Energía solar térmica

Definición

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.

Esquema energia solar térmica

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.

Colectores solares

Definición

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.

Zonas climáticas solares

Saber más

Este mapa es importante a la hora de no excederse o quedarse corto en cuanto a la instalación de los colectores solares. La forma de dimensionar las instalaciones se hará teniendo en cuenta las cuotas porcentuales de cobertura con energía solar así como la demanda energética.

Energía termosolar

Métodos de producción

Esta potencia en forma de calor que hemos obtenido mediante el uso de la energía solar térmica, puede ser transformado en otro tipo de energía, pudiéndole dar un uso mucho mas amplio.
En este caso la obtención de electricidad puede lograrse de dos formas:

  • Alta concentración
  • Baja concentración

Central termosolar de torre

En los dos casos se trata de calentar un determinado fluido que al evaporarse, genere una potencia capaz de mover un alternador, convirtiendo esta energía mecánica en electrica. De la misma manera que lo haría una central nuclear, solo que en este caso la principal fuente de energía es el sol y los residuos no serian más que vapor de agua.

Este proceso de calentamiento debe alcanzar temperaturas muy elevadas para tener un buen rendimiento, entre 300º a 1500º.

Dispositivos de alta concentración
En este sistema la radiación solar se capta por medio de espejos curvos, dirigidos a un mismo punto donde concentran esta energía solar.
Estos espejos siguen al sol durante todo el día al igual que lo hacen en la naturaleza los girasoles, para así captar la mayor energía solar de forma continuada. El punto donde los espejos reflejan estas radiaciones solares, suele ser una torre en la que este calor pasa a calentar algún tipo de fluido.

Dispositivos de alta concentración
En este sistema la radiación solar se capta por medio de espejos curvos, dirigidos a un mismo punto donde concentran esta energía solar.
Estos espejos siguen al sol durante todo el día al igual que lo hacen en la naturaleza los girasoles, para así captar la mayor energía solar de forma continuada. El punto donde los espejos reflejan estas radiaciones solares, suele ser una torre en la que este calor pasa a calentar algún tipo de fluido.

discos parabólicos

También podemos encontrar otra variedad de centrales solares térmicas de alta concentración mediante discos parabólicos o discos solares de concentración, que a su vez son los colectores que presentan la mayor eficiencia.
Estos discos concentran la radiación solar en el receptor que se sitúa en el centro de la parábola. En este centro puede situarse un motor que se encargara de producir la energía mecánica, transformándola así en energía eléctrica. La potencia de estos discos puede variar entre 5 y 25 kW.

Dispositivos de baja concentración
Son un conjunto de colectores cilindro parabólicos que concentran la radiación en una tubería ubicada a lo largo del foco, por la cual pasa el fluido de trabajo que transporta el calor transmitido a este.
Estos sistemas parabólicos trabajan a temperaturas que oscilan entre 100 y 400ºC, aunque estas temperaturas son más bajas que el sistema de foco central, este tipo de sistemas son los que están más desarrollados tecnológicamente.