Participantes por parte del Ciemat

Los grupos participantes, por parte del Ciemat, son los siguientes:

Unidad de I+D sobre Eficiencia Energética en la Edificación (UiE3-CIEMAT)

Miembros

María José Jiménez Taboada. Coordinadora General del Programa OMEGA-CM
Oscar Seco Calvo. Gestor del Programa OMEGA-CM
Ricardo Enríquez Miranda. Investigador.
Silvia Soutullo Castro. Investigadora.
José Alberto Diaz Angulo. Investigador contratado.

 

a) Perfil técnico e investigador del grupo

La unidad de Eficiencia Energética en la Edificación (UiE3) de la División de Energías Renovables, adscrita al Departamento de Energía del CIEMAT, lleva a cabo I+D sobre el análisis energético integral del edificio considerando la integración de elementos solares pasivos y activos de acondicionamiento térmico para reducir la demanda de calor y frío, de acuerdo con los objetivos estratégicos de la División de Energías Renovables del CIEMAT. La UiE3 es una unidad multidisciplinar, integrada en la actualidad por Físicos, Ingenieros, Arquitecto, Matemático, Químico, Ingenieros Técnicos y Periodista.

Las líneas de actividad de la UiE3 se centran en: Estudio de los Sistemas Pasivos en Urbanismo y Edificación, Análisis Energético de las Edificaciones, y Evaluación Energética Experimental en Condiciones Reales, siendo esta última línea en la que se encuadra la presente propuesta.

Esta actividad se desarrolla desde 1985 bien como servicios del CIEMAT a clientes externos o bien en el marco de proyectos de investigación financiados, entre los cuales se encuentran los siguientes: PASSYS I (1986-1989), PASSYS II (1989-1992), COMPASS (1992-1995), PASLINK (1992-1994), PV-HYBRID-PAS (1996-1998), IQ-TEST (2000-2003) y DAME-BC (2002-2004), PASCOOL (1992-1995), APISCO (1996-1998), ARCHINT (1999-2001), MOBI (1998-2000), programas TMR (1996-1998), IHP (2000-2003), PSE-ARFRISOL (2005-2012), etc. Muchos de estos proyectos han permitido identificar temas que requieren profundizar en su investigación, y han conducido a la creación de la red DYNASTEE, y que ha impulsado de forma decisiva el lanzamiento del Annex 58 del programa EBC de la IEA en torno a esta temática de investigación.

La evaluación energética se lleva a cabo en dos aspectos bien diferenciados: teórico, mediante simulación, o en condiciones reales de uso, mediante monitorización, y las actividades que desarrolla tienen una fuerte componente experimental tanto de monitorización energética de edificios como de caracterización energética de cerramientos constructivos. Para desarrollar estas actividades dispone los Contenedores Demostradores de Investigación (C-DdIs) construidos en el PSE-ARFRISOL, y de las instalaciones del Laboratorio de Ensayos Energéticos para Componentes de la Edificación (LECE). Estas instalaciones se describen en la sección 2.3.

Participaciones de miembros del grupo investigador UiE3-CIEMAT en Comités de Expertos Nacionales e Internacionales.

  • Real Sociedad Española de Física, presidida por María del Rosario Heras de 2010 a 2013.
  • Comités técnicos de AENOR: AEN/CTN 92 sobre Aaislamiento Térmico, AEN/CTN 94 sobre Energía Solar Térmica y AEN/CTN 198 sobre Construcción Sostenible.
  • A través de la Plataforma DYNASTEE en el grupo INIVE EEIG. Grupo de Interés Económico Europeo, llevando a cabo actividades de I+D sobre ventilación e implementación de la Directiva Europea sobre Eficiencia Energética en Edificios.
  • Task 41 del programa "Solar Heating and Cooling" (SHC) de la Agencia Internacional de la Energía (AIE) sobre el tema "Solar Energy and Architecture".
  • Representante Español en el Comité Ejecutivo del Programa SHC de la IEA desde enero de 2011.
  • Grupo de Trabajo 13 (WG13) del Comité Técnico 89 (TC89) del Comité Europeo de Normalización (CEN). Este grupo está elaborando una norma europea sobre ensayos térmicos insitu, de componentes sistemas constructivos, y edificios.
  • Annex 58 del Programa "Energy in Buildings and Communities (EBC)" de la IEA sobre "Caracterización del comportamiento energético de edificios basado en medidas dinámicas a escala real", desde fase preparatoria (2010). Coliderando Subtarea 3 sobre "Análisis dinámico y caracterización".

 

b) Resultados más relevantes en los últimos 5 años en relación con el programa propuesto

Artículos del equipo investigador de la UiE3 del CIEMAT en revistas indexadas (SCI).

J. Arce, J. Xaman, G. Alvarez, M.J. Jiménez, R. Enriquez, M.R. Heras. 2013. A simulation of the thermal performance of a small solar chimney already installed in a building. Journal of Solar Energy Engineering, Transactions of the ASME. 135(1), art. no. 11005.

N.M. Sánchez, C. Sanjuan, M.J. Suárez, M.R. Heras. 2013. Experimental assessment of the performance of open joint ventilated façades with buoyancy-driven airflow. Solar Energy. 91, pp. 131-144.

R. Enríquez, M.J. Jiménez, M.R. Heras. 2012. Analysis of a solar office building at the South of Spain through simulation model calibration. Energy procedia. 30, pp. 580-589.

I. Naveros, M.J. Jiménez, M.R. Heras. 2012. Analysis of capabilities and limitations of the regression method based in averages, applied to the estimation of the U value of building component tested in Mediterranean weather. Energy and buildings. Vol. 55. pp. 854-872.

R. Enríquez, L. Zarzalejo, M.J. Jiménez, M.R. Heras. 2012. Ground reflectance estimation by means of horizontal and vertical radiation measurements. Solar Energy. 86(11), pp. 3216-3226.

Sanjuan C., Soutullo S., Heras M.R. 2012. Energy performance evaluation of an evaporative wind tower. Solar Energy, 86(5), pp. 1396-1410.

S. Soutullo, M.N. Sanchez, R. Olmedo, M.R. Heras. 2011. Theoretical model to estimate the thermal performance of an evaporative wind tower placed in an open space. Renewable Energy 36, pp. 3023-3030.

S. Soutullo, R. Olmedo, M.N. Sanchez, M.R. Heras. 2011. Thermal conditioning for urban outdoor spaces through the use of evaporative wind towers. Building and Environment, 46(12), pp. 2520-2528.

J. Arce, M.J. Jiménez, J.D. Guzmán, M.R. Heras, G. Alvarez, J. Xamán. 2009. Experimental study for natural ventilation on a solar Chimney. Renewable Energy. 2009. 34(12), pp. 2928-2934.

N. Friling, M.J. Jiménez, J.J. Bloem, H. 2009. Madsen. Modelling the heat dynamics of building integrated and ventilated photovoltaic modules. Energy and Buildings. 41(10), pp. 1051-1057.

 

Tesis doctorales realizadas en el CIEMAT dirigidas por miembros del grupo UiE3-CIEMAT

R. Enríquez. Evaluación Energética Experimental de Edificios en condiciones reales de uso mediante el Ajuste de Modelos de Simulación con aplicaciones al Control Predictivo. Univ. Complutense Madrid. 2013.

C. Sanjuan. Análisis termofluido de fachadas ventiladas de junta abierta. Univ. Oviedo. 2012.

S. Soutullo. Estudio teórico experimental de una torre de viento evaporativa. Univ. Complutense Madrid. 2012.

E. Giancola. Evaluación energética de una fachada ventilada de juntas abiertas. Univ. Politécnica Madrid. 2010.

B. Porcar. Evaluación energética de edificios construidos: aplicación de metodologías de identificación de sistemas. Univ. Complutense Madrid. 2009.

Grupo de Materiales Policristalinos Fotovoltaicos (GMPF-CIEMAT)

Miembros

Cecilia Guillen Arqueros. Responsable del Grupo GMPF-CIEMAT
Victor Hernández Elvira. Investigador contratado.

 

a) Perfil técnico e investigador del grupo

Los miembros más veteranos del grupo son José Herrero y Cecilia Guillén (Doctores-Funcionarios), que han estado trabajando en el campo de los materiales de lámina delgada para células solares y otros dispositivos optoelectrónicos durante los últimos 25 años. Otros participantes son Juan Francisco Trigo (Doctor Contratado Temporal), Víctor Robles (Licenciado Contratado Temporal) y Enrique Galiano (FP Técnico Indefinido), que se han unido al grupo en el marco de diferentes proyectos y programas de apoyo para la incorporación de técnicos y jóvenes científicos.

Las líneas de actividad del grupo se centran en: 1) materiales absorbentes tipo CIS y alternativos en lámina delgada, 2) óxidos metálicos relacionados con la conversión y ahorro energético y 3) caracterización y desarrollo de dispositivos fotovoltaicos y electrocrómicos. Son estas dos últimas líneas donde se encuadra la presente propuesta.

Estas actividades se vienen desarrollando en el marco de diversos proyectos de investigación que han sido financiados por el Plan Nacional: CALCOGENUROS (1989-1992), CALCOPIRITAS (1996-1999),  DEMAS (2004-2007), GENESIS-FV (2006-2010), ELOP (2007-2010), FOTOMOL (2007-2010), SOLAR-H (2009-2011), ATON (2009-2012), METALOX (2012); por la Comunidad de Madrid: MARISOL (2000-2004), FOTOFLEX (2006-2009) , y por la Unión Europea: EUROCIS-II (1992-1994), CLEAN (1997-2000), FLEXIS (1998-2001), METAFLEX (2001-2003), NEBULES (2003-2006), PV-ERA-NET (2004-2008), SOLAR-ERA-NET (2012-2016).

 

b) Resultados más relevantes en los últimos 5 años en relación con el programa propuesto

Artículos del equipo investigador GMPF del CIEMAT en revistas indexadas (SCI).

C. Guillén, J. Herrero. 2009. Transparent conductive ITO/Ag/ITO multilayer electrodes deposited by sputtering at room temperature. Optics Communications 282, 574-578.

C. Guillén, J. Herrero. 2009. Structure, optical and electrical properties of Al:ZnO thin films deposited by DC sputtering at room temperature on glass and plastic substrates. Physica Status Solidi A 206, 1531-1536.

J. Montero, J. Herrero, C. Guillén. 2010. Preparation of reactively sputtered Sb-doped SnO2 thin films: Structural, electrical and optical properties. Solar Energy Materials and Solar Cells 94, 612-616.

C. Guillén, J. Herrero. 2010. Optical, electrical and structural characteristics of Al:ZnO thin films deposited by DC sputtering at room temperature and annealed in air or vacuum. Vacuum 84, 924-929.

C. Guillén, J. Herrero. 2010. Transparent electrodes based on metal and metal oxide stacked layers grown at room temperature on polymer substrate. Physica Status Solidi A 207, 1563-1567(2010).

J. Montero, C. Guillén, J. Herrero. 2011. AZO/ATO double-layered transparent conducting electrode: a thermal stability study. Thin Solid Films 519, 7564-7567.

C. Guillén, J. Herrero. 2011. TCO/metal/TCO structures for energy and flexible electronics. Thin Solid Films 520, 117.

C. Guillén, J. Herrero. 2012. Components distribution in Cu(In,Ga)Se2 films prepared by selenization of evaporated metallic precursors on bare and ITOcoated glass substrates. Journal of Materials Science 47, 1836-1842.

J. Montero, C. Guillén, J. Herrero. 2012. Nanocrystrallline antimony doped tin oxide (ATO) thin films: a thermal restructuring study . Surface and Coatings Technology 211, 37-40.

C. Guillén, J. Montero, J. Herrero. 2013. Transparent and conductive electrodes combining AZO and ATO thin films for enhanced light scattering and electrical performance. Applied Surface Science 264, 448-452.

V. Robles, J. F. Trigo, C. Guillén, J. Herrero. 2013. Structural, chemical, and optical properties of tin sulfide thin films as controlled by the growth temperature during co-evaporation and subsequent annealing. Journal of Materials Science 48, 3943-3949.

Tesis doctorales realizadas en el CIEMAT dirigidas por miembros del GMPF

C. Sanz. Preparación mediante depósito de flujo modulado y caracterización de láminas delgadas de sulfuros binarios y ternarios de indio y galio. Univ. Complutense Madrid. 2008.

J. López. Crecimiento y caracterización de películas delgadas de CuIn1xAlxSe2 (0<=x<=1) para aplicaciones fotovoltaicas: proceso secuencial mediante evaporación y selenización. Univ. Autónoma Madrid. 2010.

J. Montero.Óxido de estaño dopado con antimonio y otros materiales relacionados con la conversión y ahorro de energía. Univ. Complutense Madrid. 2012.

Grupo Integración Fotovoltaica en la Edificación (IFVE-CIEMAT)

Miembros

Nuria Martín Chivelet. Responsable del Grupo IFVE CIEMAT
José Pedro Silva Montero. Investigador.
Juan José Pérez Fernández-Delgado. Investigador contratado.

 

a) Perfil técnico e investigador del grupo

Unidad Fotovoltaica del CIEMAT y del Laboratorio de Ensayos de Componentes y Módulos Fotovoltaicos desde hace más de 25 años, Nuria Martín, y José Pedro Silva, ambos investigadores doctores, con más de 20 y 13 años de experiencia respectivamente en ensayos, caracterización y modelado de módulos fotovoltaicos, y que han desarrollado sus trabajos de tesis en estos temas, y Francisco José Moralejo, beneficiario de una ayuda para Personal Investigador en Formación del CIEMAT, que está realizando la tesis doctoral titulada "Contribución a la mejora de la integración de la energía solar fotovoltaica en edificios", bajo la dirección de Nuria Martín.

b) Resultados más relevantes en los últimos 5 años en relación con el programa propuesto

Publicaciones

Silva, J. P., Nofuentes G., Muñoz J. V. "Spectral Reflectance Patterns of Photovoltaic Modules and Their Thermal Effects". ASME Journal of Solar Energy Engineering. Noviembre 2010, Vol. 132(4) DOI: 10.1115/1.4002246.

N. Martín, F. Chenlo, E. Mejuto, F. Soriano, S. Temprano, M.C. Alonso García. "Validating an angular of incidence losses model with different PV technologies and soiling conditions", Actas del 27th European Photovoltaic Solar Energy Conference. September 2012 Frankfurt pp 3436 - 3438. ISBN 3-936338-28-0.

N. Martín. "Integración de la Energía Fotovoltaica en Edificios". Editorial Progensa. Sevilla, 2011. ISBN: 978-84-95693-68-6.

M.A. Muñoz, F. Chenlo, M.C. Alonso-García. Influence of initial power stabilization over crystalline-Si-photovoltaic modules maximum power. Progress in Photovoltaics: Research and Applications. 2011, 19, 417-422.

N. Martín. Tecnologías fotovoltaicas para la integración arquitectónica. Nuevos diseños de módulos adaptados a edificios. Libro de Actas del XV Congreso Ibérico y X Congreso Iberoamericano de Energía Solar, 19-22 junio 2012, Vigo, España; pp 87-92. ISBN 978-84-615-9055-1.

M.C. Alonso-García, J.P. Silva, L. Pérez, F. Chenlo, P.J. Débora, E. Maderuelo, E. Mejuto, M. Angulo, J. Martín, V. Salas. "A comparative analysis of PV modules efficiency from five different cell-technology arrays: Experimental results within the CALENER project". Proc. Of the 27th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Frankfurt , Septiembre de 2012, pp. 3275-3279

M. Alonso Abella, F. Chenlo. "Extrapolación de curvas I-V de módulos fotovoltaicos conforme a la normativa". Era Solar, 2010; 160:42-55.

Tesis doctorales realizadas en el CIEMAT, por el grupo de trabajo, relacionadas con el tema de la propuesta

Nuria Martín Chivelet. 1999. Estudio de la influencia de la reflexión, el ángulo de incidencia y la distribución espectral de la radiación solar en los generadores fotovoltaicos.

José Pedro Silva Montero. 2010. Contribución al estudio de la temperatura de trabajo de los módulos fotovoltaicos.

Mª del Carmen Alonso García. 2004. Caracterización y modelado de asociaciones de dispositivos fotovoltaicos.

Laboratorio de Materiales y Dispositivos Fotovoltaicos (129 REDLAB)

Miembros

José Herrero Rueda. Responsable del Laboratorio 129 CIEMAT
Juan Francisco Trigo Escalera. Investigador.
Enrique Galiano Esteban. Técnico de laboratorio

 

a) Capacidades técnicas disponibles y resultados más relevantes en los últimos 5 años en relación con el programa.

El Laboratorio de Materiales y Dispositivos Fotovoltaicos tiene como principales actividades la investigación y el desarrollo tecnológico de materiales y dispositivos policristalinos en película delgada para la conversión fotovoltaica y ahorro energético.

Hay que destacar el trabajo realizado por el Laboratorio en el diseño y desarrollo de las siguientes plantas piloto para la preparación de materiales en lámina delgada:

  1. Cámara de coevaporación para el depósito mediante flujo modulado (MFD) de capas ventana y absorbedores sobre substratos de 15 x 15 cm2.  
  2. Sistema de pulverización en línea para el depósito de óxidos conductores transparentes y contactos metálicos sobre áreas de 30 x 30 cm2.

Respecto al equipamiento para caracterización se dispone de:

  1. Espectrofotómetros de doble haz de las firmas PERKIN ELMER y VARIAN, para las medidas de reflexión y/o transmisión óptica en función de la longitud de onda en el rango desde 250 a 2000 nm.
  2. Sistema de medidas I-V con diversos multimetros (Kepco BOP 20-10M-4886, Keithley 2420, Keithley 2635A, Agilent 34900) que permiten el ajuste a distintos rangos de medida.
  3. Simulador Solar Oriel 92194-A ClaseA , lámpara continua de Xenon 1600 W y porta-muestras de 15 x 15 cm2 refrigerado.
  4. Sistema de Respuesta Espectral con un equipo Optosolar SR-300. Rango de medida desde 300 a1200 nm (lámparas de Xenon y Tungsteno de 250 W) y diámetro de haz de 8'', con posibilidad de medida con luz de excitación por lámparas halógenas de hasta un sol de intensidad.
  5. Cámara de ensayos SolarClimatic SC340MH de ATLAS con control programable de temperatura, humedad, Simulador Solar y un volumen de ensayo de 340l.

Las actividades más relevantes realizadas en los últimos años son:

  • Preparación de capas absorbentes del tipo calcopirita (CuInSe2, CuIn1-xGaxSe2 y CuIn1-xAlxSe2) mediante selenización de láminas metálicas evaporadas.
  • Preparación de capas ventana de compuestos calcogenuro (In2S3, (In,Ga)2S3) mediante evaporación-directa de flujo modulado.
  • Preparación de óxidos conductores transparentes (Al:ZnO, Sn:In2O3 y Sb:SnO2), óxidos metálicos-fotofuncionales (TiO2, NTiO2) y metales (Mo, Al, Ni, etc.) mediante pulverización catódica y evaporación.
  • Caracterización optoelectrónica (medidas I-V y fotocorriente espectral) adaptada a dispositivos de-lámina delgada con absorbente calcopirita y orgánicos.

 

b) Servicios técnicos actualmente ofertados

  • Evaporación térmica para la preparación de metales en lámina delgada
  • Pulverización catódica para la obtención de óxidos metálicos en lámina delgada
  • Determinación de espesores y rugosidad superficial mediante perfilometría
  • Determinación de propiedades ópticas mediante espectrofotometría espectral
  • Determinación de propiedades eléctricas mediante medidas I-V y de fotocorriente espectral

 

c) Uso de las instalaciones por empresas y otros grupos, del mismo o diferente organismo

Las instalaciones del Laboratorio son utilizadas principalmente por el Grupo de Materiales Policristalinos Fotovoltaicos del CIEMAT, a través del cual se han realizado trabajos de preparación de muestras y medidas de caracterización para diferentes grupos y empresas en el marco de proyectos de investigación y/o subcontratación. En los últimos años, dentro del proyecto ATON (2009-2012) se han realizado colaboraciones con el Grupo Unisolar, Tekniker e IREC.

 

d) Cooperación y colaboración con otros organismos, redes de laboratorio y otro tipo de agentes

Se destaca la participación del Laboratorio dentro del "Round Robin Test" organizado en el marco del "European Research Infrastructure Project" (SOPHIA) y "European Energy Research Alliance" (EERA). Los resultados obtenidos de esta participación se han publicado en Renewable Energy 63, 376-387 (2014).

 

e) Descripción de la misión y actividades del laboratorio en el programa de investigación

El Laboratorio será el encargado de llevar a cabo las actividades relacionadas con la caracterización óptica y eléctrica de las ventanas, antes y después de las pruebas de durabilidad climática. Estas actividades se detallan a continuación:

  • Caracterización óptica de las ventanas inteligentes: Con el fin de cuantificar y comparar las características de las diferentes ventanas seleccionadas se realizará la medición y el cálculo de los factores de acristalamiento más importantes , incluyendo la transmitancia solar ultravioleta (en el rango de longitudes de onda l= 300-380 nm), transmitancia solar visible (l= 380-780 nm), transmitancia solar global (l= 300-2500 nm), reflectancia solar visible externa, reflectancia solar visible externa, absorbancia solar global, emisividad, factor solar y factor de rendimiento de color.
  • Caracterización eléctrica de las ventanas inteligentes: En cuanto a la caracterización eléctrica, se determinarán el consumo de energía, la memoria y el tiempo de conmutación de los dispositivos seleccionados. El consumo de energía para un ciclo completo, incluyendo los estados de coloración y decoloración de la ventana, representa un valor importante con respecto al ahorro energético global y el rendimiento de los dispositivos. Por otra parte el factor de memoria, es decir la capacidad de mantener los estados blanqueado y coloreado sin ninguna tensión aplicada, es también importante. No obstante, cuanto menor sea el consumo de energía necesario para el paso de blanqueo y de coloración, menor será la importancia del factor de memoria. Respecto al tiempo de conmutación, en principio cuanto más corto sea mejor, sobre todo para aplicaciones de visualización que requieren en general tiempos del orden de pocos segundos. Sin embargo, para aplicaciones de ventanas tiempos de conmutación de algunos minutos pueden ser aceptables.
  • Pruebas de durabilidad climática: Las pruebas de durabilidad climática incluyen diversos factores de exposición al que pueden ser sometidas las ventanas durante su vida, incluyendo el período de producción, el transporte, la instalación y el funcionamiento hasta que se produzca la demolición planificada. Entre los factores de exposición al clima se estudiarán el efecto de la irradiación solar (es decir ultravioleta, visible e infrarrojo cercano), ciclos de calor-humedad (la temperatura y humedad elevadas aumenta la velocidad de las reacciones de degradación química) y cambios de temperatura (ciclos de temperatura alta-baja que aumentan las tensiones térmicas). Los efectos de los diversos factores de exposición se evaluarán comparando las características ópticas y eléctricas obtenidas antes y después de cada prueba.
  • Pruebas de durabilidad de ciclado: Con las pruebas de durabilidad de ciclado se determinará la capacidad que presentan las ventanas a ser sometidas a sucesivos ciclos entre los estados de blanqueo coloración, manteniendo sus características ópticas y eléctricas sin degradación significativa. Se determinará la durabilidad de ciclado para los distintos dispositivos antes y después de ser sometidos a las diversas pruebas climáticas.

Laboratorio de Energía Solar Fotovoltaica del CIEMAT (136 REDLAB)

Miembros

Nieves Vela Barrionuevo. Responsable del Laboratorio 136 CIEMAT
Faustino Chenlo Romero. Investigador.
José Cuenca Alba. Investigador.
Eduardo Mejuto Mendieta. Investigador.

 

a) Capacidades técnicas disponibles y resultados más relevantes en los últimos 5 años en relación con el programa.

El grupo de Componentes y Sistemas Fotovoltaicos del CIEMAT, es un grupo de referencia que tiene como principal objetivo contribuir a mejorar la fiabilidad y el rendimiento y a reducir los costes de los componentes y sistemas fotovoltaicos (FV). Entre sus actividades se incluyen la caracterización y modelado de módulos FV en laboratorio y en condiciones reales de operación, el estudio y modelado del comportamiento óptico y térmico de los módulos FV, y la calibración de sensores de irradiancia.

 

b) Servicios técnicos actualmente ofertados

El grupo de Componentes y Sistemas Fotovoltaicos del CIEMAT, es un grupo de referencia que tiene como principal objetivo contribuir a mejorar la fiabilidad y el rendimiento y a reducir los costes de los componentes y sistemas fotovoltaicos (FV). Entre sus actividades se incluyen la caracterización y modelado de módulos FV en laboratorio y en condiciones reales de operación, el estudio y modelado del comportamiento óptico y térmico de los módulos FV, y la calibración de sensores de irradiancia.

 

c) Uso de las instalaciones por empresas y otros grupos, del mismo o diferente organismo

También se han realizado en esta Unidad decenas de prácticas de fin de máster, prácticas de cursos de formación, proyectos fin de carrera, tesis doctorales nacionales e internacionales, cooperación con terceros países etc.

Este es un laboratorio de ensayos y medidas de la Red de Laboratorios de la CM y ha disfrutado de las aportaciones económicas del IV Programa PRICIT de la CM en el periodo 2004-2008 en el Plan de Mejoras de Infraestructuras de I+D lo que ha permitido emitir más de 800 informes de servicios técnicos (medidas de más de 15.000 módulos FV y calibración de más de 2.200 sensores de irradiancia solar) a empresas e instituciones del sector fotovoltaico tanto nacionales como internacionales.

 

d) Cooperación y colaboración con otros organismos, redes de laboratorio y otro tipo de agentes

La Unidad de fotovoltaica ha participado en numerosas redes de ensayos dentro de proyectos europeos y nacionales, siendo un grupo de referencia en ensayos de módulos y componentes fotovoltaicos de prestigio nacional e internacional.

 

e) Descripción de la misión y actividades del laboratorio en el programa de investigación

Por un lado en este laboratorio se realizarán los ensayos eléctricos y parte de los ensayos ópticos y térmicos de los módulos fotovoltaicos para integración en ventanas y fachadas:

  • Obtención de las curvas I-V en condiciones de laboratorio y se corregirán a condiciones estándar de medida. Estas primeras medidas son la referencia inicial de los módulos antes de realizar el resto de ensayos.
  • Medida de la reflectancia espectral de los módulos a incidencia normal.
  • Medida de la reflectancia y transmitancia espectrales en función del ángulo de incidencia.
  • Monitorización de la temperatura del módulo en distintos puntos, en exterior e interior, junto con variables como la irradiancia, la temperatura ambiente, la temperatura del viento y la velocidad del viento.
  • Medida de las pérdidas angulares por reflexión de los módulos fotovoltaicos.

Por otro se dimensionarán y ensayarán las baterías fotovoltaicas para alimentar las ventanas electrocrómicas.

Además, en el laboratorio se calibrarán bajo piranómetros patrón, los distintos sensores de radiación.

Instalaciones Experimentales UiE3-CIEMAT (371 REDLAB)

Miembros

María del Rosario Heras Celemín. Responsable del Laboratorio 371 CIEMAT
Rafael Olmedo Mezcua. Técnico. Técnicos Especialistas de Grado Medio de OPI.
María Nuria Sanchez Egido. Investigador.

 

a) Capacidades técnicas disponibles y resultados más relevantes en los últimos 5 años en relación con el programa.

Estas instalaciones experimentales dan soporte a las actividades de investigación que lleva a cabo la Unidad de Eficiencia Energética en la Edificación (UiE3) del CIEMAT. Estas actividades que desarrolla tienen una fuerte componente experimental tanto de monitorización energética de edificios como de caracterización energética de cerramientos constructivos. Para desarrollar estas actividades dispone de las instalaciones del Laboratorio de Ensayos Energéticos para Componentes de la Edificación (LECE) en la Plataforma Solar de Almería y los Contenedores Demostradores de Investigación (C-DdIs) construidos en el PSE-ARFRISOL.

En el LECE se llevan a cabo ensayos para la caracterización térmica de los componentes de la envolvente de los edificios (pasivos y solares activos), prototipos constructivos pasivos experimentales, así como edificios, y ha participado en proyectos financiados por diferentes instituciones españolas y la U.E desde 1992.

El LECE dispone de varios sistemas experimentales para estudio experimental de sistemas constructivos de tamaño real, bajo condiciones meteorológicas reales, mediante análisis de datos aplicando técnicas de análisis de series temporales e identificación de sistemas. Estos sistemas experimentales se describen en la sección 2.3.4.f.

Entre los trabajos de investigación desarrollados teniendo como base estas instalaciones experimentales se encuentran junto con algunas de las que se citan en la sección 2.2.1b, las siguientes tesis doctorales también dirigidas por miembros de la UiE3:

  • Ibán Naveros Mesa. Análisis y evaluación energética de sistemas constructivos ventilados a partir de datos experimentales medidos en condiciones reales de uso y utilizando métodos de análisis de series temporales. Tesis doctoral realizada en el CIEMAT, a presentar en el departamento de Física Aplicada de la Universidad de Granada. Depositada en el departamento. Fecha prevista de lectura enero de 2014.
  • Jesús Arce Landa. "Estudio de la Transferencia de Calor con Flujo Turbulento en una Chimenea Solar". Tesis doctoral realizada en el CENIDET con estancia en el LECE del CIEMAT-España, y presentada en el Centro de Investigación en Energía de la Universidad Nacional Autónoma de México, en diciembre de 2008.
  • Jaime Martí Herrero. "Caracterización de una chimenea solar a través de parámetros físicos como sistema de ventilación natural". Tesis doctoral realizada en el CIEMAT, presentada en el departamento de Física de los Materiales de la Universidad Nacional de Educación a Distancia en noviembre de 2006.
  • María José Jiménez Taboada. "Caracterización de cerramientos constructivos mediante células de ensayo de Intemperie. Aplicación del cálculo de incertidumbres a la optimización de los ensayos". Tesis doctoral realizada en el CIEMAT, presentada en el departamento de Física Aplicada de la Universidad de Almería en julio de 2005.

 

b) Servicios técnicos actualmente ofertados

La actividad actual de este laboratorio está principalmente orientada a dar soporte a las actividades de investigación desarrolladas por la UiE3, si bien tiene capacidad para realizar ensayos de caracterización energética de componentes constructivos, y dar soporte a actividades de normativa.

 

c) Uso de las instalaciones por empresas y otros grupos, del mismo o diferente organismo

Si bien la actividad de este laboratorio está orientada a dar soporte a los proyectos de investigación de la UiE3, en muchos de estos proyectos que se mencionan en las secciones 1.1.b. y 2.2.1., se han llevado a cabo en colaboración con empresas.

 

d) Cooperación y colaboración con otros organismos, redes de laboratorio y otro tipo de agentes

Desde 1992. Representando al CIEMAT ha formado parte del grupo europeo PASLINK desde su creación en 1995, y ha participado activamente tanto en todas sus actividades, destacando la contribución al desarrollo de metodologías de análisis de datos experimentales para este tipo de ensayos que se ve reflejada en las referencias Jiménez y col. (2008a), Jiménez y col. (2008b), Jiménez y col. (2008c) y Jiménez y Madsen (2008), entre otras.

 

e) Descripción de la misión y actividades del laboratorio en el programa de investigación

Tarea 7.6 se desarrollara en uno de los recintos de ensayo del LECE, con la colaboración de los grupos IFVE-CIEMAT y UiE3-CIEMAT.

Dos de los casos de estudio considerados en el objetivo 8, tendrán como soporte estas instalaciones, concretamente el edificio C-DdI ARFRISOL en el CIEMAT Madrid, y el edificio monozona del LECE.

 

f) Situación actual del laboratorio

Para desarrollar sus actividades la UiE3 del CIEMAT dispone de los Contenedores Demostradores de Investigación (C-DdIs) construidos en el PSE-ARFRISOL y las instalaciones del Laboratorio de Ensayos Energéticos para Componentes de la Edificación (LECE).

El CIEMAT dispone de 3 de los 5 Contenedores Demostradores de Investigación, CDdIs, construidos en el Proyecto Singular Estratégico ARFRISOL (2005-2011), financiado por el MEC y el MINCIN. Cada uno de ellos es un edificio de oficinas de 1000m2 de superficie construida aproximada. Estos C-DdIs están situados en la Plataforma Solar de Almería, Tabernas (ALMERIA), en el Centro de Desarrollo de las Energías Renovables (CEDER) en el Cubo de la Solana (SORIA), y en el CIEMAT (MADRID). Los otros 2 C-DdIs están en el Campus de la Universidad de Almería, y en Siero (Asturias). Estos C-DdIs están diseñados para minimizar el consumo energético en climatización manteniendo unos niveles óptimos de confort. Para ello incorporan estrategias pasivas de ahorro energético basadas en el diseño arquitectónico y constructivo, disponen de sistemas solares activos que aportan la mayor parte de la ya baja demanda energética, y por último tienen sistemas convencionales de apoyo para cubrir la escasa demanda que no pueda ser abastecida con energía de origen solar, utilizando dentro de lo posible fuentes de energía renovable como las procedentes de la biomasa.

Los C-DdI del PSE ARFRISOL están dotados de una completa instrumentación, sistema de adquisición de datos y se están monitorizando de forma continua y en condiciones reales de uso, lo cual los convierte en instalaciones experimentales de gran valor en el campo de la investigación en Eficiencia Energética en la Edificación. Las medidas registradas en esta monitorización son de alta calidad y permiten llevar a cabo diversos trabajos de investigación sobre confort térmico, evaluación energética de edificios y de los sistemas tanto activos como pasivos integrados en estos edificios. Además permiten desarrollar y mejorar metodologías de evaluación energética experimental de edificios, en condiciones reales de uso.

En el LECE situado en la Plataforma Solar de Almería se llevan a cabo ensayos para la caracterización térmica de los componentes de la envolvente de los edificios (pasivos y solares activos), prototipos constructivos pasivos experimentales, así como edificios, y ha participado en proyectos financiados por diferentes instituciones españolas y la U.E desde 1992.

El LECE dispone de varios sistemas experimentales para estudio experimental de sistemas constructivos de tamaño real, bajo condiciones meteorológicas reales, mediante análisis de datos aplicando técnicas de análisis de series temporales e identificación de sistemas. Estos sistemas experimentales son:

Células de ensayo: Dispone de 4 células de ensayo, cada una de ellas está compuesta por una habitación de ensayo con alto aislamiento térmico y una habitación de servicio. En la habitación de ensayo es posible sustituir el cerramiento original por el cerramiento constructivo a ensayar. Estos permiten la caracterización experimental de cualquier cerramiento convencional o innovativo. Sobre este sistema se han llevado a cabo diversos trabajos de investigación que han dado lugar a varias publicaciones y tesis doctorales, algunas de las más recientes se citan en la sección 2.3.4.a.

Chimenea Solar: Permite realizar ensayos experimentales para modelado empírico así como para validación de modelos teóricos. Este tipo de ensayos es de interés ya que el estudio teórico de estos sistemas es muy complejo, y los estudios experimentales pueden contribuir a la mejora del modelado de los mismos, que a su vez puede utilizarse para optimizar la implementación de estos sistemas en edificios construidos como estrategia de refrigeración pasiva. Sobre este sistema se han llevado a cabo diversos trabajos de investigación que han dado lugar a varias publicaciones y tesis doctorales, algunas de las más recientes se citan en la sección 2.3.4.a.

Edificio monozona: Es un pequeño edificio cuya simplicidad permite llevar a cabo estudios experimentales detallados, con el objetivo de desarrollar y mejorar metodologías de evaluación energética experimental de edificios Sobre este sistema se han realizado diversos trabajos de investigación que han dado lugar a varias publicaciones y tesis doctorales, algunas de las más recientes se citan en la sección 2.3.4.a.

Además la infraestructura del LECE está preparada para integrar nuevos prototipos experimentales que podrán incorporarse según las necesidades que se planteen en futuros proyectos de investigación del grupo.

En la actualidad todas estas instalaciones se han utilizado en el marco la mayoría de los proyectos de investigacion en los que ha participado la UiE3 que se citan en la sección 2.2.1. Entre los más recientes se puede citar el PSE-ARFRISOL, financiado por el financiado por el MEC y el MICINN (2005-2012) y coordinado por la Unidad de Eficiencia Energética en la Edificación del CIEMAT, en el que participan empresas constructoras, tecnológicas del ámbito de la energía solar, centros de investigación, y profesionales docentes.

Estas instalaciones también se están utilizando en el marco de proyectos de investigación de colaboración con países de las áreas Iberoamérica y Mediterráneo financiados por ayudas de la Agencia Española de Cooperación Internacional y Desarrollo (AECID).

El LECE forma parte de las instalaciones de la Plataforma Solar de Almería incluidas en el plan de acceso nacional financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación a través del Subprograma de Diseño, Viabilidad, Acceso y Mejora de Instalaciones Científicas y Técnicas Singulares (ICTS), en el Plan Nacional de Investigación Científica, Desarrollo e Innovación Tecnológica 2008-2011 (Ref. ICTS-2009-36).