Energía solar termodinámica: ¿la conoces?

• Principio de funcionamiento y de rendimiento
• Aplicaciones de la energía solar termodinámica
• Características de los paneles termodinámicos
• Diferencias entre la energía solar térmica y termodinámica

Fuente de la imagen: ©ContenidosClick.es

El funcionamiento general de la instalación de un panel solar termodinámico se basa en la diferencia de temperatura entre el ambiente y la que posee el líquido que fluye por el interior de los paneles solares termodinámicos. Este líquido que circula por los paneles solares termodinámicos tiene una temperatura muy baja. Gracias a ello, hace que se produzca un intercambio de calor con la temperatura del ambiente. No obstante, para que esta transferencia sea posible, no puede estar a una temperatura más baja que la del refrigerante. ¿Sabías que con la instalación de un panel solar termodinámico, podemos producir tanto calefacción como agua caliente sanitaria e incluso climatización para piscinas? Estos sistemas basados en la energía solar termodinámica cuentan con tres elementos para su funcionamiento:

En primer lugar, debemos disponer de una bomba de calor. Este es el elemento principal de la instalación de un panel solar termodinámico. La bomba de calor es la que cuenta en su interior con un compresor de gas refrigerante, además de un sistema de expansión. Es allí donde se produce el intercambio del refrigerante líquido y el gas. El inconveniente que podemos encontrar al utilizar una bomba de calor para funcionar es que utilizan la energía eléctrica. Y este consumo, puede elevar como es lógico el importe de las facturas de la luz.

En los paneles solares termodinámicos es donde se produce la evaporación del gas proveniente de la bomba de calor. Allí el líquido refrigerante va a pasar de este estado líquido al gas. Para poder comprender mejor su funcionamiento, debemos pensar en el intercambio que se produce en la unidad exterior del aire acondicionado que utiliza una bomba de calor de tipo comercial. Aunque la instalación de un panel solar termodinámico es algo más compleja que la de los paneles solares térmicos, tiene también sus ventajas. Mientras que en la energía térmica simplemente se aprovecha la energía solar para calentar el agua que circula por el interior, los paneles termodinámicos son sistemas de energía solar más complejos.

Dado que la única condición es que la temperatura ambiente sea superior a la del refrigerante, no es necesario que incidan de manera continua los rayos del sol para trabajar. De este modo, podemos producir energía solar termodinámica incluso cuando las condiciones climatológicas son adversas. Esto es, en situaciones de lluvia o viento.

El último elemento en la instalación de un panel solar termodinámico es el acumulador. Este equipo cuenta con un serpentín interno. Allí es donde se produce la condensación del gas proveniente de la bomba de calor. Para que se entienda mejor el funcionamiento de los paneles solares termodinámicos, el funcionamiento es el siguiente. En los propios paneles solares termodinámicos es donde se evapora el gas, por lo tanto, debe ser una placa cuya superficie sea fría. Normalmente suele ser de color negra.

Cuando los rayos solares inciden sobre esta, gracias al color negro se absorbe con facilidad la energía. En el caso de que no sea un día soleado, los paneles solares termodinámicos pueden obtener la energía del propio aire, del viento, de la lluvia, etc. Con estas ventajas, la energía solar termodinámica se vuelve un sistema que no es del todo dependiente del bombeo solar, como sucede con otras alternativas similares. En lo que respecta a los coeficientes de rendimiento, los medios anuales son superiores a 4. El ahorro energético está por encima del 70%, y en lo que se refiere al ahorro en el consumo, y por consiguiente en las facturas, hablamos de un ahorro del 50%. La recuperación de la inversión en la instalación de un panel solar termodinámico se recupera alrededor de los 5 años.

Fuente de la imagen: ©RETEKOOL Esquema de funcionamiento del sistema termodinámico

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La energía solar termodinámica tiene diferentes aplicaciones, tal y como sucede con la térmica y con la fotovoltaica. La instalación de un panel solar termodinámico puede realizarse tanto para uso doméstico como para el industrial, lo que supone una importante ventaja. Dentro de lo que son las aplicaciones para las viviendas unifamiliares, los paneles solares termodinámicos proporcionan calefacción y agua caliente sanitaria o ACS al hogar. Al poder funcionar con diversas condiciones climatológicas, la instalación de un panel solar termodinámico no está limitada únicamente a regiones con muchas horas de sol.

En la industria, los paneles solares termodinámicos se emplean para los centros deportivos. Más concretamente para la climatización de las piscinas. En ambos casos, la instalación de un panel solar termodinámico puede realizarse incluso cuando se trate de viviendas que están alejadas de los núcleos urbanos. También pueden emplearse como un complemento en aquellas instalaciones que son de gran capacidad. El único inconveniente que pueden presentar los paneles solares termodinámicos es que tienen un consumo de energía eléctrica que es constante. Esto se debe, como hemos dicho, a que debemos tener conectada la bomba de calor para poder funcionar.

Para mantener una buena relación, la producción de energía solar térmica debe ser de 4 KW con un consumo de 1KW. Cuando la energía solar térmica se mantiene a un nivel similar al del consumo, no estamos logrando ahorro. Por este motivo, antes de llevar a cabo la instalación de un panel solar termodinámico debemos tener en cuenta este aspecto y valorar si podremos generar la suficiente energía solar térmica para que sea rentable. No solo habrá que tener en cuenta la propia instalación de un panel solar termodinámico, sino también, debemos valorar la situación meteorológica en la zona en la que queramos aprovechar la energía solar termodinámica.

En lo que respecta a las características específicas de los paneles solares termodinámicos, estas pueden variar ligeramente en función de la finalidad de la instalación. Esto es, si lo queremos para obtener calefacción en una vivienda. O si por el contrario está destinado a la climatización de grandes superficies. Como aspectos generales, el fluido refrigerante que se utiliza en la energía solar termodinámica se envía a una temperatura de -10º. Es por esto que prácticamente siempre es posible obtener energía solar termodinámica a partir de algún fenómeno meteorológico. La temperatura exterior no suele ser tan baja salvo en zonas específicas.

El líquido cambia al estado gaseoso por el calor del colector, de la radiación solar, la convección natural del aire, el agua de la lluvia o el viento. La temperatura aumenta hasta los 120º en el compresor. Allí, se transfiere al agua, y la temperatura de esta asciende a los 50º. Posteriormente el gas se enfría y vuelve a un estado líquido y se almacena en un depósito. El fluido que se utiliza en los paneles solares termodinámicos es incombustible, y no presenta sustancias tóxicas ni corrosivas. Además, presenta estabilidad química cuando es sometido a presión. Por lo tanto, es un producto respetuoso con el medio ambiente.

La vida útil de los paneles solares termodinámicos suele rondar los 25 años, y están fabricados generalmente en aluminio, por lo que su peso es bastante ligero y ronda los 8 kg. Es un material muy resistente a las variaciones de las temperaturas, así como a la abrasión y al desgaste. El precio de una instalación de un panel solar termodinámico suele rondar los 1.500€. Pero este puede variar según el número de paneles y la dificultad de la propia instalación.

(Nota*: Precios disponibles en el momento de publicación de este artículo).

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Con mucha frecuencia se confunde la energía solar termodinámica con la térmica, ya que ambas hacen uso de los rayos solares para funcionar. Sin embargo, la principal diferencia entre ambas es que en la térmica, solo es posible generar energía a partir de aquellos. Mientras que la energía solar termodinámica puede servirse del viento, de la lluvia o del propio aire. Esto se debe a que los paneles solares termodinámicos funcionan por la diferencia de temperatura. Es decir, siempre que la temperatura del panel sea superior a los -7º, el sistema podrá proporcionar agua caliente sanitaria a unos 60º.

En lo que respecta al propio funcionamiento, también hay diferencias en la instalación de un panel solar termodinámico. En esta se utiliza una bomba de calor que tiene ganancia solar. Sin embargo, en la solar térmica se utiliza un acumulador de calor. Por último, la energía térmica debe estar siempre orientada al sur. De este modo, puede obtener la mayor cantidad de luz solar a lo largo del día. Por el contrario, en la energía solar termodinámica puede existir cierta variación en su posición. El motivo estás en que, como hemos dicho, es posible utilizar otras condiciones meteorológicas para funcionar.

Este artículo ha sido actualizado por última vez el 05/03/2019