¿Conoces los paneles solares híbridos?

• ¿Cómo funcionan los paneles solares híbridos?
• Orígenes de los paneles solares híbridos: ¿quién patentó la idea?
• ¿Se pueden comprar estos colectores solares?
• ¿Para qué tipo de viviendas sería recomendable?

Fuente de la imagen: ©by-studio - Fotolia.com

Para poder diferenciar las diferentes variantes que existen, debemos distinguir entre dos tipos de paneles solares híbridos o también llamados colectores solares híbridos. Por un lado están los que combinan la función fotovoltaica con la generación de agua caliente; y por otro lado los que combinan la función fotovoltaica con la generación de una corriente de aire caliente y renovado para la climatización de la vivienda.

• Función fotovoltaica-agua caliente

El funcionamiento por separado de los dos tipos es ya conocido. En los paneles térmicos, el sol incide en la superficie del panel, y el agua que circula por el interior es calentada por transferencia de calor. En los colectores solares fotovoltaicos, el sol incide sobre unas células que transforman la energía solar en electricidad, estas células son normalmente de silicio y hay de dos tipos: Monocristalinas y policristalinas. Los paneles solares fotovoltaicos convencionales, tan sólo aprovechan el 15% de toda la irradiación solar que reciben, un 5% es reflejado y el 80% restante se pierde en la cara frontal y posterior del panel. La peculiaridad de un panel híbrido es que aprovecha parte de la pérdida de calor de la cara posterior, alrededor de un 40%.

Estas placas están compuestas desde la parte superior a la posterior por, un vidrio solar que hace la función de protección, un conjunto de celdas fotovoltaicas de silicio, que son las encargadas de transformar la luz del sol en electricidad, una pasta térmica, que hace las veces de unión entre la parte fotovoltaica y la térmica, una pletina de cobre como base recolectora del calor, y detrás de esta un serpentín de cobre, por el que circulara el fluido caloportador (glicol), como soporte para el serpentín suele ir otra pletina de cobre, y debajo un aislante, que ayudará a mantener el calor dentro de la estructura y de esta forma que se aproveche al máximo para calentar el fluido. Todo ello está contenido en una carcasa que generalmente es de aluminio, a que hace la función de protección de todo el conjunto y de consolidación para que cada componente este fijo y se eviten roturas.

• Función aero-fotovoltaica

Este tipo de placas solares híbridas buscan otro objetivo, aunque similar en su objetivo, es decir por una parte generar electricidad, igual que los anteriores, pero en su segunda función busca climatizar la vivienda a través de una corriente de aire, que ayuda a refrescar el colector solar en su parte interior y al mismo tiempo esta corriente de aire captura el calor que hay en el interior de la placa y es impulsado al interior de la vivienda, pasando a través de unos filtros de partículas, que aseguran que el aire entra en la vivienda limpio, sin polvo ni polen, y además calentado. Para regular la temperatura de este aire, y que el confort sea máximo, un dispositivo en el interior de la vivienda, combina parte de este aire, calentado dentro de las placas solares, con parte de aire interior de la vivienda o incluso del exterior directamente, para conseguir que el aire que se distribuye en las diferentes estancias este a la temperatura deseada.

En verano cuando la temperatura es más alta de la deseada, el equipo potenciará la entrada de aire directamente desde el exterior, y la corriente de aire que pasa a través de los colectores solares, la expulsará al exterior, para evitar disminuir el confort en la vivienda, pero al mismo tiempo bajar la temperatura de las placas. La distribución del aire se realiza a través de conductos, como si de un aire acondicionado por conductos se tratase. Así mismo, por la noche, también se activa el modo de renovación de aire, para limpiar el aire viciado del interior.

La idea de unir ambas tecnologías y de dar forma a un único sistema que permita aprovechar la energía fotovoltaica y la térmica, partió de Luis López López, quien investigó con un prototipo para desarrollar el Panel o Colector Solar Híbrido. Y del cuál solicito la patente el día 25 de Noviembre de 2006, que le fue concedida el 9 de Marzo de 2009.

Don Luis estaba intrigado por el problema que presentaban las placas solares fotovoltaicas con el aumento de la temperatura. El rendimiento de las células fotovoltaicas que se comercializan en la actualidad está comprendido entre un 15% y un 25%, es decir, que sólo una pequeña parte de la energía lumínica se aprovecha realmente en forma de energía eléctrica. Este rendimiento es menor cuanto más alta es la temperatura. El aumento de temperatura en las células supone un incremento en la corriente, pero al mismo tiempo una disminución mucho mayor, en proporción, de la tensión.

Con su diseño, Don Luis pretendía conseguir un incremento notable en la eficiencia de los colectores solares, que él preveío sería superior al 15% sobre la potencia de pico suministrada por el panel solar F.V. (fotovoltaico) normal. Este incremento de potencia es muy significativo, ya que la eficiencia conseguida en los paneles que se comercializan actualmente está situada entre el 15% y el 25%.

Por otra parte, actualmente para instalar energía solar fotovoltaica y térmica, antes de la producción y comercialización de los paneles solares híbridos, se requería de dos instalaciones completamente independientes en el lugar de captación que habitualmente es la cubierta de los edificios; esto implica tener que disponer de una mayor superficie para realizar ambas instalaciones. El Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía (IDEA) calcula que para una vivienda de cuatro personas, 100 m2, hacen falta uno o dos metros cuadrados de paneles, dependiendo de la zona en la que este ubicada la vivienda. Según se ve en el mapa de la Agencia Estatal de Metereología, de la iradiación global mensual.

En el mercado ya existen este tipo de paneles y son varias las empresas están investigando, desarrollando, vendiendo e instalando diferentes versiones de este tipo de colectores solares.

1. EndeF Engineering

Esta empresa es la responsable de lanzar al mercado una placa solar híbrida, fotovoltaica y térmica, en base a la idea de Don Luis López, y de la tesis doctoral de uno de sus fundadores. Anteriormente ya hemos hablado de su panel híbrido. El germen de EndeF comenzó en el concurso, el Solar Decathlon Europe 2012, conocido como la olimpiada de las casas eficientes. Los fundadores de EndeF participaron en la propuesta presentada por la Universidad de Zaragoza, en la que los primeros prototipos de sus captadores solares híbridos fueron probados con éxito.

A partir de la innovación plasmada en una tesis doctoral tomó forma y germinó la empresa. Desde entonces EndeF ha recorrido un camino con muchos premios. Incluido uno del Concurso IDEA en su edición de 2014 que les concedió el Gobierno de Aragón. Pero uno de los más importantes, por no decir el que más, fue el del Fondo de Emprendedores de la Fundación Repsol, que supuso el espaldarazo definitivo al proyecto empresarial.

• Panel solar híbrido ECOMESH PVT-2.

Este panel ha sido desarrollado y patentado, por la firma Zaragozana Endef. Actualmente esta empresa fabrica 2 modelos de colector solar híbrido. Y además, a la fecha de publicación de este articulo, están trabajando para sacar al mercado un nuevo modelo. Pero ahora nos vamos a centrar en su Panel solar híbrido de 2ª generación (PVT-2). Este panel se basa en la tecnología CTA (Cubierta Transparente Aislante). Esta cubierta alberga un gas inerte que consigue recuperar el calor que se pierde por la parte frontal de los paneles híbridos convencionales.

Fuente de la imagen: EndeF

2. Systovi

Esta empresa de origen francés se creó a finales de 2008. Systovi era una empresa industrial que suministra sistemas de tejado fotovoltaicos integrados en edificios (BIPV) al 100%, cumpliendo con los requisitos de las regulaciones francesas definidas por el CEIAB (Comité d’Evaluation des produits photovoltaïques Intégrés au Bâti - Comité para la evaluación de la construcción de productos fotovoltaicos integrados). En 2011 y sobre la base de una implementación para colectores solares, impermeable y hermético, se desarrolló un proceso único de recuperación de calor bajo los colectores solares híbridos. Esto llevó a Toiture Active (Active Roof), una solución que recibió el trofeo “Territoire Innovation” un año después.

• Panel solar híbrido: Aero-voltaico R-VOLT PLUS

Este sistema ha sido desarrollado por la empresa Francesa radicada en Carquefou, a las afueras de Nantes. En este caso han querido aprovechar el exceso de calor que se genera en un colector solar híbrido fotovoltaico para generar un aire acondicionado que climatice la vivienda y al mismo tiempo bajar la temperatura de funcionamiento del panel.

Cuando un panel solar fotovoltaico produce electricidad, en realidad solo utiliza el 20% de la energía solar disponible. Desperdicia el 60% de lo que es calor. Pero gracias a esta innovadora recuperación de aire, el sistema aero-voltaico R-VOLT PLUS aprovecha toda la energía que normalmente se pierde. Esto lo convierte en un panel solar muy efectivo, con una potencia de 900 W (250 Wc + 650 W)

Los colectores solares híbridos R-VOLT PLUS son herméticos. Una vez que el aire entra en un colector, se fuerza a calentarse o enfriarse al recorrer el interior del panel succionado por un motor en el interior de la vivienda. Por ello, debemos hablar de un sistema, no solo de paneles solares, ya que el diseño del R-Volt implica no solo a los paneles solares, sino también al modulo interior que funciona para forzar la circulación del aire desde o hacia el interior de la vivienda, y dispone de filtros de particular para asegura que el aire entra en la vivienda limpio.

Fuente de la imagen: Systovi

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Gracias a los grandes beneficios que podemos encontrar en los colectores solares híbridos, podríamos decir que podría resultar una gran opción para muchas viviendas y de esta forma poder utilizar la energía del sol a través de sus rayos solares que tanto abunda en nuestro país. Sin embargo, este tipo de paneles solares híbridos se presenta como una gran expectativa y a la vez solución para viviendas de espacio reducido, en las que una instalación sin muchos paneles instalados, pueda cubrir la mayor parte de la energía que consumimos.

De esta forma, podemos observar, que los colectores solares híbridos pueden ser de gran utilización en viviendas de nueva construcción y como sustituta de instalaciones que tienen poca eficiencia o los gastos sean grandes en relación a la energía utilizada en la vivienda para calefacción o calentamiento de agua sanitaria.