 |
|
Energía
solar fototérmica. |
1. INTRODUCCIÓN:
¿QUÉ ES LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA?
La cantidad de energía
que el sol vierte diariamente sobre la Tierra es
diez mil veces mayor que la que se consume al día
en todo el planeta. La Energía Solar Térmica (EST)
es una tecnología simple y muy eficaz para
aprovechar esta energía. La idea básica que
rige su funcionamiento consiste en concentrar la
energía del sol y transformarla en calor,
aprovechable para múltiples aplicaciones, tanto
residenciales como industriales.
España está
particularmente favorecida por su situación y
climatología para aprovechar este tipo de energía,
en relación con los países europeos más
septentrionales que cuentan con menos horas de
sol. La radiación solar media anual en la zona
central de la península se estima en unos 1.600
kWh por metro cuadrado al año.
La transformación de esta
energía del sol en energía aprovechable se
realiza por medio de unos dispositivos
denominados colectores solares,
que concentran e intensifican el efecto térmico
producido por la radicación solar.
Un colector solar utiliza
la radiación solar para calentar un determinado
fluido (generalmente agua) a una cierta
temperatura. La temperatura que se puede alcanzar
depende del diseño del colector, y puede oscilar
entre 20ºC y varios millares. Según la
temperatura que puede alcanzar la instalación
hablaremos de sistemas de EST de baja,
media o alta temperatura.
A mayor temperatura, más
complejo es el diseño del colector y la
instalación en conjunto. Pero lo interesante es
que los sistemas de baja temperatura (inferior a
100ºC) son suficientes para suplir
aproximadamente dos tercios del consumo energético
para agua caliente sanitaria e industrial. Y
estos sistemas son tecnológicamente muy
sencillos, fáciles de instalar y se amortizan en
pocos años.
Las instalaciones solares
térmicas de baja temperatura son sistemas
silenciosos, limpios, sin partes móviles y con
una larga vida útil, que generan una energía
descentralizada, cerca de donde se necesita y sin
precisar infraestructuras para su transporte.
2. DESARROLLO DE
LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA EN ESPAÑA.
Aunque las aplicaciones prácticas
de la EST eran bien conocidas desde hace más de
un siglo, el interés general por este tipo de
energía no se despierta hasta la crisis energética
que comenzó en 1973. A finales de los 70 y
comienzos de los 80 se instalaron muchos millares
de metros cuadrados de colectores solares en España.
Posteriormente, el ritmo de instalación se
redujo por la bajada de los precios del petróleo.
A lo largo de los 90, los
precios del combustible vuelven a subir, al mismo
tiempo que la tecnología EST alcanza su plena
madurez, con altos niveles de calidad. Nos
encontramos en la fase de despegue definitivo de
las instalaciones solares térmicas.
La aplicación de la energía
solar térmica en España se enfrenta con una
serie de barreras o condicionantes que no han
permitido hasta ahora alcanzar todo el desarrollo
que debería haber tenido este tipo de energía.
El condicionante que más influye es el económico,
principalmente la necesidad de una inversión
inicial. Hay que tener en cuenta que realizar una
instalación de energía solar representa
adelantar el pago de la energía futura a obtener
del sistema. La recuperación de la inversión
puede llegar a requerir períodos de tiempo
relativamente largos.
3. CARACTERÍSTICAS
DE LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA: ¿CÓMO FUNCIONA?
Tras algún tiempo de
exposición al sol, una placa metálica puede
calentarse hasta llegar a quemar. La temperatura
de la placa aumentará si su color es negro, dado
que apenas refleja los rayos del sol. La placa
cede el aumento de temperatura conseguido a su
entorno: al aire y al soporte que la sujeta.
Si colocamos la placa en
el interior de una caja cubierta de vidrio, éste
deja pasar la radiación solar incidente, pero es
opaco a la radiación infrarroja que emite la
placa. El resultado es un aumento progresivo de
la temperatura en el interior de la caja.
Ya sólo falta hacer
circular un fluido por el interior de la caja
para que le sea transmitido el calor.
Habitualmente, el líquido circula en el interior
de un serpentín o un circuito de tubos, que
asegura la máxima exposición al calor generado.
Ya tenemos un colector solar.
Variando la disposición de los elementos del
colector, podemos obtener la temperatura que
deseemos.
El agua caliente obtenida
es conducida hasta donde se va a utilizar. Puede
ser directamente, como en el caso del agua de una
piscina, o bien podemos almacenarla en un depósito
acumulador para emplearla cuando sea
necesario. Variando el tipo de conducciones y de
depósitos, podemos conseguir el tipo de
instalación solar térmica que deseemos.
En general, una instalación
de baja temperatura está formada por tres partes:
- Un subsistema
de captación, formado por varios
colectores solares conectados, que capta la
energía solar.
- Un subsistema
de acumulación, formado por uno o más
depósitos de almacenamiento de agua caliente.
El acumulador adapta, en el tiempo, la
disponibilidad de energía a la demanda.
- Un subsistema
de distribución, formado por el
equipo de regulación, tuberías, bombas,
elementos de seguridad, etc., que traslada a
los puntos de consumo el agua caliente
producida.
Dentro de este esquema básico
existen muchas variaciones. Algunos sistemas
llegan incluso a producir vapor capaz de mover
una turbina que alimenta un generador de energía
eléctrica, mientras que otros llevan el agua
caliente obtenida directamente a donde se va a
usar, sin ningún sistema de almacenamiento
intermedio.
La parte principal de
estas instalaciones es el colector solar, por ser
el encargado de captar la radiación solar y
convertirla en energía calorífica. Los
diferentes tipos de colectores solares determinan
los diferentes sistemas de EST, que suelen
clasificarse en sistemas de baja, media y alta
temperatura.
Colectores de baja
temperatura:
- No utiliza ningún
dispositivo para concentrar los rayos solares.
- La temperatura del fluido a calentar está
por debajo del punto de ebullición del agua.
- Tipos:
- Colectores
no vidriados.
- Colectores de placa plana.
- Colectores de tubo de vacío.
Colectores de
media temperatura:
- Capaces de
concentrar la radiación solar en una
superficie reducida.
- La temperatura de trabajo suele variar
entre los 100 y los 400ºC.
- El tipo más habitual:
- Colectores
cilindro-parabólicos.
Colectores de alta
temperatura:
- Capaces de
concentrar la radiación solar en un solo
punto.
- La temperatura de trabajo oscila desde los
400ºC hasta más de 1000ºC.
- No se usan de modo comercial, tan solo para
investigación.
- Utiliza un campo heliostático, espejos que
siguen la trayectoria del sol automáticamente
y concentran la radiación.
- Tipos:
- Colector
de campo heliostático >1000ºC.
- Colector de espejo parabólico
900º C.
4. ¿SABÍAS QUE...?
- A lo largo del año 2000,
se instalaron en España 40.000m^2 de paneles
solares térmicos, duplicándose dicha extensión
durante el año 2001. El mayor aumento de
superficie solar se ha registrado en Andalucía y
Canarias.
- Durante el año 2001, se
instalaron en España más de 50.000m^2 de
colectores solares térmicos, un 27% más que en
el año 2000.
- El funcionamiento de los
colectores de baja temperatura podría asemejarse
en cierto modo al efecto invernadero que se
produce en el planeta.
- Arquímedes, el gran
matemático y físico griego que vivió hace más
de 2.000 años, utilizó, al parecer, la energía
solar térmica como arma. Según varios
escritores antiguos, entre ellos Plutarco y
Antemio de Tralles, reflejó los rayos del sol
sobre la flota romana, cuando ésta se dirigía
contra su ciudad natal de Siracusa, y la incendió.
- Existe un tipo especial
de colector parabólico de alta temperatura
llamado cocina solar, que
concentra los rayos del sol en el foco de un
reflector, en el que se pueden colocar
recipientes de cocina.
