Energía solar térmica

Definiremos la energía solar térmica o energía termosolar como el aprovechamiento de la energía del Sol para generar calor mediante el uso de colectores o paneles solares térmicos. Esta energía solar se encarga de calentar el agua u otro tipo de fluidos a temperaturas que podrán oscilar entre 40º y 50º, no debiendo superar los 80º.

Esta agua caliente se podrá usar posteriormente para cocinar o para la producción de agua caliente destinada al consumo de agua doméstico (ACS), ya sea agua caliente sanitaria, calefacción, o para producción de energía mecánica y a partir de ella, de energía eléctrica. Actualmente también tenemos la posibilidad de alimentar una máquina de refrigeración por absorción, que empleará esta energía solar térmica en lugar de electricidad para producir frío como lo haría un aparato de aire acondicionado tradicional.

Sistema solar térmico para uso domestico:
1) Colector
2) Deposito de almacenamiento
3) Caldera
4) Estación solar
5) Consumo del agua (ducha)

El funcionamiento de la captación de energía solar térmica se basa en lo siguiente: el primer paso es captar los rayos solares mediante colectores o paneles solares, después a través de este panel solar hacemos pasar agua u otro fluido de características similares, de esta manera una parte del calor absorbido por el panel solar es transferido al agua y de esta forma ya puede ser directamente usada o almacenada para que hagamos uso de el cuando lo necesitemos.

Los precios para los paneles solares pueden variar dependiendo de sus aplicaciones y de los materiales con los que han sido fabricados. Podemos encontrar en el mercado paneles solares térmicos que podemos emplear para calentar el agua de una piscina o en la calefacción de nuestro hogar, pero también existe la posibilidad de utilizar paneles solares fotovoltaicos para producir electricidad, que puede ser consumida directamente o inyectada a la red eléctrica para obtener un beneficio económico.

Debido a que los materiales y el precio de la instalación parecen caros, muchas empresas se han lanzado a investigar con nuevos materiales para conseguir ajustar el precio de los paneles solares y que este se ajuste a un usuario medio.

Lo que se debe tener claro a la hora de estudiar un presupuesto, es que estamos pagando la electricidad o el agua caliente de los proximos 25 o 30 años y por lo tanto estudiarlo en consecuencia.

La industria China sigue siendo líder en ventas y producción de paneles solares fotovoltaicos. Ahora la Unión Europea está estudiando realizar mayores inversiones tanto en investigación como en tecnología para abaratar costes y competir con este gran productor.

Las placas solares para producción de agua caliente en un hogar medio pueden costar alrededor de los 500€, aunque los paneles son solo una parte de la instalación. Este precio es solo para los paneles solares, el cual ira aumentando según las necesidades de cada hogar, hospital, colegio, etc.

Un panel solar híbrido está formado por un modulo fotovoltaico que a su vez incorpora un absorbedor de calor, de esta forma estaríamos consiguiendo energía solar fotovoltaica y térmica en el mismo panel solar.

De esta forma se aprovecha uno de los puntos flacos de los paneles fotovoltaicos, que es el calor. Ya que al aumentar la temperatura en las células fotovoltaicas su eficiencia baja.

Los paneles solares híbridos transfieren el calor que se acumula en las células a un absorbedor de temperatura que está integrado en la parte posterior, por el cual circula el líquido portador de calor. De esta forma conseguimos energía eléctrica y energía solar térmica que puede ser usada para ACS o los diferentes usos tradicionales en instalaciones de este tipo.

Además de producir agua caliente se consigue aumentar la producción de electricidad un 15% y reducir el espacio necesario para instalar los dos sistemas.

El uso de paneles solares híbridos en huertas solares es diferente, ya que el líquido que circula bajo las células tiene como fin refrigerarlas para que aumente su rendimiento y su vida útil, estos paneles se centran pues en la producción exclusiva de electricidad.

Los captadores solares o colectores solares son los dispositivos encargados de captar la energía de las radiaciones solares para convertirla en energía térmica.

Los colectores solares
Lo más común es utilizar colectores planos, formados por una placa de color negro con propiedades absorbentes de calor, evitando en lo posible la reflexión para evitar perdidas. Bajo esta placa se sitúa un serpentín por el cual circula un líquido al que se le transmite el calor captado por la placa.
El circuito por el cual circula el liquido transmisor de calor (normalmente anticongelante) se aísla con poliuretano o fibra de vidrio par evitar perdidas.

Colectores solares de tubos de vacío
A estos colectores cilíndricos se les hace el vacío entre el cristal protector y la superficie absorbente, para evitar las pérdidas por convección interna aumentando de esta forma la temperatura de trabajo.
Gracias a la forma de los tubos de vacío se pueden integrar concentradores cilíndrico-parabólicos (CPC) con el fin de mejorar el rendimiento en estaciones en que los rayos solares no inciden en el ángulo óptimo.

Colector solar termosifónico
La mayor ventaja de los colectores termosifónicos es que al no necesitar bomba no consumen energía eléctrica, su implantación por lo tanto es muy efectiva en lugares remotos donde la red eléctrica no llega.

Los paneles solares están fabricados con materiales capaces de aprovechar las radiaciones solares que llegan cada día a la Tierra y están compuestos básicamente por células de silicio.

Un panel solar es una colección de estas celdas solares, cada celda solar produce una pequeña cantidad de energía, con lo que uniendo sobre una gran superficie muchas de estas células se consigue transformar la energía solar en una cantidad de energía suficiente para ser utilizada de diversas formas.

Entre los paneles solares podemos distinguir los colectores solares destinados a conseguir agua caliente, los paneles fotovoltaicos para conseguir electricidad y los paneles solares híbridos para conseguir de forma simultanea energía eléctrica y energía térmica útil.

Estas torres solares están compuestas por una superficie colectora de calor y una chimenea por la que el aire caliente sube a grandes velocidades, cuanto más alta sea la torre mas velocidad tendrá el aire. Al subir el aire y entrar en contacto con varias turbinas-alternadores instaladas en su interior, con las que se genera electricidad.

El primer prototipo de esta tecnología se construyo en Manzanares (Ciudad Real), contaba con un campo de colectores de 46.000 m², una torre de 10 metros de diámetro y una altura de 195 metros. Esta torre conseguia generar un maximo de 50 kW.

Fotos | Wikipedia

Las tecnologías solares se dividen en dos grupos las activas y las pasivas, dependiendo de la forma en que se captura, convierte y distribuye la energía del sol.

En el uso de la tecnología solar activa entran en juego los colectores, paneles solares térmicos o paneles fotovoltaicos, mediante ellos se trata de generar calor para usarlo según nuestras necesidades y convertir los rayos del sol en aire caliente o frío, calentar agua, evaporar fluidos o incluso convertirla en electricidad. En resumen diríamos que la tecnología solar activa nos abastece de energía.

En la tecnología solar pasiva no se utiliza ninguno de los elementos anteriormente nombrados, se tiene en cuenta por ejemplo a la hora de construir una vivienda que los materiales cuenten con propiedades térmicas como también la orientación que tendrá respecto al sol, se construye una chimenea solar para procurarle una ventilación natural o se usa el calor del sol mediante ventanas o muros diseñados para recibir el calor diurno y repartirlo por la noche. En resumen la tecnología solar pasiva trata de reducir el consumo de energía.

La tecnologías solares puede ofrecernos:
• Calentamiento de agua.
• Iluminación.
• Calefacción doméstica.
• Refrigeración.
• Aire acondicionado.
• Energía para pequeños electrodomésticos.

La energía solar híbrida es un sistema de producción de energía, mediante la combinación de energía solar con la obtenida de una central térmica tradicional, de biomasa, energía eolica o de combustibles fósiles.

Con este sistema se puede aumentar la potencia en momentos de mayor demanda y por lo tanto es menos dependiente de las fluctuaciones en la radiación solar.

Este tipo de energía se describe como la energía solar utilizada directamente sin ningún tipo de transformación, en definitiva no requiere sistemas mecánicos ni un aporte esxtra de energía. Los sistemas que captan y utilizan la energía solar sin usar dispositivos externos, mecánicos o electrónicos  se clasifican dentro de la tecnología solar pasiva.

Ya en la antigüedad sin contar con los medios de que actualmente disponemos, las construcciones se diseñaban conforme a las particularidades del clima local, aprovechando al máximo los rayos solares en climas fríos, y protegiéndose de ellos en los climas mas cálidos.

Hoy en día en la arquitectura solar pasiva se aprovecha la energía del Sol a través de ventanas o muros durante el día para mantener unas condiciones de bienestar en el interior de los edificios por la noche y reducir al máximo el uso de sistemas de climatización tradicionales. En la arquitectura solar pasiva se tienen en cuenta la orientación del edificio, la morfología, los materiales que emplean y la ubicación en el terreno.

Dentro de estos sistemas solares pasivos, algunos pueden consumir pequeñas cantidades de energía para activar compuertas, circuitos electrónicos, interruptores u otros dispositivos necesarios para mejorar el rendimiento de estos sistemas.