcionament reduït, el panell produeix fins i tot diverses vegades menys corrent que amb el voltatge òptim. Al panell no li passa res, però implica més temps de treball.

Per resoldre aquest fet, el regulador FOT-T incorpora dins el seu algorisme de treball l’opció PWM-MPPT. Permet doncs al moment d’arrencada activar el mode de funcionament PWM i ia partir d’aquí va buscant el punt de màxima eficiència (mode MPPT). D’aquesta manera, tant en un cas com en l’altre, es garanteix un òptim d’energia traspassada de la placa a la resistència.

*Un cop escalfada l’aigua, puc aprofitar l’energia sobrant?

Sí. Els reguladors FOT-T tenen una sortida relé (sense potencial), que s’activa un cop el termòstat intern ha assolit la temperatura de consigna.

* La Fototèrmia pot servir per a edificis/apartaments de construcció vertical?

Sí. Compleix amb solvència la normativa CTE DB HE4. Pot substituir perfectament el panells solars tèrmics. Es posa a la teulada panells FV i es baixa el cablejat (Vcc) fins a cada apartament. Al costat del termo elèctric es posa el regulador FOT-T 3000. El termo elèctric tindrà una resistència doble (2 resistències de 230V).

* La Fototèrmia pot substituir una bomba de calor?

L’objectiu de la Fototèrmia és escalfar aigua amb una resistència convencional, ubicada dins un acumulador convencional. Pot ajudar a la bomba de calor o un sistema de calefacció a reduir la despesa energètica. També pot ajudar a reduir la despesa energètica en escalfar aigua per ACS o per calefacció o per a processos industrial o escalfar piscines. El que és segur, és que la fototèrmia amb el regulador FOT-T i una resistència adequada, la bomba de calor o el sistema de calefacció convencional deixarà de consumir molta energia exterior.

FOTOTÈRMIA AGRÍCOLA – INDUSTRIAL – DESINFECCIÓ D’AIGUA PER TEMPERATURA

-També podem oferir solucions per a la indústria i per al sector agrícola.

Tenir aigua calenta, segons en quins processos és imprescindible (tintoreries, piscines públiques, indústria agroalimentària, etc).

La Fototèrmia pot servir també per desinfectar l’aigua mitjançant temperatura, en processos on no es vol aplicar productes químics ni llums UV.

Demaneu més informació de quina manera els nostres productes us poden ajudar a reduir la vostra empremta de Carboni.