La energía solar térmica de baja temperatura es una forma innovadora y sostenible de aprovechar la radiación solar para múltiples aplicaciones. Este enfoque utiliza colectores solares para capturar el calor del sol y convertirlo en energía útil, con temperaturas más moderadas en comparación con la energía solar de alta temperatura.
Se utiliza para calentar agua, espacios, y en aplicaciones agrícolas, contribuyendo a la reducción de costos energéticos y emisiones de carbono. Sus beneficios incluyen sostenibilidad, bajos costos de operación, versatilidad y un menor impacto ambiental, lo que lo convierte en una solución prometedora para la generación de calor y energía en diversas aplicaciones.
¿Para qué se usa la energía solar térmica?
El aprovechamiento de la energía solar térmica de baja temperatura se utiliza en muchas aplicaciones de las cuales destacamos las siguientes:
Producción de Agua Caliente Sanitaria (ACS)
La principal aplicación de la energía solar térmica es la producción de agua caliente sanitaria (ACS) para el sector doméstico y de servicios. El agua caliente sanitaria se usa a una temperatura de 45 grados centígrados. A esta temperatura se puede llegar fácilmente con captadores solares planos que pueden alcanzar como temperatura media 80 grados centígrados.
Calefacción de baja temperatura
Los sistemas de calefacción solar son un complemento al sistema de calefacción tradicional, sobre todo para sistemas que utilicen agua de aporte a menos de 60 °C.
Para calefacción con aporte solar, el sistema que mejor funciona es el de suelo radiante (circuito formado por una red de tuberías por el suelo), ya que la temperatura del fluido que circula a través de este circuito es de unos 45 °C, fácilmente alcanzable mediante captadores solares.
Calentamiento de agua de piscinas
El uso de colectores solares permite el apoyo energético en piscinas al exterior alargando el periodo de baño.
Hay que considerar que, la legislación de algunos países no permite la climatización de piscinas exteriores mediante fuentes de energía convencionales que suelen ser fuentes de energía no renovables.
En este tipo de instalaciones se pueden emplear los captadores solares sin vidrio. Estos paneles solares están formados simplemente por una gran cantidad de diminutos tubos de metal o de plástico dispuestos en serpentín por los que circula el agua.
Sistemas de captación de la radiación solar
El sistema de captación de radiación solar está formado por captadores solares conectados entre sí. Su misión es captar la energía solar para transformarla en energía térmica, aumentando la temperatura de fluido que circula por la instalación.
El captador solar plano está formado por una placa metálica que se calienta mediante la radiación solar con su exposición al Sol (absorbedor). Esta placa es de color negro de forma que no refleja la radiación solar incidente. Normalmente la placa solar está colocada en una caja con cubierta de vidrio. Por el interior de la caja se hace circular agua a través de un serpentín o un circuito de tubos de forma que el calor se transmite al fluido a través de un proceso termodinámico.
El efecto que se produce es similar al de un invernadero, la luz del Sol atraviesa la placa de vidrio y calienta la placa ennegrecida. El vidrio es una “trampa solar”, pues deja pasar la radiación del Sol (onda corta) pero no deja salir la radiación térmica que emite la placa ennegrecida (onda larga) y como consecuencia, esta placa se calienta y transmite el calor al líquido que circula por los tubos.
Existen también en el mercado los captadores solares de vacío. Consisten en tubos de metal que recubren el tubo metálico que contiene el fluido de trabajo dejando entre ambos una cámara que actúa como aislante. Tienen un rendimiento muy elevado, pero su costo también es elevado.
Componenets de un colector solar
Los colectores solares térmicos están compuestos por varios elementos clave:
- Cubierta: La cubierta, fabricada con material transparente, desempeña un papel fundamental al minimizar las pérdidas de calor y reducir la pérdida termodinámica.
- Canal de aire: El canal de aire actúa como una cámara que separa la cubierta de la placa absorbente y puede estar vacío o lleno de aire u otro fluido.
- Placa absorbente: La placa absorbente es la parte del colector que capta la energía solar y la convierte en calor. Debe tener una alta capacidad de absorción de la radiación solar y, al mismo tiempo, minimizar la emisión de calor.
- Tubos o conductos: Los tubos están en contacto directo con la placa absorbente para maximizar la transferencia de calor por conducción térmica. El líquido que circula a través de estos tubos se calienta y transporta el calor a un tanque de almacenamiento.
- Capa aislante: La capa aislante recubre todo el sistema y evita las pérdidas de calor. Para lograr un aislamiento óptimo, se utiliza un material con baja conductividad térmica.
En conjunto, estos componentes permiten que los colectores solares térmicos capturen y utilicen eficazmente la energía solar para calentar fluidos que luego se almacenan y utilizan en sistemas de calefacción de agua o en aplicaciones industriales y comerciales.
Beneficios de los sistemas de baja temperatura
La energía solar térmica de baja temperatura ofrece varios beneficios:
- Sostenibilidad: Utiliza una fuente de energía inagotable y limpia: la radiación solar.
- Reducción de costos: Puede reducir los gastos en calefacción y agua caliente en hogares y negocios.
- Respetuosa con el medio ambiente: Minimiza las emisiones de gases de efecto invernadero y reduce la dependencia de combustibles fósiles.
- Versatilidad: Se aplica en sistemas de calefacción de agua, calefacción de espacios, refrigeración solar y aplicaciones agrícolas.
- Bajos cCostos de operación: Una vez instalados, los sistemas de baja temperatura son económicos de operar y requieren un mantenimiento mínimo.
- Almacenamiento de calor: Puede integrar sistemas de almacenamiento de calor para mantener la disponibilidad de energía en horarios no solares.
- Independencia energética: Los usuarios pueden reducir su dependencia de redes eléctricas convencionales.
- Aplicaciones descentralizadas: Puede llevar energía a zonas remotas sin acceso a redes eléctricas.