Contenidos
Calentador solar de agua
Los sistemas de calentamiento solar de agua, o sistemas térmicos solares, utilizan la energía del sol para calentar el agua que se almacena en un acumulador de agua caliente o en un depósito térmico. Dado que la cantidad de energía solar disponible varía a lo largo del año, un sistema de calentamiento solar de agua no proporcionará el 100% del agua caliente necesaria durante todo el año. Normalmente se utiliza una caldera convencional o un calentador de inmersión para compensar la diferencia.
También se pueden instalar instalaciones solares de agua caliente de mayor tamaño para contribuir a la calefacción de la vivienda. Sin embargo, la cantidad de calor proporcionada suele ser muy pequeña (menos del 10% de las necesidades de calefacción de la casa), por lo que no suele merecer la pena.
Los sistemas de calentamiento solar del agua utilizan paneles o tubos, llamados colectores solares, para recoger la energía solar. Los colectores solares convierten la parte infrarroja de la luz visible en calor. Se llenan con una mezcla de agua y glicol. Este fluido se bombea por un circuito que pasa por el acumulador de agua caliente.
El sistema funciona todo el año, aunque habrá que calentar más el agua con una caldera o un calentador de inmersión, sobre todo durante los meses de invierno. En verano, el sistema debería cubrir el 90% de las necesidades de agua caliente, pero en invierno se reduce al 25%.
El calor del sol que incide en un panel solar es un ejemplo de
Foto: Un colector de tubos de vacío. Obsérvese el colector gris en la parte superior y la tubería de agua blanca que fluye a través de él. Foto de Kent Bullard, cortesía del Servicio de Parques Nacionales de EE.UU. y del Departamento de Energía/Laboratorio Nacional de Energías Renovables (DOE/NREL).
¿Cómo funciona? Brevemente, tenemos una serie de tubos paralelos evacuados (azul) que reciben la energía solar concentrada de los reflectores parabólicos a ambos lados (amarillo), que envían a un intercambiador de calor combinado y a un colector (marrón), a través del cual fluye el agua caliente (o algún otro fluido) desde las tuberías de entrada y salida.
Obra de arte: Un típico panel solar de tubos de vacío. Ilustración de la patente estadounidense 4.474.170: Glass heat pipe evacuated tube solar collector by Robert D. McConnell and James H. Vansant , US Department of Energy, October 2, 1984, courtesy of US Patent and Trademark Office.
Obra de arte: Un vistazo a cómo funciona un colector de tubos de vacío. 1) El cobre del tubo interior absorbe el calor solar y evapora el fluido volátil. 2) El fluido evaporado sube por el tubo hasta el colector de la parte superior y cede su calor. 3) El agua que fluye por el colector recoge el calor de todos los tubos conectados a él. 4) El fluido se condensa y vuelve a caer por el tubo para repetir el proceso.
Cómo funciona la energía solar térmica
Puede parecer contraintuitivo, pero la eficiencia de los paneles solares se ve afectada negativamente por el aumento de la temperatura. Los módulos fotovoltaicos se prueban a una temperatura de 25 grados C (STC) – unos 77 grados F., y dependiendo de su ubicación instalada, el calor puede reducir la eficiencia de salida en un 10-25%. A medida que aumenta la temperatura del panel solar, su corriente de salida aumenta exponencialmente, mientras que la tensión de salida se reduce linealmente. De hecho, la reducción de la tensión es tan predecible, que puede utilizarse para medir con precisión la temperatura.
La mejor manera de determinar la tolerancia al calor de su panel es consultar la hoja de datos del fabricante. Allí verá un término llamado “coeficiente de temperatura (Pmax)”. Le indica cuánta potencia perderá el panel cuando la temperatura aumente 1°C por encima de los 25°C. @ STC (STC es la temperatura de las condiciones de prueba estándar donde se determina la potencia nominal del módulo).
Por ejemplo, el coeficiente de temperatura de un panel solar puede ser de -,258% por cada grado centígrado. Así, por cada grado por encima de los 25°C, la potencia máxima del panel solar disminuye un 0,258%, y por cada grado por debajo, aumenta un 0,258%. Esto significa que, independientemente de dónde se encuentre, su panel puede verse afectado por las variaciones estacionales. Sin embargo, el coeficiente de temperatura también le indica que la eficiencia aumenta a temperaturas inferiores a 25 °C. Así que, en la mayoría de los climas, la eficiencia se equilibrará a largo plazo.
¿Los paneles solares absorben el calor o la luz?
Un sistema de energía solar térmica funciona aprovechando la energía del sol y convirtiéndola en calor, que luego se transfiere a su casa o negocio. Los paneles solares térmicos se utilizan junto con una caldera, un colector o un calentador de inmersión. El colector solar utiliza los rayos del sol para calentar un fluido de transferencia que es una mezcla de agua y glicol, para evitar que el agua se congele en invierno. El agua calentada de los colectores se bombea a un intercambiador de calor dentro de un cilindro de agua. Una vez que el líquido libera su calor, el agua vuelve a los colectores para ser recalentada. Un controlador se encarga de que el líquido circule hacia el colector cuando hay suficiente calor disponible. La tecnología solar térmica está probada, es fiable y requiere poco mantenimiento.
Los componentes clave de los sistemas son: Colectores: Los colectores solares térmicos capturan la energía del sol calentando un fluido contenido en tubos de vidrio reforzado. Los colectores son de dos tipos: de placa plana y de tubo de vacío. Cada uno tiene sus propias ventajas y le recomendaremos el tipo más apropiado para su propiedad.Bomba y controlador: La bomba asegura que el fluido de transferencia circule entre los colectores y el cilindro de agua de manera eficiente. Un panel de control del sistema regula la bomba, proporcionando información sobre el rendimiento del sistema, y destacando cualquier problema, si se desarrollan.Cilindro de agua: El calor capturado por los colectores solares térmicos se bombea a un serpentín en el cilindro de agua. Los sistemas de energía solar térmica son especialmente adecuados para viviendas o empresas con grandes necesidades de agua caliente. Los propietarios de viviendas también pueden acogerse al Plan de Mejora de Calderas (BUS). Esto, combinado con el ahorro de combustible, hace que el tiempo de amortización de un sistema solar térmico sea de 5 a 10 años.