Energía Solar Térmica

La energía solar es una fuente inagotable de beneficios y ventajas para toda la humanidad. En este sentido, ha tomado un gran auge en los últimos años, al punto de ser reconocida como la mejor vía para disminuir el consumo energético que se produce a través de los combustibles fósiles como el petróleo y el gas.

De las renovables, la solar es la que tiene mayor esperanza de crecimiento y expansión, no sólo porque se hace necesario disminuir el consumo de combustible generados a partir de la explotación de fósiles, sino porque cada día se hace necesario vivir en un mundo menos contaminado.

Los científicos han determinado que año tras año, el Sol irradia sobre la Tierra 4.000 veces más energía de la que realmente se consume en todo el mundo.

A diferencia de otras fuentes energéticas (como las generadas por fósiles) no contamina el ambiente, no produce daños en los suelos, no deja olores, ni erosiones, ni ruidos, y, sobre todo, su duración no tiene fecha de caducidad.

Producirla a partir de los rayos del sol dejó de ser hace mucho tiempo sólo una hipótesis y se ha convertido en una realidad absolutamente viable, sostenible, segura, económica y duradera. Y si a eso se le suman los grandes avances de la tecnología para incrementar y optimizar el aprovechamiento de los recursos, queda claro que la energía solar térmica tiene un futuro bastante prometedor.

Naturalmente se produce a partir de la captación de los rayos del sol. En España por ejemplo, se reciben cada año unas 2.600 horas de rayos solares, convirtiéndolo en unos de los primeros países que recibe más irradiación de todo el Mediterráneo.

Desde el punto de vista técnico, para producir este recurso se requiere de un procedimiento conocido como ‘sistema de captación de radiación solar’, cuya composición incluye los siguientes elementos:

• Captor o colector solar térmico: es un tipo de panel fabricado con celdas cuyo componente principal es el silicio cristalino, aunque también se utiliza en su composición el arseniuro de galio.

Existen varios tipos de colectores o paneles solares, entre ellos los más utilizados y populares son:

• Colector de placa plana. Este capta los rayos solares que se reciben en una superficie para calentar algún fluido. Por lo general, su funcionamiento es igual o parecido al efecto invernadero.
• Colector de alta concentración para la radiación solar. Este capta la radiación que se recibe sobre una superficie grande ya que la concentración del calor se logra con el uso de espejos colocados encima de una superficie pequeña.
• Colector de tubos de vacío. Como bien su denominación lo indica, este tipo de panel está conformado por un agregado de tubos cilíndricos, constituidos por un “absorbedor” selectivo, puesto sobre una instalación reflectora y rodeada de un cilindro de vidrio transparente.

Otros de los nombres que reciben estos colectores son paneles fotovoltaicos que pueden instalarle en viviendas, empresas, hospitales y muchas otras grandes edificaciones. Su instalación puede ser de manera fija o móvil. Son fabricados con base a una materia prima muy flexible y de muy bajo coste. Los hay para la instalación de sistemas termodinámicos, térmicos y de concentración.

Son muchas las empresas, algunas de ellas en España, las que trabajan para sistematizar estos métodos y de esta manera aprovechar aún más la fuente de energía más limpia e inagotable, incluso durante la noche.

Este recurso sirve para producir calor y más energía. Desde que se describió su principal uso fue producir agua caliente, luego, posteriormente, los experimentos con la captación de la energía solar llevarían a producir energía eléctrica.

A continuación algunos de los usos más comunes:

• Producir agua caliente: tanto para uso doméstico como sanitario, lo que resultan muy rentable para muchas empresas como hoteles o clubes en donde se hace necesario calentar el agua a unos 25/30°.
• Uso en lavanderías: algunas prendas de vestir se deben lavar con una temperatura entre un mínimo de 40° y un máximo de 60º, las plantas de energía son altamente beneficiosas para ese sector porque la mayoría tiene capacidad para alcanzar esos grados.
• Para lavar coches: Del mismo modo el uso de la radiación solar puede servir para los túneles de los autolavados, donde la temperatura recomendada es de 60º.
• Lavado industrial: también se aplica perfectamente en el área industrial, como por ejemplo, el lavado de botellas y piezas de coches, esto es porque el agua que se requiere para su purificación debe estar a baja temperatura que se pueden lograr con la energía solar térmica.
• Deshidratación de alimentos: Ya sea que se trate de las frutas, los vegetales, verduras e incluso flores y granos también demandan agua a bajas temperaturas. Con una planta que funcione con radiación solar se puede perfectamente hacer circular el aire caliente con la finalidad de deshidratar estos alimentos para su posterior conservación.
• Sistemas de calefacción: también se puede aplicar para las calefacciones que sean colocadas en espacios que necesiten de altas temperaturas, como por ejemplo los invernaderos, los lugares para cría de cerdos y aves.
• Climatizar piscinas: a través de la manejo de destiladores solares, se puede usar la energía en la destilación de piscinas.

Aparte de todo lo que te hemos nombrado, también el uso de los rayos del sol pueden ser destinados a desalar el agua, la refrigeración de edificios y para la acuicultura, es decir, calentar el agua para especies marinas.

Ya sabemos que este tipo de recurso tiene como principal uso la generación de calor a partir de los rayos del sol para generar Agua Caliente Sanitaria (ACS). Sin embargo, los avances de la tecnología han logrado que el calor que se obtiene sirva para hacer funcionar sistemas para la climatización o algunos métodos industriales que demandan una fuente de agua caliente o calor.

Existen dos sistemas primordiales de producción térmica solar:

• Sistemas por termosifón.
• Sistemas de circulación forzada.

Este dúo se basa en un solo criterio fundamental, que es absorber la radiación solar en una placa que está llena de un líquido que circula en su interior y, que tras recibir la radiación transporta el calor hacia un depósito para calentar su contenido. Sin embargo, son procedimientos muy distintos, cada uno indicado para usos determinados.

Sistemas de circulación por termosifón

Desde el punto de vista técnico, este sistema es muy sencillo y se compone de los siguientes elementos:

• Uno o varios paneles solares.
• Un circuito primario: que está compuesto por una tubería y otros elementos que van instalados entre el panel y un acumulador.
• La bomba del circuito primario: es una máquina de bombeo que lleva el agua desde el acumulador hasta el panel.
• El circuito ACS: un conjunto de tuberías que lleva agua a las duchas de cientos de hogares gracias a la propia presión de la red.

¿Cómo funciona?

Para que uno de estos sistemas funcione, se requiere de una radiación solar por encima de 200 W/m2, cuando esa energía entra el fluidacumulat, los captadores aumentan su temperatura haciendo circular el calor a través de varios circuitos primarios hasta llegar el acumulador.

La actividad en el circuito primario es por termosifón. La diferencia de temperatura del captador (T2-T1) reviste entre 5 a 15º centígrados, en función de la cota de insolación.

A medida que se va calentando, el agua contenida en el acumulador se estratifica por temperatura, es decir, el agua caliente ocupa la parte de arriba; mientras que debajo queda el agua fría. En los acumuladores verticales, la diferencia de temperaturas puede alcanzar los 15º centígrados. En acumuladores horizontales, queda por debajo de los baja a sólo 4-5º centígrados.

Sistemas de circulación forzada

Este tipo de sistema surgió de la necesidad de recolectar agua caliente en un lugar distinto al campo donde se capta la energía solar (lugar en donde se ubican las placas) por razones de distribución y de espacio.

En comunidades de vecinos, urbanizaciones y vecindarios con muchos inquilinos, por ejemplo, suele haber un campo para la captación de la radiación por un lado y, por el otro un lugar tipo depósito para el almacenamiento. Este sistema en particular permite redirigirla a depósitos individuales o secundarios, entre otros beneficios.