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Energía solar Térmica: El calor del Sol en casa
13 de junio, 2020 · anahí asenjo
La energía solar térmica, también llamada termosolar, es la energía renovable que obtenemos por la captación de la radiación electromagnética del Sol normalmente utilizada para calentar agua, la cual podremos utilizar para uso higiénico y residencial, o si lo queremos como fuente de agua sanitaria, utilizada para calefacción o incluso mediante bomba de calor para climatización tanto para frío (refrigeración por absorción) como para calor. Debemos recalcar que la combinación de la captación activa del calor del Sol y el diseño arquitectónico en lo que se viene a llamar energía solar pasiva es la situación ideal para captar la radiación solar en el espectro del infrarrojo térmico.
Una instalación Solar Térmica está formada por captadores o colectores solares, un circuito primario y secundario, intercambiador de calor, acumulador, vaso de expansión y tuberías. Si el sistema funciona por termosifón será la diferencia de densidad por cambio de temperatura la que moverá el líquido. Si el sistema es forzado entonces necesitaremos además: bombas y un panel de control principal.
Según los colectores podemos tener:
Energía solar térmica de baja temperatura:
Esta energía se produce mediante colectores de baja temperatura, los cuales permiten alcanzar temperaturas de hasta 65 ºC a través de captadores de calor. Este energía en forma de calor es utilizada para el uso doméstico, permitiendo tener en nuestra vivienda calefacción solar.
Energía solar térmica de media temperatura
Se identifica colectores de media temperatura con los cuales puede generar temperaturas de hasta 300 ºC. Estos colectores funcionan mediante la concentración de energía a través de espejos, por lo que solo pueden funcionar en lugares con elevadas cantidades de radiación directa.
Energía solar térmica de alta temperatura
Utilizan colectores de alta temperatura lo que permite generar temperaturas superiores a los 500 ºC, permitiendo generar energía termosolar mediante turbinas de vapor. Algunas de las técnicas utilizadas para alcanzar estas temperaturas consisten en concentrar la energía solar mediante espejos. Estaríamos en el caso de instalaciones de captación masiva de radiación o centrales de energía termosolar y por motivos obvios no son aplicables como fuente de energía residencial a no ser que se canalice su potencial para agrupaciones residenciales.
Los colectores solares se componen de los siguientes elementos:
• Cubierta:
Es transparente, puede estar presente o no. Generalmente es de vidrio aunque también se utilizan de plástico ya que es menos caro y manejable, pero debe ser un plástico especial. Su función es minimizar las pérdidas por convección y radiación y por eso debe tener una transmitancia solar lo más alta posible.
• Canal de aire:
Es un espacio (vacío o no) que separa la cubierta de la placa absorbente. Su espesor se calculará teniendo en cuenta para equilibrar las pérdidas por convección y las altas temperaturas que se pueden producir si es demasiado estrecho.
• Placa absorbente:
La placa absorbente es el elemento que absorbe la energía solar y la transmite al líquido que circula por las tuberías. La principal característica de la placa es que tiene que tener una gran absorción solar y una emisión térmica reducida. Como los materiales comunes no cumplen con este requisito, se utilizan materiales combinados para obtener la mejor relación absorción/emisión.
• Tubos o conductos
Los tubos están tocando ( a veces soldados) la placa absorbente para que el intercambio de energía sea lo más grande posible. Por los tubos circula el líquido que se calentará e irá hacia el tanque de acumulación Termo solar de tubos de vacío para el calentamiento de agua.
• Capa aislante:
La finalidad de la capa aislante es recubrir el sistema para evitar y minimizar pérdidas. Para que el aislamiento sea el mejor posible, el material aislante deberá tener una baja conductividad térmica.
Los colectores solares pueden ser de varios tipos: de placa plana, de tubos de vacío “todo vidrio” sin tubo de cobre, con tubo de cobre definiéndose dos sistemas principales de generación de energía:
Termosifón y Sistemas de Circulación Forzada
No hay un único sistema de generación de energía solar térmica, sino que existen sistemas pasivos y activos. Los pasivos se denominan sistemas por termosifón y son fáciles de reconocer porque tienen el depósito siempre más elevado que sus paneles solares térmicos. El agua acumulada en el depósito baja por gravedad hasta los los paneles, donde recibe el calor fruto de la radiación solar. Cuando el agua se calienta, pierde peso y mediante un proceso natural llamado termosifón, vuelve a ascender hacia el depósito desde donde es distribuida para su uso. Los sistemas de circulación forzada –sistemas activos- responden a unas necesidades de agua caliente más voluminosas y requieren de una o varias bombas eléctricas capaces de hacer funcionar el circuito. Son más propios de usos industriales. En procesos industriales, las aplicaciones de la energía solar térmica pasan fundamentalmente por el precalentamiento de agua, por ejemplo, para sistemas de lavado de automóviles, pabellones deportivos, climatización de piscinas, etc. En estos casos con gran demanda de energía, suelen utilizarse los llamados sistemas de Circulación Forzada.
Aunque su vida útil (entre 5 y 10 años con una vida mucho más dilatada si el mantenimiento es el correcto), su mantenimiento es más complejo y más caro, y que podamos afirmar que la energía fotovoltaica de producción eléctrica ha ganado la partida a la termosolar, los equipos de energía solar térmica son mucho más eficientes que los equipos fotovoltaicos a la hora de recolectar el calor de los rayos del sol, llegando a coeficientes de eficiencia del 80-90% (el de los paneles difícilmente supera el 20%). Además, al contrario de lo que ocurre con los sistemas fotovoltaicos, la tecnología solar térmica es extremadamente funcional y permite producir agua caliente incluso en los días fríos y nubosos, siempre que haya un mínimo de radiación solar.
Respecto al coste, Mientras que un equipo compacto de termosifón o de circulación forzada sencillo para calentar agua suele rondar los 2000 o 4000 euros respectivamente, los kits fotovoltaicos más básicos (sin baterías) para autoconsumo residencial comienzan sobre los 4500-7000 euros, además los equipos de energía solar térmica suelen ser menos voluminosos y requieren menos espacio que los fotovoltaicos.
Como conclusión la energía termosolar es una alternativa es una excelente alternativa par conseguir un ahorro considerable en la factura energética y aunque no cubre el espectro completo de necesidades energéticas del núcleo familiar o residencial sigue manteniendo un ratio eficiencia/coste muy competitivo.
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