Comprender todo sobre cómo funciona la calefacción solar térmica, las variaciones y características de los tipos de sistemas.
Brasil es un país privilegiado en términos de insolación, ya que se encuentra en la zona tropical y ecuatorial, con alrededor de ocho horas de luz solar directa por día (en base a un promedio anual). Por este motivo, es un mercado excelente para el sistema solar fotovoltaico y para el calentamiento solar de agua mediante radiación solar (energía solar térmica).
A diferencia de la energía solar fotovoltaica, cuyo principio de funcionamiento es la conversión de la energía solar en energía eléctrica, la energía solar térmica es una tecnología que permite la conversión de la energía solar en energía térmica, y a partir de ella, proporciona el calentamiento del agua en los sistemas. residencial, edificación y comercial.
La conversión de la radiación electromagnética del sol en energía térmica se realiza mediante colectores (o paneles) solares.
Existen varios tipos de colectores, con diferente eficiencia en la conversión de energía. Para cada propósito, existe un tipo de colector más adecuado, como se puede apreciar en la siguiente imagen:
Imagen: aquakent
Así, como se puede ver en la imagen, los sistemas solares térmicos son versátiles y se pueden utilizar para proporcionar agua caliente para diversas funciones, como calefacción de piscinas, apoyo de calefacción central, agua de baño y sectores industriales. De esta forma, contribuye al máximo ahorro energético en el calentamiento del agua.
¿Como funciona?
La superficie de los paneles tiene aletas de cobre o aluminio, comúnmente pintadas de color oscuro para una mayor absorción de la radiación solar. Por lo tanto, estas aletas capturan esta radiación y luego la convierten en calor. Luego, el calor es absorbido por el líquido presente en el interior de los paneles, que luego se transporta mediante bombeo a través de tubos aislantes, hasta llegar al depósito de agua caliente (depósito térmico o caldera).
El depósito de agua caliente está formado por material aislante, que evita que el agua se enfríe, permitiendo el suministro de agua caliente incluso en periodos sin sol, como por la noche.
Imagen: Soletrol (adaptado)
También hay un sistema de calefacción auxiliar (que puede ser eléctrico o de gas), que funciona asegurando que haya agua caliente incluso cuando la radiación solar no es suficiente para calentarla por completo.
Componentes
En general, el sistema de energía solar térmica consta de los siguientes elementos:
Panel solar
Pueden ser uno o más paneles, que tienen la función de transformar la radiación solar incidente en energía térmica.
Acumulador solar (depósito térmico)
Tanque que reserva agua caliente hasta el momento de su uso. El tamaño del tanque debe ser compatible con las necesidades de la residencia.
Circuito hidraulico
Tuberías, bombas de circulación y válvulas.
Grupo de circulación
Forma parte del circuito hidráulico, y tiene la función de hacer circular el líquido térmico a través de los tubos que conectan el panel solar al tanque acumulador.
Centro de control
Elementos de control y regulación que aseguran el correcto funcionamiento del sistema.
Apoyo energético
Sistemas de calefacción complementarios que se activan solo en momentos en que la radiación en los paneles no fue suficiente para calentar completamente el agua.
Coleccionistas
Como se pudo ver en la imagen sobre la aplicabilidad de los colectores, hay más de un tipo de colector, y estas variaciones tienen diferentes eficiencias, dependiendo del propósito de su uso. Veamos entonces las principales diferencias entre colectores planos abiertos, colectores planos cerrados y colectores de tubo de vacío:
Colectores planos cerrados y abiertos
Los componentes principales de un colector plano cerrado son:
- Carcasa externa: generalmente de aluminio. Tiene la función de soportar los demás componentes.
- Aislamiento térmico: su función es la de minimizar las pérdidas de calor al ambiente, siendo generalmente de lana de vidrio o roca, o espuma de poliuretano.
- Flauta: tubos conectados entre sí que permiten que el agua fluya hacia el colector, generalmente de cobre.
- Aletas: encargadas de la absorción y transferencia de energía solar al agua. Están fabricados en aluminio o cobre y están pintados de negro mate para aumentar la absorción de radiación.
- Cobertura: generalmente vidrio, policarbonato o acrílico que permite el paso de la radiación solar, minimizando la pérdida de calor.
La principal diferencia entre el colector plano cerrado y el abierto es que el colector abierto no cuenta con caja externa, tapa y aislamiento térmico, siendo menos eficiente en calentar agua a temperaturas más altas.
Imagen: Esfera de energía solar / Dasol
Colectores de vacío tubulares
Los colectores de vacío tubulares tienen los siguientes componentes principales:
- Tuberías: suelen ser dos tubos de vidrio concéntricos, por los que fluye agua. Entre el interior y el exterior hay una capa de vacío, responsable de minimizar las pérdidas térmicas.
- Cabeza: los tubos se insertan en la cabeza, por donde pasa el agua. Puede ser de acero, aluminio o cobre, y recubierto con algún material aislante térmico.
- Estructura: es lo que mantiene los tubos en la posición adecuada para captar la energía solar, y adheridos a la cabeza.
Imagen: Esfera de energía solar
Circulación
También existen dos variaciones de los sistemas solares térmicos, que se diferencian por la forma en que el agua circula dentro del sistema: el sistema con circulación termosifónica y el sistema con circulación forzada.
Circulación de termosifón
Este tipo de sistema utiliza la física para promover la circulación del agua de forma gratuita, es decir, utiliza la termodinámica y la fuerza de la gravedad, que hacen que el agua caliente suba de forma natural al embalse y el agua fría descienda a el panel solar.
Así, los sistemas con circulación de termosifón no requieren el uso de electrobombas y, por tanto, son más económicos y sencillos de instalar. En algunos casos, puede ser menos eficiente que la circulación forzada, además de requerir que el depósito se coloque necesariamente sobre los paneles.
Circulación forzada
Los sistemas de circulación forzada generalmente cuentan con el tanque de agua separado de los paneles, lo que permite que el tanque se coloque a nivel del piso y se pueda instalar en cualquier habitación de la casa, mientras que los paneles generalmente se instalan en los techos. A diferencia de los sistemas de circulación de termosifón, los sistemas de circulación forzada necesitan bombas de agua controladas electrónicamente.
Instalación
Para la instalación de sistemas de energía solar térmica, se deben considerar algunos puntos:
- El lugar de instalación debe ser seguro, es decir, los componentes deben instalarse en un lugar al que personas y animales no tengan fácil acceso, siendo generalmente instalados en los techos (rooftop);
- Es aconsejable evitar instalar los paneles en lugares con sombreado total y / o parcial;
- Los paneles deben instalarse lo más cerca posible del lugar de consumo.
fuente de la imagen: Soletrol
El tiempo de amortización de la inversión en energía solar térmica tiende a variar, ocurriendo generalmente en un intervalo que va de 18 a 36 meses. La vida útil de un calentador solar se estima en unos 240 meses, lo que hace que el sistema sea muy ventajoso y económico.
Debido a que utiliza poca o muchas veces no requiere el uso de electricidad para calentar agua, el sistema es económico, además de amigable con el medio ambiente ya que no genera residuos más allá de las placas y no causa daños al medio ambiente. También es prometedor en Brasil y en el mundo, ya que causa impactos ambientales mínimos y reduce la huella de carbono de los consumidores, que estarán minimizando sus emisiones al optar por una forma de obtener agua caliente mediante la reducción del consumo eléctrico.
El video elaborado por Soletrol , demuestra el principio de funcionamiento de la energía solar térmica y los colectores solares.
Para saber cómo instalar el sistema solar fotovoltaico acceda a nuestra guía de instalación, pero le guía solo sobre cómo instalar el sistema fotovoltaico de energía y no el térmico, explicado en este artículo.
