¿Qué es la energía solar térmica?
La energía solar térmica es aquella que aprovecha la radiación solar para convertirla en calor mediante el uso de colectores o paneles solares térmicos.
¿Para qué sirve la energía solar térmica?
Las aplicaciones más habituales de esta tecnología son la obtención de Agua Caliente Sanitaria (ACS), la calefacción por suelo radiante y el precalentamiento de agua para procesos industriales. Otras aplicaciones extendidas son el calentamiento de agua para piscinas y la obtención de frío para climatización.
¿Es lo mismo energía solar térmica que energía termo solar?
Sí y no, pues son principios similares, aunque con objetivos diferentes. Suelen confundirse porque en ambas tecnologías se aprovecha la energía del sol para calentar un fluido; en el primer caso para satisfacer una demanda de ACS y/o calefacción principalmente, mientras que en la termosolar, de uso más industrial, lo que se pretende es crear vapor para mover una turbina generadora de electricidad.
¿Cómo funcionan los sistemas solares para producir agua caliente sanitaria (ACS)?
Básicamente, un sistema solar para producción de agua caliente sanitaria se compone de un colector o panel solar y un depósito de almacenamiento de agua.
El funcionamiento es bien sencillo: el agua del depósito se hace circular por el panel donde es calentada por la radiación solar que incide sobre el mismo. En el caso de los sistemas termosifón, esta recirculación del agua se realiza de forma natural mediante un sencillo proceso termodinámico. En el caso de sistemas solares térmicos forzados, esta recirculación es llevada a cabo por una pequeña bomba comandada por una centralita de control.
¿Qué diferencias hay entre los sistemas termosifón y los sistemas forzados?
Estéticas: en los sistemas termosifón, el conjunto formado por el acumulador o depósito y los paneles se instala directamente sobre el tejado, lo cual puede provocar un negativo impacto visual respecto de los sistemas forzados cuyos paneles se pueden integrar arquitectónicamente de mejor forma y cuyo acumulador se aloja oculto en otra dependencia distinta.
Eficiencia: en el sistema termosifón, el depósito de agua caliente está a la intemperie lo cual incrementa las pérdidas térmicas. Por razones de peso y estabilidad tienen una capacidad limitada y se colocan en horizontal. Por su parte, los acumuladores de los sistemas forzados, van ubicados en estancias interiores, no tienen limitación de capacidad, y su colocación en vertical favorece la estratificación del agua caliente en su interior, lo que los hace más eficientes.
Económicas: el sistema termosifón es más sencillo en cuanto a su funcionamiento y número de componentes, por lo que resulta una opción más barata de adquirir e instalar y apenas requiere mantenimiento. Por el contrario, el sistema forzado, además de estar formado por un conjunto mayor de aparatos más caros de adquirir, instalar y mantener, requiere un gasto eléctrico mínimo para el funcionamiento de bombas y aparatos de control.
Como resumen podemos decir que un sistema no es mejor o peor que el otro, sino que tienen distintas aplicaciones. La elección del sistema adecuado para cada caso, viene determinada por las necesidades energéticas a cubrir, el presupuesto que se destina a ello, y la ubicación de la instalación.
¿Por qué razón podría interesarme instalar un sistema de energía solar térmica en casa?
Además de los beneficios medioambientales, ya que se trata de tecnología no contaminante, instalando un sistema de energía solar térmica en su casa usted podrá ahorrar dinero, ya que aprovechará una fuente energética gratuita e ilimitada como es el Sol.
¿Qué otros beneficios tiene instalar energía solar térmica para ACS?
Además del económico, debido al ahorro en combustible tradicional o electricidad, el uso de la energía solar térmica tiene otros beneficios:
- Disminuye la preocupación ante las constantes subidas en el precio del gas y la electricidad.
- Permite reducir la emisión de gases nocivos causantes del negativo efecto invernadero, que aumenta el calentamiento global del planeta.
- Al contaminar menos, contribuye a mejorar la calidad del aire que respiramos y, por lo tanto, mejora nuestra calidad de vida y previene enfermedades respiratorias.
- Como país, reduce la dependencia energética respecto de terceros.
- Contribuye al crecimiento económico mediante la creación de nuevos empleos.
- Es una inversión que añade valor a la vivienda en caso de venta o arriendo.
- A nivel social, mejora nuestra imagen pública.
¿En cuánto tiempo se recupera la inversión?
El retorno de la inversión dependerá del tamaño de la instalación, de la fuente de energía que estamos sustituyendo, y principalmente de la zona geográfica en la que nos encontremos.
Cada caso requiere un estudio detallado, sin embargo, podemos considerar un tiempo medio de 5 años para la recuperación de la inversión, aunque si tenemos en cuenta el constante aumento en el precio de combustibles tradicionales y electricidad, esta recuperación podría darse en menos tiempo.
¿Cuál es la vida útil de una instalación solar?
Es difícil determinarla, pues depende de varios factores, como el tipo de instalación, su correcta ejecución y mantención, la calidad de los equipos utilizados, y su ubicación geográfica principalmente. A modo orientativo, digamos que la vida útil de una instalación de energía solar térmica para obtención de ACS podría estimarse en unos 20 años.
¿Y cuánto dinero puedo ahorrar?
Según la demanda requerida y los consumos habituales en cada caso, mediante el uso de la energía solar podemos ahorrar aproximadamente un 70% de la energía convencional que actualmente se utiliza.
Dicho de otra manera, podrá ahorrar 7 de cada 10 balones de gas que consuma actualmente.
¿Y qué pasa por la noche? ¿Tendré agua caliente?
Por supuesto, el agua se mantiene caliente debido a que el depósito está aislado térmicamente. Es decir, el sistema almacena el calor durante la noche.
¿Calientan los paneles con nubes o con lluvia?
Con la lluvia se pueden limpiar los colectores y con las nubes se aprovecha la llamada radiación difusa, aunque lógicamente se calienten menos que con el sol directo.
¿Y si está nublado varios días?
Los sistemas solares siempre necesitan el apoyo de una fuente auxiliar de energía tradicional para completar su trabajo, ya sea porque las circunstancias ambientales no sean las más favorables, sobre todo en invierno, o porque la demanda en un momento dado sea mayor que la calculada en su diseño, como por ejemplo, cuando tenemos invitados en casa.
Además del sistema solar, ¿es necesario contar con un sistema convencional de apoyo?
Sí, deberá disponer de un sistema convencional de apoyo (electricidad, gas u otro) si lo que se pretende es cubrir la demanda de agua caliente sanitaria durante todo el año.
Esto es así porque la época de mayor demanda de agua caliente (el invierno), coincide con la temporada de menor radiación solar. Por ello, para no sobredimensionar la instalación solar, se dispone de un sistema de energía complementaria auxiliar como apoyo para suplir ese déficit energético en los momentos más desfavorables.
Para el resto del año, el sistema convencional funcionará en momentos puntuales.
¿Vale mi actual cálefon de gas como sistema de apoyo auxiliar?
No siempre, aunque si está en buen estado de conservación se pueden hacer algunas modificaciones en la instalación para integrarlo en el sistema mediante unas válvulas para que su funcionamiento sea automático. Otra opción es sustituirlo por un moderno calefón solar, cuya característica principal es que tienen control modulable de la llama, es decir, calientan el mínimo, hasta alcanzar la temperatura deseada, aportando justo la diferencia que no llega a calentar la energía solar.
¿Qué energía de apoyo se usa normalmente?
Las más usadas son la electricidad, el gas natural, el gas licuado y el gasóleo. La biomasa también es una interesante y eficiente opción para instalaciones de ACS + calefacción.
Para un sistema pequeño de ACS la más conveniente desde el punto de vista económico y energético es el gas.
Entonces, si no puedo prescindir del gas o electricidad, ¿para qué poner los paneles solares?
Como hemos visto anteriormente, si la instalación está bien diseñada, el sistema de apoyo solo entrará en funcionamiento en momentos puntuales durante los meses más fríos, o en caso de mayor demanda de lo habitual.
Pero incluso en estos meses invernales, el sol contribuirá con gran parte de la energía necesaria, por lo que el consumo general de gas o electricidad se verá disminuido en forma notable.
He oído que en verano el agua sale tan caliente que puede quemar. ¿Es verdad?
El agua caliente solar puede alcanzar temperaturas muy altas, sin embargo, esto no debería ser un problema si la instalación está bien diseñada.
Esto es así porque en verano el sol luce más horas y con más fuerza, además, las necesidades de energía para calentar el agua disminuyen, ya que usamos menos agua caliente y la temperatura del agua entrante de la red también es más alta. Esta situación puede llevar a que, en determinadas latitudes, se produzca un sobrecalentamiento del agua acumulada en nuestro sistema hasta los 80 – 85 ºC.
Para evitar quemaduras debemos incorporar al sistema solar una válvula termostática, regulada de tal forma que mezclando con agua fría consiga una temperatura de salida del agua caliente en torno a 50-55 °C como mucho.
Asimismo, en función del tamaño de la instalación y por ende, la superficie de paneles que tengamos, debemos disponer de otros sistemas de seguridad para evitar o disipar el exceso de producción de calor en los días muy soleados.
¿Es cierto que con los paneles térmicos también puedo generar electricidad?
No, son tecnologías diferentes, aunque ambas usan la misma fuente energética, el sol.
Los captadores de energía solar térmica solo sirven para calentar agua y, por lo tanto, no generan electricidad.
Asimismo, existe otro tipo de tecnología diferente llamada energía solar fotovoltaica que aprovecha la radiación solar para transformarla en energía eléctrica.
Resumiendo, existen dos tipos de paneles solares: los térmicos (que sirven para calentar agua) y los fotovoltaicos (que generan electricidad), aunque a veces, por su forma y aspecto pudieran parecerse a los ojos inexpertos.
No obstante, y a título meramente informativo, podemos comentar la existencia de unos paneles mixtos o híbridos que unen en un mismo captador ambos conceptos. Sin embargo, esta incipiente tecnología se encuentra todavía en fase de investigación y desarrollo por lo que su comercialización deberá esperar algún tiempo.
¿Y qué ocurre con las heladas? ¿Pueden dañar mis paneles?
Si existe riesgo de heladas, es necesario añadir una proporción de anticongelante al fluido térmico que circula por el colector de forma similar a lo que hacemos con el sistema refrigerante en los motores de nuestros autos.
Como anticongelante se usa un producto químico atóxico llamado “glicol”, mezclado con agua en una proporción determinada, para que el fluido no se congele a una temperatura 5 ºC por debajo de la mínima temperatura histórica registrada en el lugar.
Asimismo, se podrán utilizar otros sistemas de protección contra heladas como puede ser parar y vaciar la instalación (sistema Drain Back) o la recirculación forzada en el circuito colector.
¿Es verdad que hay unas nuevas placas de vacío que rinden mucho más que las placas de toda la vida?
Efectivamente existen colectores de tubos de vacío, aunque es falso que sea una nueva tecnología.
Estos colectores presentan un mejor rendimiento en circunstancias adversas, lo que los hace especialmente apropiados para latitudes menos idóneas o aplicaciones más exigentes como la calefacción, frío solar, industrial a temperaturas más elevadas, etc.
También pueden ser una buena opción cuando la ubicación y orientación de los paneles no sea la más adecuada.
En el caso general, podemos afirmar que para producción de ACS en circunstancias normales, la placa más aconsejable en cuanto a la relación entre su curva de rendimiento, precio y vida útil es el colector plano o convencional.
Pero entonces, ¿existen distintos tipos de paneles solares térmicos?
Sí, existen distintos tipos de captadores solares térmicos.
Los más usados en aplicaciones domésticas son los captadores solares planos, los captadores con tubos de vacío y los captadores de polipropileno.
La elección de un tipo u otro de panel vendrá condicionada por la aplicación a la que se destinen.
De esta manera, los captadores de polipropileno se utilizan principalmente para calentar el agua de piscinas. Estos colectores no tienen cubierta de vidrio y son de material plástico por lo que resulta una alternativa muy económica para aumentar la temperatura de nuestra piscina.
Los captadores con tubos de vacío o “heat pipe” son más caros, pero tienen un mayor rendimiento, pudiendo alcanzar mayores temperaturas. Esto los hace adecuados para aplicaciones más exigentes o climas más severos.
Por último, los colectores planos son los más utilizados en aplicaciones domésticas debido a su precio y a su demostrada eficacia.
¿Es viable la instalación de colectores solares planos para ACS en cualquier vivienda?
No siempre. Necesitamos que los colectores puedan tener una orientación al norte.
Para conseguir un aporte solar significativo, en concordancia con la inversión realizada y la eficiencia energética, no podemos colocar colectores solares planos en las vertientes sur, este u oeste.
En tejados que estén significativamente desviados del norte, se puede corregir dicha desviación mediante estructuras metálicas de sujeción de los paneles. Sin embargo, tal medida puede encarecer demasiado el proyecto o afectar negativamente por el impacto estético que podría provocar.
Otra posible solución para malas orientaciones, utilizando integración arquitectónica, supondría usar colectores de vacío (más caros) o calcular una configuración de paneles en serie.
Podemos concluir que, si no se dispone de una buena orientación al norte, la instalación de sistemas de energía solar con colectores de placa plana puede resultar inviable.
¿Afecta la cal del agua a las instalaciones solares térmicas?
Sí. Las aguas duras, ricas en carbonatos, afectan negativamente con sus depósitos de sarro a todas las instalaciones hidráulicas, especialmente de ACS, independientemente del tipo de energía utilizada para calentar el agua.
Por este motivo, y para evitar en la medida de lo posible este pernicioso efecto, los equipos de acumulación llevan unos ánodos de sacrificio, los cuales se desechan y reemplazan con cierta frecuencia, dependiendo de la calidad del agua en cada lugar. Asimismo, existen en el mercado diferentes tipos de filtros especiales para tal fin, con variadas calidades y precios, los cuales se incorporan a la instalación con objeto de prolongar la vida útil de la misma.
Además de los paneles, ¿qué equipos se utilizan en una instalación solar térmica para producción de ACS?
Además de los paneles solares, encargados de captar el calor solar y transferirlo al fluido que circula por ellos, la instalación se compone de:
- Sistema de acumulación constituido por uno o varios depósitos que almacenan el agua caliente hasta que se precisa su uso.
- Circuito hidráulico constituido por tuberías, bombas, válvulas, etc. que se encarga de establecer el movimiento del fluido caliente desde los captadores hacia el sistema de acumulación.
- Sistema de intercambio que realiza la transferencia de calor captado en los paneles al agua de consumo almacenada en los depósitos de acumulación.
- Sistema de regulación y control que se encarga, por un lado, de asegurar el correcto funcionamiento del equipo para proporcionar la máxima energía solar térmica posible y, por otro, actúa como protección frente a la acción de múltiples factores como sobrecalentamientos del sistema, riesgos de congelaciones, etc.
- Equipo de energía convencional auxiliar (o de apoyo) que se utiliza para complementar la contribución solar suministrando la energía necesaria para cubrir la demanda prevista, garantizando la continuidad del suministro de agua caliente en los casos de escasa radiación solar o demanda superior al previsto.
¿Puedo calentar mi piscina todo el año solo con placas solares?
No todo el año. En piscinas descubiertas, dependiendo de la ubicación geográfica, conseguiremos prolongar la temporada de baño aproximadamente, desde septiembre hasta abril.
¿Es viable el uso de la energía solar para calefacción?
Sí, de hecho en Europa, una de las aplicaciones más extendidas de la energía solar es el apoyo a la calefacción por suelo radiante, siempre y cuando la vivienda disponga de una adecuada aislación térmica.
¿Qué sistema de calefacción funciona mejor con la energía solar?
Sin duda, la calefacción por suelo radiante es el complemento ideal. Con el sistema de calefacción por suelo radiante se obtienen mejores rendimientos que con otros sistemas tradicionales de radiadores murales, debido a que se trabaja a menores temperaturas.
En términos generales, podemos concluir que en instalaciones tradicionales de calefacción por radiadores murales, el rendimiento por aporte energético solar es tan pequeño que hace desaconsejable su aplicación, ya que el sobredimensionamiento necesario encarecería de tal forma el proyecto que resultaría más factible otro tipo de solución, como, por ejemplo, la biomasa.
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