Energía solar térmica

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.

La energía solar térmica en España una realidad palpable y de grandes cifras:

A principios de 2009 había 1.598.876 metros cuadrados de instalaciones solares térmicas.

El sector cuenta ya con 1.300 empresas y 35 fabricantes con capacidad para fabricar 1.900.000 metros cuadrados anuales.

La facturación de estas empresas supera los 260 millones de euros anuales.

Esta industria ha creado 4.300 empleos directos y otros 6.470 empleos indirectos.

El Sol es la mayor fuente de energía de la que dispone el ser humano, el aprovechamiento de la energía solar cada vez es una opción más rentable y real. La luz del sol incide en nuestro planeta cada día, esta irradiación varia dependiendo de la situación de cada país. En España la media de irradiancia por hora es de 1.300 W/m², aunque puede variar dependiendo de la latitud o de las condiciones atmosféricas.

Esta radiación solar ha sido utilizada desde hace miles de años por medio del calor que esta produce, hoy en día se canaliza esta energía solar para producir calor o generar electricidad mediante células fotovoltaicas, de esta forma disponemos de una de las energías renovables no contaminantes.

Los principales problemas con los que nos encontramos son las fluctuaciones y variaciones a las que nos enfrentamos por ejemplo en invierno, cuando la energía solar es mas necesaria las radiaciones solares son menos intensas.

Tecnologías usadas para el aprovechamiento de esta energía son variadas:

• Energía solar pasiva: es el aprovechamiento de la energía solar de forma directa, sin transformarla.

• Energía solar térmica: producción de agua o aire caliente para su uso en el hogar o la industria.

• Energía solar fotovoltaica: producción de electricidad con placas fotovoltaicas.

• Energía solar termoeléctrica: transmitiendo el calor a un fluido y después de un ciclo mecánico se transforma en electricidad.

• Energía solar híbrida: es la combinación de la energía solar con otra energía.

La energía solar térmica en el campo de la industria tiene multitud de aplicaciones, ya que el agua caliente tanto a altas temperaturas como a bajas temperaturas se usa en multitud de procesos como el calentamiento de baños líquidos para ciclos de lavado, calentamiento de aire en fases de secado, tintado, cocción, limpieza, generación de vapor de baja presión, tratamientos químicos, etc.
Estos procesos que aprovecharían la energía del sol para calentar el agua están implantados en industrias como , la papelera, alimentaría, textil y química.

También se aplica la energía solar térmica en el campo de la desalinización de agua marina, ahorrando grandes cantidades de combustibles fósiles y las emisiones de CO2 que estos producían.

Los hornos solares también están presentes en la industria en forma de un conjunto de heliostatos que se mueven con el sol y reflejan las radiaciones en un foco, que puede alcanzar temperaturas de 3000ºC y que posteriormente servirá para medir la resistencia de materiales metálicos y cerámicas, en la obtención de fibras de alta dureza, para probar reacciones químicas o incluso en el campo aeroespacial. Ayudando de esta forma a los avances en la termomecánica.

Si vemos la energía solar térmica solo desde el punto de vista de los números estaremos cometiendo un error, ya que esta tecnología va a ayudar a mantener limpio y menos contaminado el mundo en el que vivimos, que además es el único que conocemos y por otra parte sera un valor añadido para la vivienda en la que se instalen los paneles.
Una casa unifamiliar que use 2m² de captadores puede evitar anualmente la emisión de 1,5 t de CO2 al año

Se debe tener en cuenta que no es sencillo dar números exactos para la amortización de una instilación debido a las variaciones de precio de los combustibles, que a medida que pasen los años aumentara progresivamente debido a la escasez y especulación, por lo que la energía solar tiene grandes ventajas y beneficios.

Antes de hacer números debemos tener varios factores en cuenta:  calcular las necesidades de consumo de nuestro hogar, la temperatura del agua que deberemos calentar, las subvenciones de las que nos podemos beneficiar ( 30% a fondo perdido y financiación del 70%), y por supuesto la calidad de los materiales y la instalación, ya que la vida útil de los paneles (20 años a pleno rendimiento) es larga y la instalación debe estar acorde con eso.

En la actualidad las instalaciones solares térmicas pueden quedar amortizadas a partir de los 4 a 5 años dependiendo de los puntos anteriormente mencionados.

Las aplicaciones de la energía solar térmica son muy amplias y cada día se avanza más en este sentido ya que nos enfrentamos un grave problema, el cambio climático. Además claro esta, la energía solar es gratuita e inagotable.
En la actualidad la energía solar térmica es utilizada para:

• Calentar el agua de las piscinas de exterior o interior.
• Calefacción por suelo radiante o radiadores.
• Calentar el agua de uso domestico para la ducha, fregar platos, lavarse las manos, etc.
• Hacer funcionar aparatos de refrigeración.
• Secaderos de productos agrícolas.
• Uso industrial, por ejemplo en hornos solares.
• Refrigeración por medio de energia solar
• Transformar este calor en energía eléctrica.
• Desalinización mediante energía solar

En esta misma web podrás encontrar más datos sobre cada una de las formas de aprovechamiento de la energia solar.

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

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.

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.