Desarrollo de una metodología dentro de la fase de ecodiseño en el proceso de fabricación e instalación de placas solares térmicas mediante modelos de análisis ambiental según la metodología ACV. Caso práctico.

Abstract

La energía solar es considerada una fuente de energía limpia, por su uso del recurso inagotable del sol; tal y como otras fuentes de energía renovable, no está exenta de la generación de impactos ambientales relacionados con su fabricación, extracción de materiales, uso, mantenimiento y fin de vida. Tomando este principio como base y enmarcado en el proyecto Renia, que persigue la creación de un software para la evaluación y comunicación ambiental de placas solares térmicas y fotovoltaicas, el presente proyecto aporta una metodología de ecodiseño que permite evaluar e identificar puntos débiles de placas solares térmicas y proponer escenarios de ecodiseño para realizar mejoras y recomendaciones tanto a fabricantes como instaladores de las mismas. Partiendo del análisis de la situación actual de la energía solar en España ‐en línea de crecimiento‐ y del entendimiento de los sistemas solares térmicos, sus principios y funcionamiento; de las herramientas metodológicas como el Análisis de Ciclo de Vida, de la normativa relacionada con los temas relevantes del proyecto, y de la realización de un estado del arte sobre otros estudios similares realizados para evaluar el impacto ambiental de sistemas solares térmicos, se diseña una metodología que en seis pasos permite definir, evaluar, proponer escenarios, compararlos y realizar recomendaciones de ecodiseño a cualquier investigador, empresa fabricante o instaladora. La aplicación de esta metodología a un caso de estudio especifico permite identificar cómo los esfuerzos, cambios de ecodiseño y posibles investigaciones en un sistema solar forzado que hace uso de un sistema auxiliar de gas natural para abastecer una casa unifamiliar de agua caliente sanitaria (ACS) deben estar enfocadas en el colector y el tanque, como componentes de mayor impacto. Se observa cómo el cambio de materiales puede afectar el rendimiento del sistema o disminuir su eficiencia. El uso es una etapa vital en el impacto que generan los sistemas solares, y debe ser tenida en cuenta por fabricantes, instaladores y usuarios, ya que determinan si el sistema se encuentra dentro de los límites para los que ha sido diseñado, y no se vea sobredimensionado o subdimensionado. Las futuras líneas de investigación deberán enfocarse en el uso, la instalación y en experimentos prácticos que consigan arrojar respuestas sobre nuevos materiales, que sean de mayor duración, cumplan las mismas funciones y otorguen a estos sistemas una vida útil más larga permitiendo una mayor amortización de su costo económico e impacto ambiental.

Solar energy is considered a clean source of energy, mostly because it uses the inexhaustible energy of the sun; however, like other renewable energies, it is responsible for the generation of environmental impacts involved in its production, extraction of materials, use, maintenance and end‐of‐life. Based on this last statement and as part of the Renia project‐ that persuades the creation of a software for the environmental evaluation and communication of thermal and photovoltaic systems‐, this project aims to create an ecodesign methodology able to evaluate solar thermal systems and identify their weak points in order to propose different ecodesign scenarios. These results can be used to recommend improvements and changes to both producers and installers of this type of systems. The research begins with the current situation of solar energy in Spain ‐in a growing trajectoryand it is followed by the understanding of all the relevant concepts involved in this project: solar thermal systems performance and functioning, methodological tools as Life cycle assessment, international standards and norms, and the state of art of similar studies; finally an ecodesign methodology has been designed, establishing six steps that allow researchers, producers and installers, to define, evaluate, propose scenarios and compare them, to end up with ecodesign recommendations. The use of this methodology in a case study shows that the major efforts, ecodesign changes and future research of a forced circulation solar collector that uses an auxiliary system of natural gas to provide hot water to a family house, should be focused in the flate plate collector and the water tank. Both of these elements have the biggest impact in the system. Based on the case study it can also be concluded that the change of materials can reduce the efficiency of the solar system. The use is one of the most important life stages in this type of systems, and it should be taken into consideration by producers, installers and users, because all of them determine if the system is used according to the limits that it was design for, avoiding them to be oversized or undersized. Future research must be focused in life stages like use and installation, and in practical studies that could give an answer about new and more resistant materials, that guarantee the optimal functioning and a long life of solar thermal systems, reaching lower payback times (economic and environmental)

L’energia solar és considerada una font d’energia neta, per la seva utilització del recurs inesgotable del sol; al igual que altres fonts d’energia renovable, presenta impactes ambientals relacionats amb la seva fabricació, extracció de materials, ús, manteniment i fi de vida. Amb aquest principi com a base, i emmarcat dins del projecte Renia, que persegueix la creació d’un software per a l’avaluació i comunicació ambiental de plaques solars tèrmiques i fotovoltaiques, el present projecte aporta una metodologia d’ecodisseny que permet avaluar i identificar punts febles de plaques solars tèrmiques i proposar escenaris d’ecodisseny per a realitzar millores i recomanacions tant als fabricants com als instal∙ladors de les plaques. Partint de l’anàlisi de la situació actual de l’energia solar en Espanya ‐en creixement‐ i de la comprensió dels sistemes solars tèrmics, els seus principis i funcionament; de metodologies com l’Anàlisi del Cicle de Vida, de la normativa relacionada amb els temes rellevants del projecte, i de la realització d’un estat de l’art sobre altres estudis similars realitzats per a avaluar l’impacte ambiental de sistemes solars tèrmics, es dissenya una metodologia que en sis passos permet definir, avaluar, proposar escenaris, comparar‐los i realitzar recomanacions d’ecodisseny a qualsevol investigador, empresa fabricant o instal∙ladora. L’aplicació d’aquesta metodologia a un cas d’estudi específic permet identificar cóm els esforços, canvis d’ecodisseny i possibles investigacions en un sistema solar forçat que fa ús d’un sistema auxiliar de gas natural per a subministrar a una casa unifamiliar aigua calenta sanitària (ACS) deuen estar enfocats en el col∙lector i en el dipòsit, com a components de major impacte. S’observa cóm el canvi de materials pot afectar al rendiment del sistema o disminuir la seva eficiència. L’ús és una etapa vital en l’impacte que generen els sistemes solars; i fabricants, instal∙ladors i usuaris han de tenir‐ho en consideració, donat que determinen si el sistema es troba dins dels límits per als què ha sigut dissenyat, i no es vegi sobredimensionat o subdimensionat. Les futures línies d’investigació hauran de centrar‐se en l’ús, la instal∙lació i experimentació pràctica al voltant de nous materials, que siguin de major duració, compleixin les mateixes funcions i atorguin a aquests sistemes una vida útil més llarga, possibilitant una major amortització del seu cost econòmic i impacte ambiental