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Se entiende por Energía Solar Térmica, a la transformación de la energía radiante solar en calor o energía térmica. La energía solar térmica se encarga de calentar el agua de forma directa alcanzando temperaturas que oscilan entre los 40º y 50º gracias a la utilización de paneles solares (siempre temperaturas inferiores a los 80ºC).

El agua caliente queda almacenada para su posterior consumo: calentamiento de agua sanitaria, usos industriales, calefacción de espacio, calentamiento de piscinas, secaderos, refrigeración, etc.

Por tanto, la energía solar térmica utiliza directamente la energía que recibimos del Sol para calentar un fluido. La diferencia con la energía solar fotovoltaica es que ésta aprovecha las propiedades físicas de ciertos materiales semiconductores para generar electricidad a partir de la radiación solar.

Energía Solar TérmicaEn su almacenamiento tenemos que distinguir dos tipos de sistemas:

Sistemas de almacenamiento en medio único. El medio utilizado para almacenar la energía térmica es el mismo fluido que circula por los colectores solares. La eficacia de este tipo de sistemas es superior al 90%.

Sistemas de almacenamiento en medio dual. El almacenamiento de calor tiene lugar en un medio diferente al fluido de trabajo que se calienta en los colectores solares. La eficacia que demuestran sistemas es aproximadamente un 70%.

La intensidad de energía utilizable una vez que la radiación solar atraviesa la atmósfera es muy baja, y su utilización está condicionada por la temperatura a la cual se va a aprovechar. La energía solar térmica, según su utilización, se puede clasificar en baja, media o alta temperatura.


TIPOS DE CAPTADOR SOLAR TÉRMICO

Dependiendo de la aplicación, el tipo de captador ideal a utilizar varía. Por ejemplo, para aplicaciones que requieren un fluido a baja temperatura los sistemas con captadores de placa plana son los más utilizados, seguidos por los captadores de tubos de vacío. Estos últimos se diferencian de los captadores planos fundamentalmente por sus menores pérdidas térmicas y su mayor rendimiento. Además las posibilidades de integración arquitectónica son mayores.

Los criterios básicos para seleccionar un captador solar para una aplicación son:

  • Coste.
  • Productividad energética: La legislación aplicable no requiere un tamaño específico de la instalación solar sino un ahorro energético solar determinado.
  • Durabilidad y calidad para producir el ahorro energético durante el periodo deseado.
  • Posibilidades de integración arquitectónica, para un resultado estético que colabore a aumentar el valor del edificio.
  • Sencillez de mantenimiento, que reduzcan los costes de operación.
  • Fabricación y reciclado no contaminante para proteger el medio ambiente.

Los elementos tecnológicos que determinan la productividad a largo plazo de un captador solar son:

  • El tipo de acabado de los absorbentes del captador y sus propiedades ópticas de absorción solar y emisión térmica.
  • Las propiedades de transferencia de calor desde el absorbente al fluido de trabajo en función de su caudal de circulación (material del absorbente, tipo de soldadura con el conducto por el que circula el fluido, tipo de conducto.)
  • Las propiedades ópticas y de resistencia mecánica de la cubierta del captador.
  • Las características térmicas e higroscópicas de los aislamientos.
  • La hermeticidad de las uniones entre la cubierta solar y el cofre.
  • La rigidez y la estabilidad del cofre

Energía Solar TérmicaLa media de la productividad instantánea del captador solar viene determinada por la curva de rendimiento instantáneo (n), cociente entre el calor útil (qu) producido por el captador y la radiación solar disponible sobre su área de apertura (la), en función de los parámetros de ensayo obtenidos por un laboratorio acreditado siguiendo la normativa en vigor en España y la UE y de la temperatura media del fluido (Tflu), la temperatura ambiente (Tamb) y la radiación sobre la temperatura (la).

Los parámetros característicos del captador son la eficiencia óptica (n0) y el coeficiente de pérdidas (UL). Cuanto mayor es la eficacia óptica y menor el coeficiente de pérdidas, mayor es la productividad del captador solar. Para un captador solar dado, el rendimiento instantáneo disminuye cuanto Energía Solar Térmicamayor es la temperatura de trabajo o menor es el nivel de radiación solar, y en ese sentido el contar con unos buenos parámetros es tanto más importante cuando el lugar o la aplicación estén caracterizados por bajos niveles de radiación y/o temperaturas de operación elevadas. La forma usual de representarlo es una curva en la que, para un valor de referencia de la radiación solar, en el eje de coordenadas se representa el rendimiento mientras que en el de abcisas figura la diferencia de temperaturas entre el fluido y el ambiente. A continuación se muestran las curvas de rendimiento características para tres tecnologías típicas de captadores solares:

  • Captador solar especial para piscinas estivales: Fabricado de materiales plásticos, sin cubierta transparente protectora ni aislamiento térmico posterior. Muestra un buen rendimiento en zonas de funcionamiento correspondientes a un salto térmico pequeño y en periodos con buenos niveles de radiación.
  • Captador plano con cubierta de vidrio: Especialmente adecuado para aplicaciones de temperaturas medias (ACS y calefacción), durante todo el año y con niveles de radiación medios.
  • Captadores planos con cubiertas de vidrio antireflexivo y captadores de tubo de vacío: Especialmente adecuados para trabajar en aplicaciones con un salto térmico elevado, en lugares con bajos niveles de radiación o cuando hay limitaciones en el espacio disponible para colocar los captadores solares y/o se desean maximizar los rendimientos solares.

La productividad y el coste del captador influyen decisivamente en el sistema solar en su conjunto. El captador es considerado el corazón del sistema ya que es el elemento encargado de convertir las radiaciones solares en energía térmica. Además no podemos olvidar que el coste principal en cualquier sistema es el captador por lo que conviene optimizar su compra para obtener los mejores resultados.

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