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Instalación de energía solar térmica

Planta de energia solar
Termoeléctrica

Energía solar térmica

Energía solar térmica

La energía solar térmica consiste en la transformación de la energía solar en energía térmica. Se trata de una forma de energía renovable, sostenible y respetuosa con el medio ambiente.

Esta forma de generar energía puede aplicarse en viviendas e instalaciones pequeñas y en grandes centrales eléctricas.

Existen tres tipos de energía solar térmica:

Colectores solares. ¿Qué son y para qué sirven?

Un colector solar es un tipo de panel solar para la energía solar térmica. También reciben el nombre de captador solar.

Los colectores transforman la energía solar en energía térmica. Existen tres tipos de colectores dependiendo del uso que van a tener:

Central termosolar. ¿Cómo funciona?

En las centrales termosolares se concentra la radiación solar en un punto para generar vapor. Con el vapor se acciona una turbina de vapor. Con ella se consigue un trabajo mecánica. Finalmente, la turbina está conectada a una generador eléctrico.

El funcionamiento de una central termosolar es muy similar al de una central térmica de carbón o nuclear. La diferencia está en la forma de generar calor para obtener vapor.

En una central térmica el calor proviene de la combustión de combustibles fósiles. Por otro lado, la energía se obtiene mediante la fisión del uranio. En nuestro caso, la energía inicial se obtiene del Sol.

El rendimiento termodinámico es bajo, pero el precio del combustible es nulo.

Esquema de energía solar térmica para una vivienda

Este tipo de instalaciones son sistemas de solares térmicos de baja temperatura.

El esquema básico de una instalación de energía solar térmica es el siguiente:

Energía solar térmica

Se trata de dos circuitos cerrados con un intercambiador de calor. En el primario el fluido frío pasa por el panel solar. La radiación del Sol lo calienta. Con la temperatura elevada se dirige a un intercambiador donde cede el calor al circuito secundario. Vuelve a repetir el ciclo.

En el circuito secundario, el fluido, después de recibir el calor en el intercambiador se dirige al acumulador. En el acumulador le cede el calor por contacto térmico pero sin mezclarse. Una vez frío vuelve a dirigirse al intercambiador de calor.

En el acumulador es por donde circula y se almacena el agua que se va a utilizar en la instalación. Puede ser agua sanitaria o agua para calefacción.

Sistema de acumulación

Este sistema consiste en almacenar la energía calorífica en un depósito de acumulación para su posterior utilización. El agua caliente obtenida mediante el sistema de captación, es conducida hasta el sitio donde se va a utilizar.

Energía solar térmicaEl agua caliente almacenada se puede utilizar directamente, como es el caso del calentamiento del agua de una piscina, en aplicaciones de agua caliente sanitaria o calefacción la demanda.

Debido a que el momento de necesidad de agua caliente no siempre coincide con el momento en el que hay suficiente radiación será necesario aprovechar al máximo las horas de Sol para acumular la energía térmica en forma de agua caliente.

El sistema de acumulación de energía térmica está formado por uno o más depósitos de agua caliente. La dimensión de los depósitos de almacenamiento deberá ser proporcional al consumo estimado y debe cubrir la demanda de agua caliente de uno o dos días.

Sistema de distribución

Una vez que los captadores solares han calentado el medio portador de calor (agua o aire) aumentando su energía térmica, podemos trasladar esta energía térmica a otras fuentes más frías.

En este sistema se engloban todos los elementos destinados a la distribución del medio portador de calor y acondicionamiento a consumo: 

  • Sistemas de control.

  • Tuberías y conducciones.

  • Vasos de expansión

  • Bombas

  • Purgadores,

  • Válvulas, etc.

También forma parte de este sistema el sistema de apoyo. El sistema de apoyo está basado en energías convencionales par suministrar energía cuando no hay sol o en picos de demanda alta.

Sistemas convencionales de apoyo energético

Las instalaciones de energía solar térmica necesitan sistemas de apoyo convencionales en previsión a la falta de radiación solar o a un consumo superior al dimensionado.

En la mayoría de los casos las instalaciones se diseñan para proporcionar entre el 60-80 % del agua caliente demandada. No obstante, en zonas con gran insolación a lo largo del año, el porcentaje de aporte suele ser superior.

Estos sistemas de apoyo energético puede ser de diversas fuentes:

En los meses de más baja radiación solar no se llega a cubrir el 60 % de las necesidades. Por el contrario, en verano se alcanza prácticamente el 100%.

El objetivo con el que se diseñan las instalaciones solares térmicas es cubrir un mínimo de un 60 % de las necesidades energéticas anuales dependiendo de la zona geográfica.

Pretender cubrir por encima de un 60 % o 70 % anual requeriría colocar un campo solar muy grande. Esto sería tan caro que no se llegaría a amortizar nunca.

Por otro lado, en los meses de mayor radiación solar se generarçia un excedente de producción que no se podría utilizar. Además, provocaría problemas de sobrecalentamiento.

Resumen

La energía solar térmica es la técnica con la que se convierte la radiación solar en energía térmica. Para ellos se utilizan colectores solares.

Los colectores solares son un tipo de paneles solares cuya función es convertir la radiación del Sol en calor. Existen diferentes tipos de colectores dependiendo de la temperatura de trabajo.

Las centrales térmicas solares son aplicaciones de alta temperatura. Su función es generar electricidad a partir del calor solar.

Las instalaciones más pequeñas de baja temperatura se pueden instalar en viviendas. Este tipo de instalación necesita:

  • Un sistema de acumulación térmica.

  • Un sistema de distribución del calor.

  • Sistemas alternativos de energía. se utilizan cuando la demanda es superior a la capacidad de producción.

Referencias

Autor:

Fecha publicación: 13 de julio de 2011
Última revisión: 12 de septiembre de 2019