INTRODUCCIÓN
La energía solar se define como la energía obtenida mediante la captación de la luz y el calor emitidos por el sol. Esta energía que recibimos del sol, conocida como irradiación, nos llega tanto de forma directa como difusa debido a los efectos de la reflexión y refracción producidos por los numerosos elementos atmosféricos. La radiación directa utilizada para generar energía varía dependiendo de muchas condiciones o variables a lo largo del día. Se puede asumir que en buenas condiciones de irradiación solar el valor es de aproximadamente 1000 W/m2 en la superficie terrestre. Estas instalaciones están promovidas y sujetas por normativas específicas y más recientemente por el Código Técnico de la Edificación.
De la energía solar se puede obtener otras energías en forma de electricidad, térmica, etc., conocidas como energías renovables.
ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA
La energía solar fotovoltaica es una energía eléctrica obtenida mediante la foto-detección de un dete
rminado dispositivo:
normalmente una lámina metálica semiconductora denominada célula fotovoltaica, aunque se está trabajando en otro tipo de dispositivos captadores. Una cantidad determinada de estas células se conectan para formar una placa o captador fotovoltaico. Mediante dicha captación, se genera electricidad a bajas tensiones (380-800 V) y en corriente continua. Esta corriente es transformada, mediante un inversor, en corriente alterna y mediante un centro de transformación se eleva a media tensión (15 ó 25 kV) y se infunde en las redes de la compañía.
ENERGIA SOLAR TÉRMICA
La energía solar térmica oenergía termosolar consiste en el aprovechamiento de la energía del sol para producir calor normalmente destinado a la producción de agua caliente sanitaria y calefacción. Las placas denominadas también colectores o captadores solares, absorben el calor del sol y lo transmiten al fluido que queremos calentar: normalmente agua caliente sanitaria o bien el circuito hidráulico de calefacción de la instalación.
Adicionalmente también se aplica para la generación de frío mediante máquinas por absorción. Nosotros nos centraremos en los dos primeros usos.
Pasamos a definir los dos sistemas más comunes:
- De circuito abierto: Sistema donde el agua de consumo pasa directamente por los colectores solares. Este sistema reduce costos y es más eficiente (energéticamente hablando), pero presenta problemas en zonas con temperaturas por debajo del punto de congelación del agua, así como en zonas con alta concentración de sales que acaban obstruyendo los paneles. Los inconvenientes son la dificultad para emplear materiales que no contaminen el agua, el riesgo de vaporización y congelación, el funcionamiento a la presión de la red con peligro en los colectores, el no poder emplear anticongelante, el mayor riesgo de corrosión (aire en el agua), las posibles incrustaciones calcáreas. También están sometidos más restricciones legales.
- De circuito cerrado: Sistema donde el agua de consumo no pasa directamente por los colectores solares. Este sistema es el más común. Se utiliza un líquido anticongelante que atraviesa los tubos dentro de los colectores y se calienta por la acción de la radiación solar. El líquido caliente atraviesa el circuito hidráulico primario hasta llegar al acumulador, en el interior del cual se produce un intercambio de calor entre el circuito primario y el secundario, es decir, entre el líquido anticongelante calentado en las placas solares y el agua que vamos a usar nosotros. En caso de que el agua contenida en el acumulador no alcance la temperatura de uso deseada, entra en funcionamiento automáticamente el sistema auxiliar – caldera o resistencia eléctrica – que se encarga de generar el calor complementario. Todo el proceso es automático y vigilado por el sistema de control.
Los sistemas también pueden clasificarse en función del tipo de circulación del fluido. Así, la circulación se consigue por:
- Circulación natural: Es el caso de un sistema termosifónico. En este caso el depósito debe colocarse en un nivel superior a los colectores para permitir la convección por diferencia de temperatura. Para facilitar el movimiento del agua tiene que haber una diferencia suficiente de temperatura entre el colector y el acumulador y una altura entre el acumulador y los colectores mayor de 30 centímetros. Para evitar el riesgo de temperaturas elevadas en el depósito este se diseña con volúmenes suficientes de disipación: mayores de 70 l/m2 de colector. Los factores positivos de este sistema son de carácter económico y de simplicidad de instalación, porque los equipos termosifónicos no consumen energía eléctrica, ya que funcionan sin bomba. Esta característica ayuda a disminuir el consumo energético de la vivienda y convierte a los equipos en autónomos pues siguen funcionando aunque el sistema eléctrico falle. El hecho de ser autónomo hace muy atractiva su aplicación en aquellos lugares remotos donde no llega la red eléctrica. Los factores negativos son de carácter estético y de resistencia del tejado, porque el depósito tiene que estar encima de los paneles.
La circulación natural reduce varios puntos el rendimiento del sistema solar.
- Circulación forzada: Es el caso de un sistema de circulación forzada mediante una bomba eléctrica. Esta instalación evita los defectos propios de los sistemas de circulación natural. Como inconvenientes se encuentran las necesidades de energía eléctrica y de regulación y control de la circulación. Cuando el intercambiador está a una altura inferior a los colectores, la bomba de circulación es imprescindible. Hay que incluir además una válvula antirretorno para evitar el posible efecto termosifónico nocturno. Los factores positivos de este sistema son de carácter estético y de rendimiento del sistema. Es posible colocar el acumulador en el interior de la vivienda, y entonces el tejado no tiene que soportar el peso del acumulador (que puede ser de hasta 500 Kg). La circulación forzada ofrece un rendimiento superior al de un sistema de circulación natural, porque el fluido anticongelante circula de manera más rápida que el agua. Los factores negativos son de carácter económico y de gestión del sistema: la inversión inicial es más alta y también el sistema utiliza energía para el funcionamiento de la bomba. Sin embargo, este uso de energía va a ser compensado por una mayor producción de agua caliente en comparación con el sistema anterior.
La instalación Solar Térmica más habitual es del tipo de circuito cerrado y circulación forzada. Una instalación Solar Térmica de esta índole está formada por captadores solares, un circuito primario y secundario, intercambiador de calor, acumulador, vaso de expansión, tuberías y grupo hidráulico (panel de control principal y bombas). En el siguiente esquema queda representado el circuito de energía solar o circuito primario y el apoyo de la caldera para producción de ACS y calefacción.
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