En este blog hemos hablado largo y tendido sobre los beneficios de la energía solar a nivel ambiental y económico. Aunque generalmente nos hemos centrado en el funcionamiento y beneficios de la energía solar fotovoltaica, otro uso, menos extendido pero igualmente importante, de la energía solar es la obtención de energía térmica para calentar el agua de nuestros hogares. En este artículo, hablamos más a fondo de cómo funcionan las placas solares térmicas y cuáles son todas sus ventajas.
¿Cómo funcionan las placas solares térmicas?
Para entender mejor cómo se obtiene la energía solar térmica, vamos a centrarnos en primer lugar en los componentes de las placas solares térmicas.
Componentes
- Panel solar. El corazón del sistema que genera energía solar térmica es una placa solar absorbente, fabricada generalmente en metales como cobre o aluminio, y recubierta con una pintura especial que maximiza la absorción de la radiación solar y minimiza las pérdidas por convección.
- Sistema de circulación. El panel incorpora en su parte trasera, a través de los cuales circula el fluido caloportador.
- Tanque. Aquí se acumula el agua caliente, esperando a ser distribuida.
Funcionamiento de las placas solares térmicas
El proceso de generación de energía solar termoeléctrica se puede resumir en 3 pasos:
- Captación de la luz. La radiación solar incide sobre el panel y es absorbida por la pintura selectiva, transformándose en calor. La eficiencia de conversión depende del material de la placa y de la pintura, que ha sido diseñada para minimizar las pérdidas de energía.
- Transferencia de calor al fluido. El calor generado se transfiere por conducción a los canales, en cuyo interior se encuentra el fluido caloportador. La temperatura final que alcanzará la determinan la intensidad de la radiación solar, la eficiencia del panel y el diseño del sistema.
- Circulación y almacenamiento. El fluido circula hasta el tanque de acumulación, ya sea por bombeo o por sistemas de termosifón. Una vez en el tanque, transfiere el calor a un circuito secundario de agua almacenada. El agua es capaz de mantenerse caliente durante horas gracias al aislamiento que recubre el tanque.
Este agua caliente puede utilizarse para proporcionar agua caliente sanitaria (ACS) a una vivienda, alimentar sistemas de calefacción, o en procesos industriales.
Tipos de placas solares térmicas
Hay dos tipos fundamentales de placas solares térmicas:
- Colectores planos. Este es el diseño más común y también el más económico. Consta de una placa plana con un sistema de tubos en su parte trasera o inferior. Debido a sus características, es la opción más popular para usos residenciales.
- Tubos evacuados. En este caso, se trata de un diseño más complejo, formado por tubos colectores al vacío que encierran un absorbente en su interior. El sistema de vacío reduce las pérdidas de calor por convección, permitiendo alcanzar temperaturas más elevadas. Su uso se recomienda en clima fríos o en zonas con baja irradiación solar.
¿Qué usos tiene la energía solar térmica?
Las placas solares térmicas tienen una amplia variedad de usos gracias a su capacidad de convertir la radiación solar en calor:
Generación de agua caliente sanitaria (ACS)
Una de las aplicaciones más comunes de la energía solar térmica es la generación de agua caliente para uso doméstico, que se utiliza en:
- Duchas
- Lavabos
- Cocinas
El uso de la energía solar termoeléctrica en las viviendas reduce la dependencia de las fuentes convencionales de energía (tanto gas como electricidad), y ayuda a que nuestra huella de carbono disminuya.
Calefacción de viviendas y edificios
Las placas solares térmicas pueden integrarse en los sistemas de calefacción centralizada (radiadores, suelos radiantes…), proporcionando calor en viviendas y edificios residenciales y comerciales. En muchos casos, la energía solar térmica se combina con otras fuentes de calor convencionales (como el gas) para garantizar una temperatura estable incluso en períodos de baja radiación solar, como por la noche o en días nublados.
Calefacción de piscinas
Las piscinas climatizadas también pueden beneficiarse del uso de la energía solar térmica, lo que permite extender su temporada de uso y aumentar el confort de los usuarios.
Aplicaciones industriales
En el ámbito industrial, muchos procesos requieren de calor, que pueden proporcionar las placas solares térmicas:
- Secado de productos, en las industrias alimentaria y textil
- Pasteurización de alimentos
- Calentamiento de líquidos o productos en la cadena de producción
El uso de la energía solar térmica conlleva una reducción de costes operativos para la empresa, así como una reducción de su huella ambiental y una mejora de su responsabilidad social corporativa.
Aplicaciones en agricultura
En el sector agrícola, las placas solares térmicas pueden mejorar la eficiencia y sostenibilidad de los procesos y cultivos. Existe una gran variedad de usos de esta energía solar térmica:
- Calefacción de invernaderos en climas fríos
- Calentamiento de los sistemas de riego
- Secado de productos agrícolas
Esto redunda en una mayor eficiencia en el uso de recursos naturales, como el agua, y en una mejor calidad y conservación de los productos agrícolas.
¿Cómo maximizar la producción de energía solar termoeléctrica?
Existen algunas estrategias que permitirán que nuestras placas solares térmicas funcionen al máximo rendimiento. Hablamos de ellas a continuación:
La importancia de la orientación e inclinación
Ubicar las placas solares en la dirección óptima (que en España es el sur) permitirá que reciban la mayor cantidad de radiación solar durante el día.
Por otro lado, un buen ajuste del ángulo de inclinación también optimizará la captación solar. Hacer uso de calculadoras de inclinación nos facilitará enormemente esta tarea.
Evitar las sombras
La eficiencia de las placas solares térmicas puede verse drásticamente reducida si inciden sombras sobre ellas. Es por ello que resulta esencial colocarlas en lugares despejados, sobre los que no se proyecten sombras de árboles, edificios o postes de la luz.
Realizar un mantenimiento periódico
Es fundamental realizar una limpieza de sus paneles solares periódicamente, ya que la acumulación de polvo y residuos afectará a su rendimiento, haciendo que disminuya entre un 10 y un 20%.
Debemos vigilar, además, que el sistema de circulación se encuentre en buenas condiciones, para garantizar una transferencia óptima del calor y evitar pérdidas.
Uso de sistemas de monitorización y control
Los sistemas fotovoltaicos más modernos incluyen herramientas de monitorización en tiempo real, que permiten consultar datos como la producción de energía y ajustar parámetros, mejorando su eficiencia global.
Teniendo en cuenta estos sencillos trucos, podrá sacar el máximo partido de sus placas solares térmicas y evitar pérdidas innecesarias de calor.