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¿Qué es la energía solar térmica?
La energía solar térmica consiste en el aprovechamiento de la energía procedente del sol para transferirla a un medio portador de calor, generalmente agua o aire. Entre las distintas aplicaciones de la energía solar térmica existe la posibilidad de generar energía eléctrica. La tecnología actual permite calentar agua con la radiación solar hasta producir vapor y posteriormente obtener energía eléctrica. Además, es una gran opción como sistema de calefacción. ¿Sabías que los sistemas solares térmicos aportan hasta un 55% de ahorro en el consumo de gas en nuestras viviendas?
¿Cómo funciona una instalación de placas solares térmicas?
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. Este tipo de instalaciones están formadas por distintas partes que funcionan como un todo. Para comprender mejor cómo es el funcionamiento de una instalación de este tipo de un modo general, basta con conocer sus partes y la función que realizan cada una de ellas. Te lo explicamos:
Los paneles solares son denominados colectores y su 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 energia del agua caliente al agua fría.
En resumen, los paneles solares recolectan la energía del sol, el acumulador la almacena y el intercambiador permite la distribución del calor.
¿Qué tipos de energía hay de sistemas solares térmicos?
Según el recorrido que realice el agua que se desee calentar, existen dos diferentes tipos de instalaciones:
1. Circuito abierto
Donde el agua de consumo pasa directamente por los colectores solares, así se reducen los costos y es más eficiente. No obstante, el hecho de que no exista intercambiador puede influir en la calidad del agua u ocasionar problemas debido a las heladas.Esta instalación es típica de piscinas, y los colentores son algo diferentes, y más económicos.
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2. Circuito cerrado
Donde el agua de consumo no pasa directamente por los colectores solares. Éste es el sistema más utilizado. Se utiliza un líquido anticongelante que atraviesa los tubos de los colectores y se calienta mediante la radiación solar. Este líquido recorre un circuito hidráulico hasta llegar a un acumulador; allí ese líquido calienta el agua que vamos a consumir. En caso de no alcanzar la temperatura deseada, dicho acumulador tiene de una resistencia o de un segundo intercambiador aproyado por una caldera, que se encargan de generar calor complementario.
¿Pero, cuáles son las ventajas de contar con paneles solares en casa?
| 1. Es renovable | Siempre tendremos energía solar. Por miles de millones de años |
| 2. Es abundante | La tierra recibe 120 mil terawatts (TW) de radiación solar, 20 mil veces de energía que la energía que se necesita en el mundo entero |
| 3. Amigable con el ambiente | Propiamente la energía del sol no causa contaminación |
| 4.Disponibilidad en todo el mundo | Aún en países del hemisferio norte, o incluso cerca de los polos, es posible usar la energía solar |
| 5. Reduce los costos de electricidad | Con los nuevos medidores bidireccionales es posible que si un hogar produce más energía de la que consume pueda “regresarla” a la red eléctrica de CFE con lo que el usuario obtiene crédito a favor |
| 6. Sistemas compartidos | No todas las casas o edificios tienen espacio para ubicar decenas o centenas de paneles solares, es por ello que se están creando los “jardines solares comunitarios”, de tal manera que la gente se puede suscribir a estos parques y ahorrar electricidad |
| 7. Es silenciosa | No hay ningún ruido asociado |
| 8. De bajo mantenimiento | Apenas se necesita limpieza de los paneles, los cuales llegan a tener hasta 20 años de garantía |
| 9. Avances exponenciales en tecnología | La innovación en nano-tecnología y en física cuántica representan la esperanza que obtener hasta el triple de energía desde paneles solares cada vez más pequeños |
Rendimiento de una instalación de energía solar térmica: captadores solares
La relación entre la totalidad de radiación recibida y el aprovechamiento efectivo trasmitido al absorbedor del captador solar constituye la eficiencia. Así la conversión de energía radiante del sol en energía térmica lleva asociada una pérdidas por radiación, convección y conducción que determinan el rendimiento del sistema de captación.
El rendimiento (η) quedará determinado por esta diferencia:
η = η0 - k1·(Tm - Ta)/I
donde:
η0 = rendimiento óptico.
Denominado por los fabricantes como factor de eficiencia, o factor de ganancia o como rendimiento óptico, el catálogo del producto han de informar de sus características.
Tm = temperatura interior del colector (temp. flujo)
Ta = temperatura exterior (ambiental)
I = radiación incidente total sobre el colector (W/m²)
k1 = factor de corrección por pérdidas térmicas expresado como
k1 = –0,25
También las condiciones técnicas del fabricante deben indicar cuál es el factor de pérdidas o coeficiente de pérdidas del producto.
Dicha curva η, la podemos simplificar a la ecuación de una recta:
η= η0 – k1· X
Donde k1 corresponde al coeficiente de pérdidas lineal y constituye la pendiente de la recta.
Siendo X la relación entre la diferencia de temperaturas y la irradiancia: (Tm – Ta)/I , y sustituyendo en la fórmula del rendimiento (η) :
η= η0 – k1·(Tm-Ta)/I
¿Cuánto cuestan los paneles solares térmicos?
Uno de los puntos más importantes antes de realizar una instalación para el hogar que nos cubra el consumo de agua caliente y calefacción, es saber el monto con el que debemos contar para dicha instalación. Sin embargo, y si estás buscando paneles solares térmicos para una vivienda habitual, es difícil decir con exactitud cuánto pueden llegar a costar. Dependerá en gran parte de tu gasto energético medio. Por ejemplo:
- La cantidad de usuarios que hay en la vivienda
- La cantidad de litros de agua que necesitamos para satisfacer el consumo total de abastecimiento de agua caliente sanitaria
- El tipo de calefacción que tengamos en casa
- Las horas que se pasan los miembros de la familia en el hogar
- Entre otros
Todo esto dependerá mucho del uso que le demos, y tiende a variar ya que mientras más miembros tenga la familia, más paneles térmicos o placas solares térmicas necesitaremos instalar.
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La lista podría seguir. En realidad necesitarás más o menos placas de mayor o menor potencia en función de cuántos seais en casa, y de las costumbres energéticas. Pero en general suele amortizarse la compra de placas solares térmicas (precios) en pocos años y la inversión es rentable. Suele calcularse el gasto mínimo para no estar produciendo energía de sobra que, con el tiempo puede que ni siquiera utilices. Sería un desperdicio que no vale la pena. Además, cuanta mayor potencia tengan las placas solares térmicas que compres el precio será mayor.
Hablemos de precio: ¿Cuánto puede costar un panel solar térmico?
Te aconsejamos que te pongas en manos de un profesional que te calcule la instalación, podrás así prever el consumo de agua previsto y dimensionar las placas solares. Una vez tengas el proyecto, podrás preguntar en distintas empresas para que te realicen un presupuesto en base a esos datos que te han calculado inicialmente. Debemos mencionar que en el mercado existen distintos tipos de placas solares térmicas y de las mismas dependerá el coste:
- Polimérico de una sola placa
Son muy baratos pero su vida útil es menor a 5 años. No conviene ponerlos al sol ni dejarlos sin agua. Son útiles para instalaciones pequeñas: por ejemplo, una pequeña piscina. Precios desde 600€
- Polimérico multiuso
Se diferencian de los anteriores porque están protegidos contra los rayos UV y pueden dejarse vacíos sin agua. Su vida útil aumenta a 15 años. Pueden ser válidos para vivienda unifamiliares, pero no cuando se requieren alcanzar altas temperaturas que operen a mas de 40ºC. Precios desde 1500€ y que pueden llegar hasta los 5500€ y el precio promedio oscila los 3500€.
- Tubos vacíos de circulación directa
Se basan en la circulación de agua por tubos de vidrio al vacío, por los que circula el agua y se calienta para luego almacenarla en depósitos. No resisten altas presiones y tienen el inconveniente de que si se rompe un tubo, se pierde todo el agua y la instalación queda inutilizada.
- Tubos vacíos con sistemas Heat-Pipes
Se componen también de tubos de vacío, con la diferencia de que en el interior se aloja una tubería metálica que capta la temperatura y la transfiere a un intercambiador por donde circula el agua y la calienta. No se pueden dejar al sol sin agua. Tiene un alto coste de mantenimiento.
- Colector plano con pintura
Se componen de un sistema absorbedor metálico pintado con tubería de cobre dentro de una caja metálica aislada y con una cubierta de vidrio o policarbonato. Pueden dejarse al sol con o sin agua sin peligro de sobrecalentamientos o explosión por choque térmico. Pueden utilizarse a presiones de hasta 12 kg/cm2. Deben contar con certificados nacionales de eficiencia.
*Nota: Datos de precios son orientativos. Pueden variar en función del tipo de instalación y/o actualizaciones de los fabricantes.
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