Se consideran instalaciones de energía solar térmica de baja temperatura aquellas instalaciones de energía solar térmica que proveen un calor útil a temperaturas menores a 65 grados Celsius mediante la energía solar.
Una instalación solar térmica de baja temperatura está formada por:
Captadores solares.
Dos circuitos de agua (circuito primario y circuito secundario).
Fluido caloportador.
Intercambiador de calor.
Acumulador.
Vaso de expansión.
Tuberías.
La circulación del agua por dentro de los circuitos se puede obtener mediante termosifón, aprovechando la diferencia de densidad del agua a temperaturas distintas o mediante una bomba de circulación. Aunque con una bomba de circulación se necesita una aportación externa de energía eléctrica.
¿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.
¿Cómo se realiza la captación de 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 tipo de captador térmico más extendido es el captador solar plano que consigue aumentos de temperatura de 60°C a un coste reducido.
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.
Los colectores solares térmicos se componen de los siguientes elementos:
Cubierta: La cubierta debe ser de un material transparente. La función de la cubierta es reducir al mínimo las pérdidas termodinámicas de calor..
Canal de aire: El canal de aire es un espacio que separa la cubierta de la placa absorbente y puede estar vacío o no.
Placa absorbente: La placa absorbente es el elemento que absorbe la energía solar y la transmite el calor al líquido que circula por las tuberías. La principal característica de la placa absorbente es que tiene que tener una gran absorción de la radiación solar y una emisión térmica reducida.
Tubos o conductos: Los tubos están tocando la placa absorbente para maximizar el intercambio de energía calorífica por conducción térmica. Por los tubos circula el líquido que se calentará y transportará el calor hacia el tanque de acumulación.
Capa aislante: La finalidad de la capa aislante es recubrir el sistema para evitar y evitar pérdidas térmicas. Para que el aislamiento sea el mejor posible, el material aislante deberá tener una baja conductividad térmica.
