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Instalación de energía solar térmica

Planta de energia solar
Termoeléctrica

Acumulador solar

Acumulador solar

Un acumulador solar es un depósito donde se almacena la energía calorífica que se ha ido captando durante el día. En el campo de la energía fotovoltaica, el equivalente de un acumulador sería una batería.

Calentar un litro de agua requiere cierto tiempo. Por lo tanto, es necesario disponer de un acumulador para ir almacenando la mayor cantidad de agua caliente para cuando se necesite. Por ejemplo, en horas nocturnas se puede requerir agua caliente sanitaria pero no se dispone de radiación solar para calentarla.

Cuando el sistema necesita, por ejemplo, agua caliente sanitaria el acumulador suministra esta agua caliente y la reemplaza por agua fría. El agua fría pasará por el circuito de colectores solares expuestos a la radiación solar y aumentará su energía térmica. El agua caliente vuelve al acumulador para cuando se necesite.

¿Cómo está formado un acumulador solar?

Un acumulador solar está constituido por una cuba metálica fabricada a partir de material sintético y aislado.

A su vez, el acumulador incorpora a su instalación uno o dos intercambiadores de calor o intercambiadores térmicos. Estos intercambiadores permiten aumentar al máximo su seguridad para evitar el riesgo de fugas y la pérdida termodinámica de energía.

¿Cómo funciona un acumulador?

El sistema funciona mediante dos circuitos de agua. El circuito primario es un circuito cerrado en el que siempre circula el mismo líquido pasando por los colectores solares (c) y por un intercambiador de calor (F-G).

Acumulador solarEl circuito secundario está abierto. Tiene una entrada de agua fría (A) y una salida de agua caliente (E) que es la que se va a utilizar en nuestro sistema de calefacción o de agua caliente sanitaria.

El agua fría entra en el acumulador solar (B) a medida que este se vacía cuando se consume. El agua fría es ligeramente más densa que el agua caliente por lo que tiende a situarse al fondo del acumulador. Por lo tanto, cuando se necesite agua caliente se extraerá de la parte superior.

El líquido del circuito primario pasa por los colectores solares que lo calientan gracias a la exposición a la radiación solar (D). De esta manera aumenta la energía térmica del líquido. Entonces, el líquido caliente se dirige un intercambiador de calor con el líquido del acumulador.

En el intercambiador de calor los dos líquidos están en contacto térmico, pero no se mezclan. De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica y del enunciado de Clausius, el calor sólo puede transferirse de un cuerpo caliente a un cuerpo frío. Por lo tanto, el calor siempre pasará del líquido del circuito primario (más caliente porque ha estado expuesto al Sol) al líquido de acumulador.

¿Por qué es importante el intercambiador de calor?

Un sistema que no utilizase intercambiador de calor y el agua que entrara en los colectores fuese la misma que se almacena en el depósito también funcionaría.

Sin embargo, la transmisión de calor en un sistema termodinámico la eficiencia es proporcional a la diferencia de temperaturas. Es decir, como más frío sea el líquido que pasa por el colector solar, más rápido se calentará.

¿Cuál es la mejor orientación de un acumulador?

Si el acumulador se encuentra en posición vertical, la estratificación de temperaturas se ejecuta con mayor facilidad y efectividad, por lo que no es necesario que todo el depósito esté a la temperatura marcada.

Además, instalado en posición vertical del acumulador se obtiene un mayor rendimiento térmico de los captadores solares, y se evitan de nuevo las pérdidas térmicas.

Tipos de acumuladores solares

El tamaño de la instalación solar es el elemento más importante para elegir un tipo de acumulador u otro.

Dependiendo del tamaño de la instalación

Para estructuras pequeñas o medianas es habitual que el propio depósito contenga también el agua de consumo.

Por otro lado, en instalaciones de energía solar térmica de grandes y complejas dimensiones, es fundamental que se establezcan gradualmente otros depósitos intermedios de inercia. Los depósitos de inercia permiten almacenar la energía térmica que se traspasará posteriormente al acumulador solar.

Intercambiadores internos o externos

Además, en función de si los intercambiadores de calor son exteriores o están situados dentro del condensador, podemos obtener otras variantes.

Si el depósito no presenta el intercambiador incorporado, el calentamiento del agua se efectúa en el exterior. Por otro lado, si se incluye en su interior, tanto la acumulación del agua como su posterior aumento de temperatura se producen dentro del mismo depósito.

Dependiendo de la ubicación del acumulador

El acumulador puede estar:

  • Por encima de los colectores solares
  • En otro sitio de la instalación.

Si estan por encima, se trata de un  sistema solar de termosifónel fluido que circula entre los colectores solares y el acumulador no requiere de bombeo.

Si, por el contrario, el acumulador se encuentra en otro sitio, se requiere una aportación de energía eléctrica para bombear el fluido. En estos casos, la energía aportada puede provenir de otra fuente de energía renovable o directamente de la red eléctrica.

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Fecha publicación: 25 de abril de 2019
Última revisión: 12 de abril de 2020