Definición

Energía solar termodinámica

La llamada energía solar termodinámica puede llevar a equívocos ya que parece dar a entender que los paneles solares termodinámicos lo que hacen es captar los rayos del sol, pero en realidad su funcionamiento se basa en captar el calor que hay en el ambiente. Gracias a esto los paneles termodinámicos pueden funcionar por las noches o en días nublados, siempre que las temperaturas se mantengan a más de 15º C su funcionamiento será óptimo.

Funcionamiento de la energía solar termodinámica

Por los paneles que se han calentado durante el día gracias a los rayos solares, la lluvia o el viento se hace circular un gas refrigerante capaz de absorber el calor que estos van acumulando. Mediante una bomba de calor este gas transmite la temperatura al agua de la calefacción, ACS o piscinas.

El fluido de trabajo que circula por los paneles se mantiene a una temperatura de -10º C que mediante el calor transmitido se evapora y hace el mismo servicio que un evaporador mecánico de la bomba de calor. Gracias a esta evaporación por cambio de temperatura, el fluido se convierte en gas que se conduce hasta un bloque termodinámico, una vez allí el compresor se encarga de elevar la temperatura del fluido hasta los 110º C mediante presión.

El gas que se utiliza en estas instalaciones es ecológico e innocuo para las personas y el medio ambiente, los Freones se mantienen estables cuando las presiones o temperaturas varían y además son incombustibles.

Paneles solares termodinámicos

Los paneles solares termodinámicos son los encargados de absorber el calor ambiental y transmitirlo al gas que fluye por su interior con la finalidad de calentar agua. Para cumplir esta función los paneles solares termodinámicos no necesitan que el sol incida directamente sobre ellos y pueden generar calor incluso de noche o en días nublados.

Estos paneles se pueden colocar tanto en tejados como en fachadas o cualquier superficie vertical, orientándolos preferiblemente hacia el Sur, pero también pueden trabajar con orientación Sureste o Noroeste. Es conveniente también que el viento y el agua de lluvia toquen los paneles, así que no es necesario resguardarlos de la meteorología adversa.

Características de los paneles termodinámicos

Son fáciles de integrar en la arquitectura debido a su tamaño y bajo peso.
Cada panel tiene un peso de 8 Kg.
Deben instalarse con una inclinación de 45º a 90º.
Funcionan con ausencia de sol.
Su mantenimiento es muy reducido.
Tienen una gran resistencia a agresiones externas.
El fluido de trabajo no corre riesgo de congelación.

Este tipo de paneles trabaja de forma óptima cuando la temperatura está por encima de los 15ºC, por lo que no están indicados para zonas en las que las temperaturas bajen habitualmente de esta cifra.

Paneles solares flexibles

Los paneles solares flexibles presentan varias ventajas ante los paneles solares rígidos, fabricados con vidrio y montados en pesados y voluminosos marcos metálicos. Con una mayor capacidad para integrarse dentro del diseño de edificios comerciales o casas particulares, se espera que los paneles solares flexibles experimenten pronto un gran crecimiento.

Otra de sus ventajas es una mayor facilidad para instalarlos y un precio mas bajo, además la vida útil de estos paneles sería de unos 25 años. Esta tecnología ya es plenamente funcional y puede verse en varios ámbitos, como por ejemplo en embarcaciones, mochilas o dispositivos enrollables que son capaces de alimentar pequeños aparatos eléctricos.

La tecnología de los paneles flexibles

En los años 90 ya se empezaron a investigar diversas aplicaciones para un nuevo proceso de encapsulación de película que se empezó a utilizar para recubrir las pantallas planas OLED. Pero ha sido mas recientemente cuando se ha empezado a desarrollar esta tecnología aplicada a los paneles solares, por lo que se esperan sucesivos avances.

Está previsto que una vez este tipo de paneles solares pueda fabricarse en grandes cantidades y los procesos industriales no presenten dificultades, el precio un watio no cueste mas de un dólar.

Paneles solares flexibles precios

En el mercado ya podemos encontrar estos paneles solares, normalmente para la alimentación de pequeños aparatos electrónicos que necesitan bajas potencias eléctricas.

Panel solar flexible de 6,5W
Panel solar pequeño y robusto de Azimut, capaz de producir más energía que otros de características parecidas gracias a su tecnología Thin-Film CIGS. Se puede encontrar a un precio de 94€.

Panel solar flexible de 55W

Panel solar con un gran rendimiento eléctrico, estable y duradero. Células solares de alta eficacia capaces de funcionar con cualquier tipo de situación atmosférica, válidos para alimentar aparatos que necesitan una importante fuente de energía.

Dimensiones doblado: 280x230x33mm
Dimensiones abierto: 1400x815x205mm
Peso: 1.7Kg
Precio: 300€

Paneles solares térmicos

Los paneles solares térmicos se utilizan normalmente para calentar agua y cada vez es más común ver casas y chalets que los incorporan en sus paredes o tejados. Estos paneles son de gran utilidad ya que pueden ahorrarnos mucho dinero a largo plazo, su principal utilidad es la de calentar el agua para calefacción por radiadores o suelo radiante, el agua de consumo doméstico y en algunos casos para calentar el agua de piscinas, obtener aire acondicionado, desalinizar agua de mar y otros muchos usos.

Precios de paneles solares térmicos

Puedes encontrar panel solares térmicos de alto rendimiento NEP 82.6 a un precio de 600€, con las siguientes características:

Rendimiento instantáneo del 82,6%.
Absorbedor estructural en forma de laberinto canalizado.
Mayor superficie de contacto, 94,1% de la superficie del absorbedor.
Capacidad para producir agua a alta temperatura (70 a 90 °C).
Cada panel ocupa una superficie de 2 m2
Tanto el marco como la carcasa son de acero inoxidable
Vidrio Templado libre de hierro

Con dos de estos paneles solares térmicos seria suficiente para calentar el agua de un hogar con un máximo de seis personas.

Paneles solares térmicos caseros

En muchos países esta tecnología resulta de máxima utilidad pero es demasiado cara, es esas ocasiones es el ingenio humano el que entra en juego y muchos inventores caseros se atreven a hacer sus propios colectores solares para calentar el agua y además con muy buenos resultados.

Si bien es cierto que los materiales utilizados en los paneles térmicos caseros nunca vana a tener la durabilidad de los utilizados en paneles comerciales, en muchos casos es la única posibilidad que tienen algunas familias de obtener agua caliente de forma económica.

Si quieres mas información puedes mirar esta web que explica como hacer un colector solar casero tipo termosifón. Eso si el diseño es algo mas sofisticado y los materiales utilizados suben bastante de precio el conjunto.

Instalación de paneles solares térmicos

Los paneles solares térmicos son fáciles de instalar e integrar en una vivienda y van a aportarnos un gran ahorro en suministros y emisiones de CO2 a la atmosfera.

Para realizar una instalación de producción de agua caliente sanitaria necesitaremos varios elementos: captadores solares, un depósito acumulador de agua, un calentador complementario de apoyo (eléctrico o térmico), un circuito de agua que incluye las conducciones, bomba de circulación, válvulas y depósito de expansión.

La superficie de la instalación y el volumen del calentador deberán calcularse de acuerdo con el consumo medio del numero de personas que pueden vivir en la casa.

Electricidad solar

Para obtener electricidad solar, necesitamos paneles fotovoltaicos que transformen las radiaciones del sol en corriente eléctrica. Pero uno de los mayores problemas a los que nos enfrentamos con la energía solar, es obtener una fuente continua de electricidad, por lo que es necesario que en nuestra instalación situemos un acumulador eléctrico.

El acumulador eléctrico nos va a asegurar un flujo de electricidad solar incluso de noche. Mediante un regulador de carga nos aseguramos la protección de los acumuladores al mismo tiempo que dotamos a la instalación de un funcionamiento automatizado.

Para poder utilizar la electricidad solar directamente en nuestros electrodomésticos, primeramente la electricidad ha de pasar por un inversor que la convierta a 220V y le de una frecuencia adecuada. Con esta instalación podemos obtener electricidad de forma autónoma, totalmente limpia y ecológica.

Una Instalación de la Electricidad Solar además de proveernos de engría gratuita durante un mínimo de 20 años, revaloriza al instante nuestra casa ya que además de la obtención de electricidad para nuestro hogar, también puede conectarse a la red y vender a buen precio el excedente de energía. Este tipo de instalaciones resultan ideales en granjas o casas alejadas de centros urbanos.

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.
Esquema de una casa con 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.

Precios de paneles solares

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.

Paneles solares híbridos

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.

Colectores solares

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.

Paneles solares

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.