¿Cómo funciona la energía solar térmica?

¿Te gustaría dejar que el sol caliente el agua de tu ducha? Esto funciona con un sistema solar térmico. Este tipo de sistema solar utiliza el calor de los rayos solares obtenidos de la luz. Esto es posible con la ayuda de colectores solares planos o tubulares en el techo, que en su mayoría contienen superficies absorbentes revestidas de negro.
A diferencia de un sistema fotovoltaico, que utiliza células solares para generar electricidad a partir de energía solar, un sistema térmico solar suministra calor para calentar el agua o para apoyar el sistema de calefacción.

Así funciona un sistema solar térmico

En un sistema con apoyo de calefacción solar, el calor solar no se transfiere directamente al agua potable, sino que se alimenta a un tanque de almacenamiento intermedio de agua de calefacción. Esto suministra calor tanto al sistema de calefacción como a la calefacción de ACS. La caldera proporciona calor al acumulador intermedio a través de su propio intercambiador de calor si la radiación solar es insuficiente para la calefacción.

En muchos países se instalan principalmente colectores de placa plana y colectores de tubo de vacío. Ambos tipos de colectores funcionan según el mismo principio. Sin embargo, con los tubos de vacío, las superficies absorbentes y las líneas que transportan el calor están mejor aisladas.

¿Vale la pena la energía solar térmica?

La energía solar térmica vale la pena para tu hogar particular si deseas volverte más independiente de los combustibles fósiles y ahorrar costos de energía. Sin embargo, debes adaptar el sistema de la manera más precisa posible a tus necesidades. Porque solo debes producir tanto calor solar como puedas usar. Esto se vuelve económicamente interesante para ti con un sistema solar térmico que solo calienta el agua si al menos 3 personas viven en la vivienda. Además, las tuberías de agua caliente no deben ser demasiado largas debido a las pérdidas a lo largo de las tuberías.

A partir de una cantidad requerida de agua caliente de alrededor de 40 metros cúbicos por año y hogar, tiene sentido pensar en un sistema solar térmico. Especialmente los hogares con una mayor necesidad de agua caliente, por ejemplo, con una piscina climatizada, es ideal para poder beneficiarse bastante bien de un sistema de energía solar térmica.

También tiene sentido utilizar energía solar para apoyar la calefacción si ya tienes un tanque de almacenamiento de agua de calefacción grande (tanque de almacenamiento intermedio), por ejemplo, en conexión con una caldera de pellets de madera.

Ventajas de un sistema solar térmico

• Con la energía solar térmica contribuyes activamente a la transición energética porque cubres al menos parte de tus necesidades energéticas con energía solar.
• Ahorra costes en combustibles (fósiles).
• Los sistemas solares térmicos también pueden reducir el consumo de electricidad, por ejemplo, conectando la lavadora con una conexión de agua caliente al agua calentada por el sol.

Desventajas de un sistema solar térmico

La energía solar térmica tiene un problema fundamental a la hora de soportar la calefacción:

• En verano, cuando hay suficiente energía solar, no es necesario calentar las habitaciones.
• Por otro lado, la radiación solar en invierno no es suficiente para hacer funcionar la calefacción por completo. Luego debe intervenir otro generador de calor (caldera de gas, pellet o leña, bomba de calor).
• La instalación es a menudo relativamente compleja porque las tuberías para el fluido caloportador tienen que encaminarse desde el techo hasta el tanque de almacenamiento solar.
• Para hogares pequeños con bajos requerimientos de agua caliente, un sistema solar térmico es bastante antieconómico.

¿Cuánto cuesta un sistema solar térmico?

Si bien la demanda de sistemas fotovoltaicos (PV) ha aumentado drásticamente en los últimos años y los precios de los mismos han caído en consecuencia, la demanda de energía solar térmica se ha estancado, mientras que los costos siguen siendo los mismos. Mientras tanto, la financiación se ha mejorado significativamente con el paquete de protección climática, de modo que la energía solar térmica ha vuelto a ser económicamente más atractiva.

Debes tener en cuenta estos costos con un sistema colector de placa plana:

Además, hay unos costes de mantenimiento anuales que rondan los 80 euros.

Un sistema con colectores de tubo de vacío necesita menos espacio, pero los colectores también son más caros. El tipo de colector adecuado a menudo depende de dónde desees instalar los colectores, cuánto espacio hay disponible y qué condiciones estructurales están presentes. Actualmente, puedes reducir significativamente los costos de inversión a través de la financiación pública. Todos los subsidios para renovaciones de calefacción ahora requieren la utilización de energías renovables.

Lo que debes considerar antes de invertir en un sistema solar térmico

La posibilidad de compensar los costos de adquisición de un sistema solar térmico a lo largo del tiempo con menores costos de combustible depende de varios factores:

• El rendimiento de la planta
• La intensidad con la que utilizas el calor del sistema
• Los costos de inversión y los subsidios
• Precios futuros de la energía
• Los precios futuros del CO2

Una consulta sobre energía puede ayudarte a averiguar si un sistema solar vale la pena dentro de su vida útil de alrededor de 20 a 30 años.

Consejos:

• Si necesitas un nuevo sistema de calefacción o un nuevo tanque de agua caliente, debes pensar si deseas integrar un sistema solar térmico en tu sistema. La caldera, el sistema solar y el almacenamiento se pueden coordinar de manera óptima en este punto. Un nuevo sistema de calefacción con energía solar térmica mejora la eficiencia.
• Si tienes que volver a cubrir el techo, puedes ahorrar hasta un 20 por ciento de los costos de instalación de un sistema solar térmico si lo instalas al mismo tiempo.
• Calcula tus necesidades de agua caliente con precisión y ajuste el tamaño de tu sistema en consecuencia. No debería ser más grande de lo necesario. La rentabilidad de un sistema solar térmico depende fundamentalmente de si la demanda de calor y el tamaño del sistema están en la relación correcta entre sí.
• Puedes aumentar la proporción de energías renovables combinando tu sistema solar térmico con una caldera de leña o de pellets de madera.

Si puedes aprovechar las subvenciones para el sistema solar térmico, la inversión se amortiza más rápido.

Esto es lo que puedes ahorrar con la energía solar

• Al calentar agua: Para cumplir con el requisito anual de agua caliente de 4 personas, necesitas alrededor de 4200 kilovatios hora de energía. Un sistema solar puede absorber entre el 50 y el 60 por ciento de esto. Con un precio de la energía de 6,7 céntimos por kilovatio hora (ct / kWh) de gas natural, el sistema ahorra alrededor de 140 euros al año. Si el precio de la energía aumenta en un 3 por ciento anual estimado, estos ahorros suman 3.800 euros en 20 años. El sistema solar evita alrededor de 450 kilos de emisiones de CO2 al año. Durante una vida útil asumida de 20 años, eso es 9 toneladas menos de CO2.

• Con soporte calefactor: El requerimiento de energía para calefacción y agua caliente en un edificio con 150 metros cuadrados de espacio habitable es, por ejemplo, alrededor de 15.000 kilovatios hora por año [kWh / a]. Un sistema solar puede absorber más del 25 por ciento de esto. A un precio de la energía de 6,7 céntimos por kilovatio hora (gas), el sistema ahorra alrededor de 250 euros al año. Si el precio de la energía aumenta aproximadamente un 3 por ciento anual, estos ahorros suman alrededor de 6.500 euros en 20 años. Como resultado, las emisiones de CO2 se pueden reducir en alrededor de 750 kilos al año. Extrapolado a lo largo de 20 años, eso es 15 toneladas menos.

Requisitos para un rendimiento óptimo en un Sistema Solar Térmico

Para que puedas utilizar un sistema solar térmico de la mejor manera posible, los siguientes factores son decisivos:

Tamaño de la superficie del colector: Para la preparación de agua caliente. Como regla general, para un hogar de 4 personas, se necesita un área de colector de 5 a 6 m2 (colectores de placa plana) y un almacenamiento intermedio con un volumen de 300 a 400 litros para cubrir el 50 al 60 por ciento del requerimiento anual de energía para preparación de agua caliente a través de la tapa del sistema solar térmico. Si tambien deseas suministrar agua caliente a una lavadora y / o lavavajillas, debes agregar entre 30 y 50 litros por dispositivo.

Este diseño se basa en la suposición de que tus necesidades de agua caliente representan alrededor del 25-30 por ciento de tu consumo total de agua. 

Tamaño del área del colector para el apoyo de calefacción: Aquí encontrarás a menudo sistemas con al menos 10-15 m2 de superficie colectora (colectores de placa plana) y un tanque intermedio de entre 700 y 1.200 litros. Con un sistema solar térmico de este tamaño, puedes cubrir aproximadamente del 10 al 20 por ciento de la energía de calefacción en un edificio antiguo y del 25 al 40 por ciento de la energía de calefacción en una casa que ahorra energía (cobertura solar).

Orientación e inclinación de los colectores: El sol brilla de forma relativamente pronunciada en el techo en los meses de verano. Por lo tanto, la pendiente de los colectores puede ser plana para proporcionar agua caliente. Sin embargo, para un sistema solar con apoyo de calefacción, una inclinación del techo de 45 a 55 grados y una orientación al sur (hasta una desviación de 15 grados) ofrecen muy buenas condiciones. De esta forma, los colectores también pueden captar la luz solar que cae en ángulo en otoño y primavera y utilizar el calor generado para cubrir una gran proporción de la energía necesaria para la calefacción. Con un techo menos inclinado, aún puedes lograr el rendimiento deseado con un área de recolección un poco más grande.

Hay que tratar de evitar sombras en los colectores, por ejemplo, de chimeneas, buhardillas, receptores de satélite, edificios vecinos y árboles.

¿Qué hacer si el sistema solar no funciona de manera óptima?

¿No tienes suficiente agua caliente en los meses de verano? ¿El sistema está haciendo ruidos? ¿Hace demasiado calor? ¿Está saliendo agua y vapor? Entonces, obviamente, tu sistema no está funcionando de manera óptima. La mayoría de las veces, los problemas de larga duración pueden atribuirse a errores de planificación o montaje, o a la falta de mantenimiento.

El aire en el circuito solar o la falta de una línea de purga también pueden causar interrupciones en el proceso operativo. Solo los especialistas pueden detectar en el lugar dónde está la falla y cómo se puede rectificar. Por lo tanto, lo mejor es solicitar la ayuda de una empresa o instalador especialista en energía solar.