¿Qué colector solar es más eficiente?

Eficiencia de los colectores solares térmicos

Los colectores solares fotovoltaicos-térmicos con separación espectral son una tecnología emergente utilizada para la captación de energía solar que funciona dirigiendo diferentes partes del espectro solar a receptores adecuados. Esta energía se convierte entonces en electricidad y calor simultáneamente.

“Nuestra investigación es importante porque sienta las bases para entender los colectores fotovoltaicos-térmicos de división espectral, junto con una orientación práctica sobre cómo aplicar estos conocimientos”. Dr. Gan Huang

La energía solar es una de las fuentes de energía renovable más abundantes, y las tecnologías solares eficaces tienen un gran potencial para aliviar el gran reto que supone el aumento de la demanda mundial de energía al tiempo que se reducen las emisiones asociadas.

En una investigación publicada hoy en Light: Science & Applications, los investigadores del Laboratorio de Procesos de Energía Limpia descubrieron que, cuando se optimizan, los colectores solares fotovoltaicos-térmicos con división espectral convierten en energía útil una gama más amplia del espectro solar, que de otro modo se perdería en el medio ambiente.

Colector solar térmico

En el sector de la fontanería y la calefacción, los sistemas de calderas de “agua caliente” hidrónicas pueden combinarse fácilmente con la tecnología solar térmica hidrónica. Solemos comprobar que añadiendo colectores solares térmicos a un sistema hidrónico térmico bien diseñado, podemos eliminar fácilmente al menos la mitad (y normalmente más) del consumo anual de combustible para calefacción (dependiendo del edificio y del clima). Esto no sólo representa un ahorro sustancial a largo plazo en el coste del combustible, sino que también supone una reducción aún más sustancial de las emisiones de dióxido de carbono y otros tipos de contaminación tan comunes en los edificios existentes.

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Los dos tipos más comunes de colectores solares térmicos son los de placa plana y los de tubo de vacío. La decisión de utilizar uno u otro debe incluir una comparación justa del rendimiento térmico, a menudo caracterizado por los índices de eficiencia. Aquí hay dos maneras diferentes de comparar el rendimiento de los colectores, primero mirando a la eficiencia y segundo mirando a la producción de calor.

La eficiencia es en realidad una simple relación entre la energía total disponible (el “combustible” de calefacción) y la parte útil de la misma que se aprovecha. Sólo hay que dividir la “energía útil entregada” por la “energía disponible” y se obtiene la eficiencia expresada como fracción o como porcentaje. Se suele abreviar con la letra griega Nu (Nv).

Factor de eficiencia del colector de temperatura media

ResumenDebido al progreso tecnológico y al crecimiento de los mercados de las energías renovables, incluyendo un gran número de fabricantes, las fuentes de energía renovable (FER) son tanto una herramienta para mitigar el cambio climático como una inversión que puede proporcionar beneficios económicos directos y reducir la dependencia política o económica resultante de la importación de combustibles fósiles. Una de las muchas soluciones clave para satisfacer la creciente demanda mundial de energía y reducir las emisiones de CO2 es la aplicación de tecnologías solares. Este artículo presenta los resultados del análisis realizado para un pequeño edificio de oficinas públicas situado en Bialystok (Polonia), en el que se consideraron los colectores solares como la FER para el sistema de agua caliente sanitaria (ACS), entendiendo que la caldera de aceite existente sería una fuente adicional. Los bajos valores de consumo de agua recomendados en los edificios de oficinas dieron lugar a una baja demanda de energía. Sin embargo, en relación con el potencial de todos los edificios gubernamentales de oficinas de Polonia, sería posible reducir las emisiones de CO2 en 17.248 toneladas. En el análisis exhaustivo, se consideró el mismo edificio en otras dos ubicaciones (Córdoba (España) y Kaunas (Lituania)) utilizando herramientas de simulación entregadas en el marco del proyecto VIPSKILLS, así como el software EnegyPlus. Los resultados permiten comparar la eficiencia media mensual de los sistemas o el número de colectores necesarios para suministrar una cantidad similar de energía solar.

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Apricus solar

Un colector solar es un dispositivo que recoge y/o concentra la radiación solar del Sol. Estos dispositivos se utilizan principalmente para el calentamiento solar activo y permiten calentar el agua para uso personal[2]. Estos colectores se montan generalmente en el tejado y deben ser muy resistentes, ya que están expuestos a diferentes condiciones meteorológicas[2].

El uso de estos colectores solares proporciona una alternativa para el calentamiento tradicional del agua doméstica mediante un calentador de agua, reduciendo potencialmente los costes energéticos a lo largo del tiempo. Además de en el ámbito doméstico, un gran número de estos colectores pueden combinarse en un conjunto y utilizarse para generar electricidad en centrales solares térmicas.

Hay muchos tipos diferentes de colectores solares, pero todos se construyen con la misma premisa básica. En general, se utiliza algún material para recoger y concentrar la energía del Sol y utilizarla para calentar el agua. El más sencillo de estos dispositivos utiliza un material negro que rodea las tuberías por las que circula el agua. El material negro absorbe muy bien la radiación solar y el material calienta el agua que rodea. Este es un diseño muy sencillo, pero los colectores pueden llegar a ser muy complejos. Se pueden utilizar placas absorbentes si no es necesario un gran aumento de la temperatura, pero generalmente los dispositivos que utilizan materiales reflectantes para enfocar la luz solar dan lugar a un mayor aumento de la temperatura.