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Tecnología solar térmica: componentes y rendimiento

13 de enero de 2020
Cuando queremos realizar una instalación solar en nuestra vivienda, debemos saber que esta no solo consiste únicamente en los paneles solares térmicos. Para poder recoger la energía solar térmica, almacenarla y aprovecharla como agua caliente sanitaria o calefacción, la tecnología térmica necesita de otros componentes que forman parte de los sistemas de energía solar térmica. Para que la instalación solar funcione, debemos incluir otros componentes. De lo contrario, si la instalación está incompleta, no podrá circular el fluido ni producirse el intercambio de calor. ¿Te interesa saber todo lo que necesita una instalación solar? Sigue leyendo.
Artículo escrito por:
Marcos Carbonell, Redactor de www.HogarSense.es
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Fuente de la imagen: ©nrdc.org

Funcionamiento de una instalación solar térmica

La energía solar térmica consiste en aprovechar la energía que genera el sol para ser transferida a un medio que sea portador de calor, que generalmente suele ser agua o aire. La cantidad de este tipo de instalaciones basadas en la tecnología solar ha aumentado mucho en los últimos años y se espera que tenga un gran impacto a corto plazo a nivel mundial y también en España.

La energía solar térmica la podemos aprovechar tanto para el agua caliente sanitaria de nuestra vivienda, oficina o negocio, como un apoyo a la calefacción, para alargar la temporada de baño en nuestra piscina, etc. El apoyo a la calefacción, por ejemplo, ayuda a que la caldera o bomba de calor que disponemos para la calefacción, trabajen menos. De forma que el consumo de gas, gasóleo, pellets, o electricidad sea menos. Y al mismo tiempo, se alarga la vida útil de la caldera o bomba de calor, por su menor uso.

La tecnología térmica solar se puede combinar con diferentes instalaciones para asegurar que dispongamos del servicio de agua caliente sanitaria y de calefacción, tanto para nuestra vivienda, negocio o industria, como para nuestra piscina.

Agua Caliente Sanitaria

La tecnología solar se puede combinar con los siguientes sistemas para garantizarnos un suministro continuo de agua caliente:

✓ Calentador de gas, instantáneo o acumulador.

Termo eléctrico, o calentador eléctrico instantáneo.

✓ equipo de aerotermia para ACS.

Calefacción

La tecnología térmica solar se puede combinar con los siguientes sistemas para garantizarnos un adecuado confort con nuestra calefacción:

✓ Caldera de gas, y combinado con radiadores, suelo radiante, zócalo radiante, fancoils, etc.

Bomba de calor (aerotermica, geotérmica, ..), y combinado con radiadores, suelo radiante, zócalo radiante, fancoils, etc.

✓ Caldera de pellets o biomasa, y combinado con radiadores, suelo radiante, zócalo radiante, fancoils, etc.

Caldera de gasóleo, y combinado con radiadores, suelo radiante, zócalo radiante, fancoils, etc.

Refrigeración

La tecnología solar se puede combinar con los siguientes sistemas para generar refrigeración durante el verano:

✓ Equipos de absorción de calor.

Piscina

La tecnología térmica solar se puede combinar con los siguientes sistemas para garantizarnos una temporada de baño más larga:

✓ Bomba de calor.

Caldera de pellets o biomasa.

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Técnicas de energía solar térmica

Cuando hablamos de las técnicas de energía solar térmica, nos referimos a las diferentes formas en que generamos energía utilizable en nuestra sociedad. Así, el hombre ha ido desarrollando diferentes tipos de tecnología solar con las que se aprovecha la radiación solar para diferentes objetivos. Por ejemplo, las cocinas u hornos solares, que sirven para cocinar sin consumir electricidad, gas u otro combustible fósil, y solo utiliza los rayos del sol.

Otro sistema que aprovecha la energía solar son las instalaciones con tecnología térmica para generación eléctrica. Como son las centrales termo-solares o termoeléctricas. Los sistemas para generación de frio a partir del calor que nos aporta el sol, mediante los sistemas de absorción. Y por supuesto, la tecnología solar desarrollada para calentar agua, tanto para el consumo humano, como para calefacción de viviendas, oficinas, etc., como piscinas.

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Componentes de la instalación

Captadores solares

Son, como sabemos, la parte visible de una instalación de energía solar térmica, ya que van ubicados en los tejados o azoteas de viviendas o edificios.

Intercambiador de calor

Es el componente de la energía solar térmica que separa el circuito primario del secundario. Este elemento transvasa el calor desde el glicol del circuito primario al agua del circuito secundario.

Acumulador

El acumulador es el componente de un sistema de energía solar térmica, que acumula el agua caliente. Dado que no consumimos esta energía de forma inmediata, con este equipo podemos almacenar el agua caliente para ser consumida en un momento posterior.

Bombas circuladoras

En una instalación de tecnología solar, las bombas, como su nombre indica, bombean al fluido para que se mueva a lo largo de todo el circuito. Dicho de otra forma, son el corazón que, con su movimiento, provocan que el agua o el glicol, en el circuito secundario y primario respectivamente, se muevan.

Vaso de expansión

Es un elemento de seguridad en una instalación de tecnología térmica. Se instalan tanto en el circuito primario como en el secundario. En un sistema de energía solar, este se encarga de evitar problemas debidos a las altas temperaturas o a aumentos de presión.

Panel de control

El panel o centralita de control es el cerebro que regula todo el sistema de energía solar térmica.

Electroválvulas

Son elementos que cierran o abren de forma automática el paso del glicol o del agua en las tuberías, y están comandadas por la centralita. De forma que se puede dirigir el camino que debe seguir el fluido calo-portador en cada situación.

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Rendimiento de un sistema solar térmico para una vivienda familiar y un adosado

Para tener una visión de este tipo de instalaciones, hemos generado varios ejemplos para calefacción de una vivienda unifamiliar tipo, en diferentes ubicaciones de nuestra geografía. Una vivienda en el norte, más concretamente en los alrededores de Bilbao, otra en el Levante, en los alrededores de la ciudad de Valencia, y una ultima más en el sur, concretamente en los alrededores de la ciudad de Sevilla.

Además, proponemos un ejemplo para la calefacción de una piscina privada en la zona de Madrid. Ejemplo que a muchas personas les parecerá interesante. Este ejemplo se podría trasladar a otras localidades de toda España, ya que se considera que la piscina esta cubierta, de forma que el efecto del ambiente exterior y la temperatura se ve atenuado. Aunque para cada ubicación es interesante que un instalador cualificado nos realice un estudio personalizado, para asegurarnos que la instalación es la adecuada a cada caso.

Bilbao

Instalación de energía solar térmica para generación de ACS y apoyo a la calefacción, para una vivienda de 100 m2 y una temperatura de consigna de 20°C para la calefacción por suelo radiante con pavimento de gres, y una demanda de agua caliente sanitaria de 240 litros diarios, con un acumulador para ACS de 300 litros. En la que se considera la utilización de 16 m2 de superficie captadora.

La simulación se hace teniendo prioridad el Agua Caliente Sanitaria, con una temperatura de consigna de 60°C. y los resultados muestran que se consigue cerca de un 80% del consumo de ACS con tecnología solar, necesitando poco más del 20% del sistema de apoyo. Para la calefacción, se ha considerado que esta completamente apagada entre los meses de mayo a octubre. Y nos da un resultado de aportación con la tecnología térmica de las placas solares que supera el 65%. Necesitando solamente algo más del 30% con energía tradicional.

Valencia

Al igual que en el caso de Bilbao, se considera una instalación de energía solar térmica para generación de ACS y apoyo a la calefacción, para una vivienda de 100 m2 y una temperatura de consigna de 20°C para la calefacción por suelo radiante con pavimento de gres, y una demanda de agua caliente sanitaria de 240 litros diarios, con un acumulador para ACS de 300 litros. En la que se considera la utilización de 16 m2 de superficie captadora.

La simulación se hace teniendo prioridad el Agua Caliente Sanitaria, con una temperatura de consigna de 60°C. y los resultados muestran que se consigue supera el 80% del consumo de ACS con tecnología solar, necesitando menos del 20% del agua caliente sanitaria con el sistema de apoyo. Para la calefacción, se ha considerado que esta completamente apagada entre los meses de mayo a octubre, al igual que en Bilbao. Y nos da un resultado de aportación con la tecnología térmica de las placas solares que llega casi al 70%. Necesitando apenas un 30% con energía tradicional.

Esquema-de-instalacion-solar-calefaccion

Fuente de la imagen: Software ©ACSOL 2.5 (Agencia Andaluza de la Energía)

Sevilla

Al igual que en el caso de Bilbao y Valencia, se considera una instalación de energía solar térmica para generación de ACS y apoyo a la calefacción, con las mismas características de vivienda y de consumo.

La simulación se hace teniendo prioridad el Agua Caliente Sanitaria, con una temperatura de consigna de 60°C. y los resultados muestran que se consigue superar el 82% del consumo de ACS con tecnología solar, necesitando menos del 20% del agua caliente sanitaria con el sistema de apoyo. Para la calefacción, se ha considerado que esta completamente apagada entre los meses de mayo a octubre, al igual que en Bilbao. Y nos da un resultado de aportación con la tecnología térmica de las placas solares que esta por encima del 70%. Necesitando menos de un 30% con energía tradicional.

Madrid

Para el ejemplo de la piscina cubierta, se ha considerado la zona centro como ejemplo, eligiendo la zona de Madrid. Se ha supuesto una piscina de 10 por 5 metros de tamaño con una profundidad media de 1,5 metros. Lo que suponen 75 m3 de agua. Así mismo, la instalación de energía solar térmica generara el agua caliente sanitaria para el uso en la piscina, duchas de los bañistas. Con un acumulador de 300 litros.

La simulación se hace teniendo prioridad el Agua Caliente Sanitaria, con una temperatura de consigna de 45°C. y los resultados muestran que se consigue superar el 92% del consumo de ACS con tecnología solar, necesitando menos del 8% del agua caliente sanitaria con el sistema de apoyo. Para la piscina nos da un resultado de aportación con la tecnología solar térmica que esta por encima del 81%. Necesitando menos de un 9% con energía tradicional.

Esquema-de-instalacion-solar-piscina

Fuente de la imagen: Software ©PACSOL (Agencia Andaluza de la Energía)

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Beneficios de la energía solar térmica

Beneficio Motivo
Amortización ✓ El coste diferencial de la instalación de placas solares térmicas se amortiza a medio plazo (5 – 8 años)
Reduce tu dependencia energética ✓ Una instalación de placas solares térmicas aprovecha la energía solar térmica para generar calor, reduciendo así hasta un 70% la factura de calefacción
Mantenimiento sencillo Mantenimiento de los paneles solares es económico y sencillo
✓ Los paneles solares durarán más de 30 años únicamente limpiando la superficie, renovando el glicol y revisando las uniones
Valor de la vivienda ✓ Añade valor a tu vivienda al hacerla un poco más autosuficiente
Subvenciones ✓ Dependiendo del lugar en el que vivas, puedes conseguir diferentes ayudas, subvenciones o incentivos de las diferentes administraciones públicas
Reduce huella de carbono ✓ Al utilizar energía solar térmica en lugar de carbones fósiles, se reduce la cantidad de dióxido de carbono emitido en la atmósfera
Precio gas y luz ✓ Reduce la dependencia de las constantes variaciones (principalmente subidas) del precio del gas y la electricidad
Energía renovable ✓ La energía es 100% de origen renovable y no emite gases de efecto invernadero ni ningún tipo de contaminante: no genera ningún tipo de impacto medioambiental
Energía inagotable ✓ La energía solar ha iluminando nuestro planeta desde hace millones de años, y lo seguirá haciendo durante millones de años
Energía gratuita ✓ La energía producida es 100% gratis.
✓ Inicialmente deberemos amortizar la instalación efectuada, pero una vez con lo ahorrado se ha pagado el coste de la instalación de placas solares térmicas, es completamente gratuita
Disponibilidad global ✓ Puede ser aprovechada en cualquier lugar en función de la incidencia solar, llegando a lugares remotos y viviendas aisladas donde otros combustibles como el gas, gasóleo o incluso la electricidad tienen difícil llegar
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