¿QUÉ DEBES SABER SOBRE LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA?

La Energía Solar Térmica, también conocida como Energía Termosolar, es un tipo de energía renovable, sostenible y respetuosa con el medio ambiente.

Consiste en el aprovechamiento de la energía del sol para la producción de agua caliente para uso doméstico ya sea para Agua Caliente Sanitaria (ACS), calefacción o climatización de piscinas. También se puede usar para el precalentamiento de agua que posteriormente se utilizará en procesos industriales.

Por tanto, puede ser aplicada tanto en viviendas e instalaciones pequeñas, como en grandes centrales de energía solar térmicas.
Entre los diferentes usos de esta fuente de energía renovable, tenemos la posibilidad de generar electricidad a través de una central termosolar. En la actualidad, se dispone de tecnología que permite calentar agua con la radiación solar para producir vapor y, después, obtener electricidad.

Aunque el rendimiento termodinámico no es muy alto, lo cierto es que el combustible utilizado es nulo.
Los sistemas de energía solar térmica captan la energía de la radiación solar mediante un captador por el que circula un fluido y la envía a un sistema para que pueda emplearse para obtener agua caliente o tener calefacción.

Funcionamiento de una Instalación Solar Térmica
En estas centrales se concentra la radiación solar en un punto para que se genere vapor, el cual acciona una turbina de vapor que se encuentra conectada a un generador eléctrico, el cual transforma la energía mecánica en energía eléctrica.

Su funcionamiento es muy parecido al de una central térmica o una central nuclear. La diferencia está en cómo se genera calor para obtener vapor. En una central térmica el calor proviene de la quema de combustibles fósiles y en una nuclear de la fisión de uranio.

Los colectores son los que se encargan de captar la energía térmica de la radiación solar. Estos colectores solares se clasifican como colectores de baja, media y alta temperatura dependiendo de su forma de trabajar.

Dicho esto, cabe destacar que una instalación solar térmica está formada por varios sistemas:

Sistemas de Captación de Radiación Solar
Está conformado por captadores solares conectados entre sí. Estos sistemas cuentan con captadores o paneles solares que se encargan de absorber el calor del sol y transformarlo en energía térmica, aumentando su temperatura.

Existe una gran cantidad de sistemas de captación, cuya elección depende de si son instalaciones de baja, media o alta temperatura. Veamos a continuación cuáles son éstos:

➢ Captador Solar Térmico No Vidriado
Tienen un coste relativamente bajo comparado con otros captadores.

➢ Captadores de Baja Temperatura
Generalmente son placas planas usadas para calentar agua.

➢ Captadores de Temperatura Media
También usualmente son placas planas usadas para calentar agua o aire para usos residenciales o comerciales.

➢ Captadores de Alta Temperatura
Concentran la luz solar usando espejos o lentes y generalmente son usados para la producción de energía eléctrica.

Sistemas de Acumulación de Energía Solar
Tan importante es absorber el calor del sol, como saber retener dicho calor en un depósito para su uso posterior. En definitiva, se almacena el agua caliente para poder utilizarla para la piscina, para el ACS (agua caliente sanitaria) o para la calefacción.
Este sistema de acumulación puede contar con diversos depósitos cuya capacidad dependerá de las necesidades de consumo que existan en la vivienda.

Sistema de Distribución de Energía Solar Térmica
Este sistema se encarga de distribuir la energía térmica. En este sistema están presentes todos los elementos destinados a la repartición del calor y de la utilización para su consumo.

Sistemas Convencionales de Apoyo Energético
También se engloban aquí, los sistemas de apoyo de energías convencionales (eléctricos, caldera de gas o petróleo) para poder completar la energía solar térmica en caso de que haya una ausencia de radiación solar por un exceso de demanda.
Se utilizan exclusivamente como apoyo a la energía solar térmica. Es decir, sirven para complementar la energía obtenida por la radiación del sol en caso de que haya una mayor demanda de lo habitual.

Principales Aplicaciones y Usos de la Energía Termosolar

Producción de Agua Caliente Sanitaria (ACS)
Es la principal aplicación de este tipo de instalaciones y consiste en producir energía para calentar el agua de consumo en un rango de 45 a 60º que se almacena en un acumulador para poder ser usada en base a las necesidades del usuario.

Una instalación de energía solar térmica puede cubrir entre un 60 y un 80% del total de la demanda de ACS de una vivienda, spa, hotel, gimnasio, camping… El resto se repone con sistemas de apoyo como pueden ser calderas de biomasa, calderas de gas, etc.
Las instalaciones solares no se diseñan para cubrir el 100% de la demanda. El problema surge debido a que la época de mayor demanda de agua caliente (el invierno), coincide con la temporada de menor radiación solar. Esto se debe a que durante el invierno hay menos horas de sol.

Si tenemos en cuenta que el agua caliente de uso sanitario supone cerca del 25% del consumo energético de una vivienda y que además en algunas ciudades su instalación cuenta con bonificaciones en la cuota del I.B.I. de hasta el 50%, su plazo de amortización se reduce considerablemente.

Calefacción
La energía solar térmica puede utilizarse como apoyo al sistema de calefacción de la vivienda.

Normalmente, este tipo de instalación se diseña para cubrir entre un 30 y un 40% de la demanda energética de calefacción, puesto que un mayor aporte supondría encarecer la instalación y la generación en los meses de verano, de un exceso de energía térmica que habría que disipar para evitar el sobrecalentamiento de los colectores al no consumirse la energía generada.

Una opción para evitar este sobrecalentamiento es utilizar el exceso de agua caliente producida una vez que finaliza el periodo de calefacción para climatizar la piscina alargando de esta forma el periodo de baño.

Lo ideal para conseguir una eficiencia energética superior y un mayor ahorro, es combinar la instalación de suelo radiante con sistemas de producción de energías renovables como la energía solar térmica, la biomasa o la geotermia.

En función del tipo de calefacción que se instale o de que disponga la vivienda, optaremos por colectores de placa plana o colectores de tubo de vacío.

 Tipos de Instalaciones de Calefacción:
➢ Radiadores
El agua circula por su interior entre 70 y 80ºC, por lo que el sistema recomendado en este caso sería el colector de tubo de vacío ya que permite trabajar a temperaturas elevadas de hasta 100ºC sin perder su eficacia.

➢ Suelo Radiante
Consiste en una red de tuberías de plástico distribuidas por toda la superficie a calentar, por las cuales circula agua a baja temperatura (entre 30 y 40ºC). Las tuberías se colocan sobre una capa de material aislante que evite que el calor se disipe hacía abajo.

Posteriormente, se cubren con mortero y sobre éste, se coloca el pavimento (a ser posible baldosas de gres por su mejor conductividad térmica). Al distribuirse el calor a través del suelo, se consigue un equilibrio de temperaturas ideal para el confort humano, manteniendo los pies calientes y la cabeza fría.

Este sistema resulta perfecto para colectores de placa plana, ya que éstos permiten trabajar con temperaturas de hasta 60ºC sin perder su eficiencia.

➢ Zócalo
Es ideal para instalaciones solares con colectores de placa plana ya que también trabaja a temperaturas por debajo de los 60ºC.

Climatización de Piscinas
La climatización del agua para piscinas es otro de los usos más interesantes de la energía solar, tanto si se trata de instalaciones cubiertas como a la intemperie. De hecho, resulta bastante económico lograr una temperatura estable y placentera en piscinas al aire libre.

En primer lugar, porque al circular el agua de la piscina directamente por los captadores solares, no es necesario utilizar ningún tipo de intercambiador de calor ni de sistema de acumulación.

Y por otro lado, porque la temperatura de trabajo suele ser tan baja (en torno a los 30 °C) que permite prescindir de cubiertas, carcasas o cualquier otro tipo de material aislante. De esta forma, se consigue reducir el precio del captador sin excesivo prejuicio en su rendimiento.

En caso de tener excedentes energéticos durante los meses de verano al no utilizar la calefacción, la energía solar térmica generada por la instalación podrá utilizarse para prolongar el período de baño, sin incidir en ningún coste económico.

El diseño de la instalación se debe de realizar para cubrir las pérdidas energéticas que diariamente tiene la piscina. Así pues, lograremos mantener la temperatura de diseño que habitualmente es de 27ºC. En el caso de piscinas descubiertas, es aconsejable el uso de mantas térmicas que eviten o reduzcan las pérdidas energéticas de la piscina.

Producción de Agua Caliente en Procesos Industriales
Se pueden diseñar instalaciones de energía solar térmica que permitan obtener agua caliente a una temperatura de 60ºC para ser utilizada en procesos industriales tales como tintes y acabados, mataderos, lavaderos de coches, lavanderías...
La energía solar es un recurso sostenible, renovable, económico, eficiente, limpio y silencioso capaz de proporcionar a las empresas el calor que necesitan en sus procesos industriales.

Por eso, como decíamos, la aplicación de la energía solar térmica de baja temperatura resulta interesante en industrias que requieran fluidos calientes (aire, agua o vapor) entre 60 y 90ºC, para sus procesos industriales de secado, cocción, limpieza….

La energía solar es capaz de proporcionar el 50% de la energía que necesitan en sus procesos productivos la industria alimentaria, papel, textil, química, etc.

El resto de la energía se suele obtener de los siguientes sistemas complementarios:
• Quema de combustibles fósiles (calderas de gas o gasoil).
• Electricidad.
• Fuentes de energía renovables como las calderas de biomasa o de biogás.

Ventajas de la Energía Termosolar en la Industria:
Económicas
El ahorro de combustibles fósiles permite una rápida amortización de la inversión. Además cuenta con subvenciones.

Mejora la Competitividad
El disponer de una fuente de energía gratuita permite reducir los costos de producción. Esta baja de costos repercute en una baja del precio final del producto sin reducir su calidad.

Medioambientales
La reducción de la quema de combustibles fósiles contribuye a reducir la emisión a la atmósfera de contaminantes tales como el CO2, el dióxido de azufre y otros.

Ventajas Generales de la Energía Solar Térmica
➢ Es una energía procedente de una fuente inagotable y, sobre todo, gratuita: el Sol.
➢ Se disminuyen las emisiones de CO2, y por tanto, el efecto invernadero. Se calcula que este tipo d energía es capaz de evitar la emisión de la atmósfera de una tonelada de CO2 al año.
➢ Es muy eficiente en la producción de ACS (agua caliente sanitaria), llegando a cubrir el 80% de las necesidades dependiendo de la zona de España dónde esté.
➢ A pesar de la inversión inicial que hay que realizar para poder obtener energía solar térmica, los gastos se amortizan a medio plazo.
➢ La vida de los equipos que generan este tipo de energía, es de una media de 20 años. Además, prácticamente, no necesitan de ningún tipo de mantenimiento.