Energía Solar Térmica, para obtener la energía del sol

La energía solar térmica es la recolección del calor del sol para uso humano. Es diferente a la energía fotovoltaica, que convierte una parte de la radiación electromagnética del sol directamente en electrones y electricidad. La energía solar térmica tiene una gama más amplia de usos que la fotovoltaica, ya que el calor del sol se puede recolectar y transferir en un medio, y esa energía almacenada se usa luego para fines que incluyen calentar y enfriar una casa, calentar agua, cocinar alimentos o generar electricidad. Los dos primeros usos son generalmente aptos para el hogar, al igual que la generación de electricidad, pero el último se suele realizar a escala comercial.

Se utilizan tres rangos de energía solar térmica:

• Baja temperatura, que se utiliza para calefacción, refrigeración y ventilación.
• Temperatura media, que se utiliza para cocinar, calentar agua caliente y otros fines en el rango de calor medio.
• Alta temperatura, que incluye la generación de electricidad.

Dentro del espectro más amplio de generación de electricidad, existen varios medios para enfocar el calor del sol para crear electricidad a través de un intercambiador de calor que sobrecalienta el agua o un gas inerte para hacer funcionar una turbina generadora de electricidad, o un motor Stirling para producir electricidad.

La energía solar térmica puede ser captada por paneles solares. Hay dos tipos principales de paneles solares que utilizan tecnologías completamente diferentes para aprovechar la energía del sol.

• Los colectores solares de calentamiento de agua son paneles que absorben la energía del sol y la transfieren para calentar el agua.
• Los paneles fotovoltaicos (o solares eléctricos) transforman la radiación solar directamente en electricidad.

Calentamiento de agua mediante energía solar térmica

Los sistemas de calentamiento de agua solar utilizan paneles conectados a un sistema de agua caliente sanitaria para reducir o eliminar la necesidad de que la caldera funcione en climas más cálidos o soleados. En la mayoría de los casos, los paneles solares no se pueden utilizar con calderas mixtas, ya que requieren un depósito de agua caliente especial con un segundo bucle intercambiador de calor para el circuito solar.

Hasta la introducción de las tarifas de alimentación para la energía fotovoltaica, eran la forma más popular de energía renovable a pequeña escala en muchos países, con miles de instalaciones exitosas. Los sistemas de calentamiento solar de agua generalmente proporcionan alrededor del 40% de las necesidades de agua caliente de un hogar durante el año. Hay dos tipos principales de colectores solares de calentamiento de agua: placa plana y tubos de vacío.

Colectores de placa plana

Los paneles solares de calentamiento de agua en su forma más simple están hechos de una lámina de metal pintada de negro que absorbe la energía del sol. El agua se alimenta a través del panel en tubos unidos a la chapa y recoge el calor en el metal. Para el climas muy frios, las tuberías contienen anticongelante no tóxico. Las tuberías suelen estar hechas de cobre para una mejor conducción. La hoja de metal está incrustada en una caja aislada y cubierta con vidrio o plástico transparente en el frente. El sistema generalmente se instala en el techo.

Algunos sistemas, más costosos, integran las placas colectoras en una unidad que se puede colocar al ras del techo, como una forma de teja solar, y estos pueden ser aceptables en propiedades listadas o en áreas de conservación donde los sistemas solares tradicionales se consideran inadecuados.

Tubos de vacío

El sistema de tubos de vacío es una serie de tubos de calor de vidrio agrupados. Los tubos están muy aislados debido al vacío dentro del vidrio. Los tubos de vacío generalmente tienen una producción ligeramente más alta que los sistemas de placa plana, lo que compensa un precio de compra más alto.

El costo de instalar un sistema de agua caliente solar varía de aproximadamente 500€ – 1,800€ para un sistema de vivienda, a 2.500€ – 6.000€ para un sistema instalado comercialmente. Sin embargo, estos precios dependen del tamaño del sistema. Una instalación típica en muchos países suele ser con un panel de 3m2 a 4m2 con un tanque de almacenamiento de 150-200L (2m2 para tubos de vacío). Sin embargo, el tamaño óptimo dependerá del uso real de agua caliente.

Generación de electricidad mediante energía solar térmica

La energía solar eléctrica nos ofrece toda la capacidad de generar electricidad de forma limpia, silenciosa y renovable. La variedad de aplicaciones de la energía solar eléctrica es numerosa. Las células fotovoltaicas se utilizaron inicialmente en aplicaciones simples o fuera de la red, como calculadoras y relojes, y para barcos o caravanas, pero durante la última década se han instalado ampliamente en edificios para generar electricidad para exportar a la Red Nacional.

La luz del día necesaria es gratuita, pero el costo del equipo puede demorar algunos años antes de recibir un reembolso. En los últimos años, la introducción de tarifas de alimentación ha hecho que la energía fotovoltaica sea una inversión mucho más segura y ha llevado a la instalación de muchos sistemas integrados en muchos edificios, sobre todo los de obra nueva.

Energía solar pasiva

El uso del diseño solar pasivo es posiblemente la forma más simple de energía solar. Hoy en día, muchos edificios están diseñados para utilizar la energía del sol de la manera más eficiente posible. La ubicación y la orientación del edificio son factores clave para optimizar el diseño solar pasivo.

El diseño solar pasivo se puede aplicar mejor en edificios nuevos, donde la orientación del edificio, el tamaño y la posición de las áreas acristaladas, la densidad de los edificios dentro de un área y los materiales utilizados para el resto de la estructura están diseñados para maximizar la energía solar libre.

El uso de voladizos, plantación estacional o brise-soleils puede reducir el riesgo de sobrecalentamiento en verano, al tiempo que permite la máxima ganancia solar en los meses más fríos. El diseño de una propiedad para maximizar la ganancia solar gratuita no tiene por qué aumentar el precio de la construcción.

Los estudios en viviendas han demostrado que las características de diseño solar pasivo de bajo costo junto con las medidas de aislamiento y protección contra corrientes de aire reducen las facturas de calefacción en un 40%. Los ahorros amortizaron los costos en dos años. Los diseños más sofisticados, incluidos los del estándar Passivhaus, que también requieren altos niveles de aislamiento y, a menudo, utilizan ventilación mecánica con recuperación de calor (MVHR) en lugar de un sistema de calefacción convencional, pueden tardar un poco más, pero proporcionan un grado de resistencia frente a la energía futura.

Cual es la planta de energía solar térmica mas grande

La planta de energía solar más grande del mundo, fotovoltaica o no, es el Sistema de generación de energía solar (SEGS) en California. Nueve plantas termo solares conforman la SEGS y tienen una capacidad total de 350MW, suficiente para alimentar alrededor de 105.000 hogares. Aunque constituyen la planta de energía solar más grande del mundo, los sistemas de colectores cilindro-parabólicos están disponibles para instalaciones en tejados, en unidades de 4 u 8 pies de ancho.

Otros sistemas solares activos

Además de los paneles solares, hay una serie de sistemas solares activos más especializados. Algunos contribuyen a la calefacción de espacios, por ejemplo, mediante el precalentamiento del aire para un sistema de calefacción central de aire caliente, o contienen colectores especialmente diseñados en una pared solar. La energía solar también se puede utilizar hasta cierto punto para proporcionar refrigeración en verano, mediante el uso de «Enfriamiento por absorción térmica solar», ya sea como una alternativa de menor energía al aire acondicionado o para procesos industriales a pequeña escala.