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Calentador de agua solar de tubo frente a panel en la India
Los colectores solares de aire suelen integrarse en paredes o tejados para ocultar su aspecto. Por ejemplo, en un tejado de tejas se pueden integrar vías de flujo de aire para aprovechar el calor absorbido por las tejas.
Los colectores de aire pueden instalarse en un tejado o en una pared exterior (orientada al sur) para calentar una o varias habitaciones. Aunque existen colectores construidos en fábrica para su instalación in situ, los aficionados al bricolaje pueden optar por construir e instalar su propio colector de aire. El colector tiene un marco metálico hermético y aislado y una placa metálica negra para absorber el calor con un cristal delante. La radiación solar calienta la placa que, a su vez, calienta el aire en el colector. Un ventilador eléctrico o soplador extrae el aire de la habitación a través del colector y lo devuelve a la habitación. Los colectores montados en el techo requieren conductos para transportar el aire entre la habitación y el colector. Los colectores montados en la pared se colocan directamente en una pared orientada al sur, y se hacen agujeros en la pared para la entrada y salida de aire del colector. Pueden ser activos (con ventilador) o pasivos. En los pasivos, el aire entra por la parte inferior del colector, sube al calentarse y entra en la habitación. Un deflector o compuerta impide que el aire de la habitación vuelva a entrar en el panel (termosifón inverso) cuando no hay sol. Estos sistemas sólo proporcionan una pequeña cantidad de calor, porque la superficie del colector es relativamente pequeña.
Panel solar de vacío de 30 tubos
La diferencia entre los paneles solares térmicos y los solares fotovoltaicos es una cuestión de tecnología y aplicación. Tanto la energía solar térmica como la solar fotovoltaica dependen del sol para producir energía, pero ahí es donde sus caminos divergen. En pocas palabras, un sistema solar térmico aprovecha la luz solar para generar calor. Un sistema solar fotovoltaico utiliza la luz solar para generar electricidad. Ambos utilizan paneles solares, pero es fácil distinguir entre la energía térmica y los paneles de energía solar a simple vista.
¿Cómo funciona la energía solar térmica? Depende del panel. Este tipo se parece a los paneles fotovoltaicos, ya que son placas planas y oscuras montadas en un tejado. Estas placas suelen denominarse “colectores solares térmicos” y son esencialmente intercambiadores de calor. Se componen de:
Además de los paneles, o colectores, los sistemas solares térmicos también utilizan una bomba -que puede ser alimentada por sistemas solares fotovoltaicos- para mover el fluido alrededor del ciclo, y un sistema de control para evitar que el líquido enfríe el tanque en los días fríos.
La eficiencia de los sistemas solares térmicos frente a los fotovoltaicos no está muy reñida. Los paneles solares fotovoltaicos no son tan eficientes como los térmicos, ya que convierten en electricidad alrededor del 20% de la luz solar captada. Compárese con los sistemas de energía solar térmica, que aprovechan el 70% de la energía captada. Pero cuando sirven para fines diferentes, cualquier comparación es sólo un punto de interés.
Colector de tubos de vacío
El agua caliente solar es un sistema de calentamiento de agua que ha avanzado mucho en la última década. En esta entrada del blog, voy a hablar de los componentes clave de cualquier sistema de calentamiento solar de agua, como los colectores. Las aguas calientes son productos de energía solar e importante como los revendedores a menudo clasifican los calentadores de agua solares sobre la base de los colectores.
Ahora surge una pregunta, ¿qué se llama un colector solar? Un colector solar es un dispositivo clave y utilizado en el sistema de agua caliente solar, que recoge el calor mediante la absorción de la luz solar para calentar el agua. Los colectores solares de placa plana (FPC) y los colectores solares de tubos de vacío (ETC) son los dos tipos de colectores.
Los colectores solares de placa plana son uno de los dispositivos más utilizados (de calentador de agua solar de placa plana) donde un colector solar de placa plana acristalada se monta en cajas aisladas y resistentes a la intemperie equipadas con una placa absorbente oscura bajo una o más cubiertas de plástico o vidrio (conocidas como acristalamiento). Por otro lado, los colectores solares de tubos de vacío contienen filas de tubos que se construyen encerrando tubos absorbentes metálicos dentro de tubos de vidrio transparentes. Y, el aire en el espacio entre los dos tubos se elimina para crear un vacío, lo que evita la pérdida de calor por convección, o por conducción.
Tubo evacuado frente a placa plana
El calentamiento solar del agua (SWH) consiste en calentar el agua mediante la luz solar, utilizando un colector solar térmico. Existe una gran variedad de configuraciones con distintos costes para ofrecer soluciones en diferentes climas y latitudes. Los SWH se utilizan ampliamente en aplicaciones residenciales y en algunas industriales[1].
Un colector orientado al sol calienta un fluido de trabajo que pasa a un sistema de almacenamiento para su uso posterior. Los CSA son activos (bombeados) y pasivos (por convección). Utilizan sólo agua, o bien agua y un fluido de trabajo. Se calientan directamente o mediante espejos de concentración de luz. Funcionan de forma independiente o como híbridos con calentadores eléctricos o de gas[2] En las instalaciones a gran escala, los espejos pueden concentrar la luz solar en un colector más pequeño.
En 2017, la capacidad térmica mundial de agua caliente solar (ACS) es de 472 GW y el mercado está dominado por China, Estados Unidos y Turquía[3]. Barbados, Austria, Chipre, Israel y Grecia son los principales países por capacidad por persona[3].
Los registros de colectores solares en Estados Unidos son anteriores a 1900,[4] y consisten en un tanque pintado de negro montado en un tejado. En 1896, Clarence Kemp, de Baltimore, encerró un depósito en una caja de madera, creando así el primer “calentador de agua por lotes”, como se conoce hoy en día. Frank Shuman construyó la primera central termosolar del mundo en Maadi (Egipto), utilizando colectores parabólicos para alimentar un motor de 45 a 52 kilovatios (60 a 70 caballos) que bombeaba 23.000 litros de agua por minuto desde el río Nilo a los campos de algodón adyacentes.