Energía solar térmica

• ¿Qué es y qué tipos de energía solar térmica existen?
• Ventajas y desventajas
• Avances tecnológicos de la energía solar térmica
• Energía solar térmica en España
• ¿Cómo funciona? ¿Qué beneficios conlleva instalar energía solar térmica en casa?

Fuente de la imagen: ©Fotolia.com

Como ya hemos mencionado en la introducción, la energía solar térmica se puede aprovechar en nuestros hogares tanto para el agua caliente sanitaria, como para la calefacción. Aunque existen otras aplicaciones que nos ayudan a conseguir electricidad o incluso frío. Aunque estas aplicaciones de momento no se pueden implementar a nivel doméstico por su complejidad técnica, sus dimensiones y por el coste inicial de la instalación.

El sistema más sencillo para la generación de Agua Caliente Sanitaria, a partir de la energía solar térmica es con el llamado termosifón. Estos equipos son bastante conocidos, y familiares para muchos de nosotros. Seguramente los has visto en el tejado o la terraza de muchas viviendas unifamiliares, hoteles, etc. Y son fácilmente inidentificables, ya que tienen una o dos placas solares, y encima de estas un depósito en posición horizontal.

El nombre de termosifón viene dado por su forma de funcionar. Ya que el movimiento del agua en la instalación de energía solar térmica se realiza por diferencia de temperaturas del fluido calo-portador que recorre la placa y el serpentín del acumulador. Y el agua de consumo entra fría desde el contador de agua, y sale del acumulador sólo cuando abrimos un grifo. Y es empujada por el agua fría, sin necesidad de utilizar bombas circuladoras de agua.

Fuente de la imagen: ©Hogarsense.es

Para dar apoyo a la calefacción necesitamos un sistema de circulación forzada. Es decir, que necesita de la aportación de una bomba que fuerce el movimiento del agua o glicol dentro del circuito. Además, se caracterizan por tener muchas placas solares, y los acumuladores, que suelen ser más grandes o quizás varios, y están dentro de casa.

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Para la generación de electricidad con la energía solar térmica, necesitamos de una gran instalación. Estas instalaciones se llaman centrales termosolares. El funcionamiento de la energía solar termoeléctrica es similar al de una central térmica, pero que, en vez de carbón o gas, utiliza la energía del sol. Los rayos solares se concentran mediante espejos en un receptor de la instalación de energía solar térmica, que alcanza temperaturas de hasta 1.000 ºC. Este calor se usa para calentar un fluido y generar vapor, que mueve una turbina y produce la electricidad. Aunque las primeras centrales sólo podían operar durante las horas de irradiación solar, hoy en día, es posible almacenar el calor para producir electricidad durante la noche.

El sistema de refrigeración por absorción de una instalación de energía solar térmica es un medio de producir frío que aprovecha que las sustancias absorben calor al cambiar de estado, de líquido a gaseoso. Este ciclo se basa físicamente en la capacidad que tienen algunas sustancias, como el bromuro de litio, de absorber otra sustancia, como puede ser vapor de agua.

Esta técnica se creo en 1859, cuando Ferdinand Carré consiguió fabricar hielo con la primera máquina de absorción de ciclo amoniaco-agua. El proceso físico básico consiste en dos componentes químicos como mínimo, uno de ellos sirviendo como refrigerante y el otro como absorbente/adsorbente. Las máquinas de absorción pueden clasificarse según los pares de sustancias que actúan como refrigerante/absorbente.

Fuente de la imagen: Guía del Frio Solar. Fenercom. Esquema–Maquina de absorción de simple efecto

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Desde que aparecieron los primeros captadores solares térmicos, los diferentes fabricantes han mejorado estos equipos. Tanto en su fabricación, en su diseño como en los materiales, para conseguir mejores rendimientos. Así, se pasó de hacer las soldaduras de los tubos de cobre con aporte de material, a hacerlas con láser y sin aporte de material. Esta modificación en la producción supuso que con las altas temperaturas no se produjeran vapores del material de unión que ensuciaba la cara interna del vidrio y reducían el rendimiento.

También se han producido mejoras en el diseño de los propios paneles solares, incorporando filtros en los cristales, para retener la mayor cantidad de radiación en el interior del panel y aumentar el efecto invernadero dentro de él, y que se transfiera más temperatura al glicol. En este sentido, también se han mejorado los aislamientos posteriores, para mantener el calor dentro del propio panel solar.

Otros avances para una instalación de energía solar térmica, se han producido al combinar sistemas, por ejemplo, unir una placa solar térmica con una fotovoltaica, aprovechando mejor el espacio para producir tanto electricidad como agua caliente para nuestra ducha y para la calefacción. Son las llamadas placas solares híbridas.

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España por su situación geográfica recibe una gran cantidad de radiación solar. Esto hace que sea una zona muy interesante para cualquier tipo de instalación energética que aproveche la energía solar. Y viendo el mapa comprobamos claramente que cuanto más al sur hay una mayor incidencia del sol. Según los datos que podemos consultar en el ADRASE, obtenemos que en Sevilla se han recibido de media en el último año 5,3 kWh/m2día, al igual que en Málaga. En Almería llegaron a los 5,4 kWh/m2día, y en Mérida a los 5,1 kWh/m2día.

Según como vemos en el mapa, cuando más subimos hacia el norte, los colores van cambiando a los tonos de amarillo y de azul, indicando que la cantidad de radiación va disminuyendo. De esta forma, en Madrid se registraron 5 kWh/m2día, y en Valencia 5,1 kWh/m2día. En Palma de Mallorca están alrededor de los 5 kWh/m2día. En cambio, ciudades como Barcelona están en valores de 4,7 kWh/m2día, Zaragoza cuenta con 4,8 kWh/m2día, Bilbao con 3,7 kWh/m2día, y A Coruña 3,9 kWh/m2día.

Fuente de la imagen: ADRASE

Las islas Canarias también disfrutan de una situación privilegiada. Registrando alrededor de 6 kWh/m2día en todo el archipiélago.

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Que las ciudades del norte de la península tengan menor radiación no es motivo para no plantearse la instalación de placas solares. Tenemos como ejemplo los países nórdicos, que están apostando por la energía solar y con grandes beneficios.

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El funcionamiento de una instalación de energía solar térmica es relativamente sencillo. Se aprovecha la radiación solar para convertirla en energía calorífica, que es almacenada en un fluido, y así poder tener agua caliente y calefacción de un modo ecológico, renovable y de producción propia. Los paneles solares, también denominados colectores, tienen como función recoger la energía del sol. Es la parte más conocida de estos sistemas por estar situados en lugares visibles. Son los paneles o placas solares que se ven en tejados o en otros lugares donde reciben luz directa del sol.

De los colectores, el calor pasa a almacenarse en un depósito acumulador. En el acumulador se almacena la energía preparada para su uso y su distribución. Cuando la energía en forma de calor pasa a almacenarse en el acumulador, el calor se va distribuyendo según demanda, adaptándose a los distintos consumos que requieran los usuarios. Esto es posible gracias a la entrada de agua fría en el sistema, parte necesaria para que se produzca un intercambio. El intercambiador realiza la importante función en el sistema de transferir la energía del agua caliente al agua fría.

El disponer de una instalación de energía solar térmica en casa nos ayuda a ahorrar en la factura de la luz, gas u otro combustible que en la actualidad estemos usando para calentar el agua que usamos en la ducha. Ya que el sol nos ofrece cada día una gran cantidad de energía de forma gratuita y no aprovechamos. Además, si calentamos el agua con el sol, no consumimos combustibles fósiles y aportamos nuestro grano de arena para mejorar nuestro planeta.