Energía Solar ACS

Calentar  Agua con Energía Solar

INTRODUCCIÓN ENERGÍA SOLAR

Energía Solar Térmica

A modo de introducción a la energía solar, y como respuesta a alguna consulta realizada, van estas breves explicaciones.

El sol está emitiendo constantemente energía, si bien nos llega solamente de día, con variaciones en función de la estación del año en que nos encontremos (días más largos en verano) así como por la mayor o menor presencia de nubes. Como veremos esto influirá en como utilicemos esta energía y en el diseño de la instalación solar.

Separando formas de aprovechar la energía solar de forma indirecta (de origen solar pero transformada por procesos naturales) como los combustibles fósiles no renovables o combustibles sí renovables (biomasa) y el viento, la energía solar es la aprovechada directamente de la recibida del sol.

Los sistemas más simples son los pasivos, como la arquitectura bioclimática o los invernaderos.

Dentro de los activos tenemos una división entre térmicos (captan el calor) y los que producen electricidad directamente mediante paneles solares fotovoltaicos. Nos vamos a centrar en la energía solar térmica.

Dependiendo de a que temperatura necesitemos aprovechar esa energía, tenemos sistemas solares de alta, media y baja temperatura.

Sistemas de alta temperatura: se utilizan principalmente para generar electricidad mediante las centrales termosolares. Por medio de espejos (llamados heliostatos) o con colectores cilindro parabólicos se consigue concentrar los rayos solares, produciéndose vapor. A partir de aquí funcionan como cualquier central térmica.

Un ejemplo de una central termosolar con acumulación.

En media temperatura: (superior a 100 ºC) se requiere también concentrar la energía que llega del sol, pero en menor medida. Su uso es en procesos industriales, como la industria conservera. Es el terreno ideal de los colectores cilindro parabólicos.

Baja temperatura: en este caso no se requiere concentrar los rayos del sol; lo que supone la gran ventaja de no tener que mover los espejos. La gran mayoría de las instalaciones solares térmicas pertenecen a este grupo. La energía es captada mediante colectores, clasificándose estos en tres familias: tubos de vacío, placa plana y especiales para piscina.

Vamos ahora al uso de la energía solar a baja temperatura.

Las principales demandas energéticas de una vivienda son la calefacción y calentar agua (lo que se conoce como Agua Caliente Sanitaria, ACS). La diferencia radica en que calefacción necesitamos una parte del año, precisamente cuando menos energía solar recibimos.

CALEFACCIÓN: Como se ha dicho, coincide la demanda con la época de menor energía recibida. Otra dificultad sería pretender usar radiadores, pues si estos no se sobredimensionan necesitan agua por encima de 65 ºC, y por encima de esta temperatura baja el rendimiento de la instalación solar. Caso distinto es con suelo radiante.

Siempre hay que tener en cuenta que la mejor opción de climatización consiste en aislar el edificio. En duros climas centro europeos se están construyendo casas que no necesitan calefacción, es lo que se conoce como Passivhaus. 

ACS: Por ser bastante constate la demanda energética, es la aplicación más rentable de la energía solar. Tal es así que en España la normativa, el Código Técnico de la Edificación (CTE) obliga para nuevos edificios y rehabilitación a cubrir una parte de esta necesidad mediante energía solar. En función del edificio y el clima exige unos mínimos de contribución solar. Habrá ciertos días en que necesitaremos una energía auxiliar (gas,electricidad... en días de invierno muy cubiertos). De esta manera rentabilizamos la instalación y garantizamos que siempre tendremos agua caliente.

(CTE nueva HE 4  2013)

ZONA CLIMÁTICA	I	II	III	IV	V
IRRADIACIÓN MEDIA DIARIA (KWh/m2)	< 3,8	3,8 – 4,2	4,2 – 4,6	4,6 – 5,0	> 5,0

(Fuente INM)

Sabiendo el tipo de uso, numero de usuarios y zona, se calcula la contribución media anual que tendrá que aportar la energía solar.

EJEMPLO

Supongamos una vivienda para seis personas en Madrid.

El punto 4.1 de la citada normativa (CTE HE 4) nos indica que para vivienda se estime 28 litros diarios para cada persona.

28 x 6 = 168 L

Obviamente 168 L se encuentra entre 50 y 50.000 L en tabla 2.1

Al estar en Madrid, zona IV del mapa. Por tanto como mínimo el 50 % de la energía que usemos para calentar agua ha de ser energía solar (en CTE anterior era 60%).

Calentar agua con el sol ¡y sin problemas!

(ver entrada “INTRODUCCIÓN ENERGÍA SOLAR”)

O de como preparar Agua Caliente Sanitaria (ACS) con energía solar Fotovoltaica (FV).

Esto que es muy sencillo, hace poco tiempo hubiese sido una locura ¿qué ha pasado?

?

La evolución tecnológica y la producción en gran escala han abaratado de una manera espectacular el precio del panel solar o módulo fotovoltaico. Aquí se puede ver la evolución del precio de las células del panel solar. (fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Panel_fotovoltaico)

¿Qué ventajas aporta la FV respecto al colector solar?

Sencillez. Los principales inconvenientes de una instalación solar con colectores son:

• Sobrecalentamiento (verano, falta de consumo, fallo eléctrico).
• Necesidad de anticongelante u otro sistema en climas con heladas. Esto supone un gran problema en caso de una fuga.

Todos estos problemas NO los tenemos con la generación fotovoltaica; además nos evitamos el inconveniente de tener que llevar dos tuberías. Resultando una instalación totalmente segura y recomendable, mucho más adecuada en un entorno donde no hay un mantenimiento constante*. Máxime en climas fríos por evitar el anticongelante y porque los módulos FV rinden más con frío.

También se puede añadir un menor peso en la cubierta, y un funcionamiento excelente los días de alternancia de nubes y claros.

¿Inconvenientes?

El único inconveniente es la necesidad de más superficie donde instalar las placas; siendo necesario no tener sombras.

De forma orientativa:

Nº de usuarios	Paneles (1,6 m²)
2	3
4	6
6	8

* Para una instalación muy grande (hospitales...) sí sigue siendo ventajoso los colectores térmicos, por necesidades de espacio y por disponer de personal de mantenimiento.

¿Perspectiva de futuro?

Es muy posible que por fin en España*, algún día tengamos la posibilidad de intercambiar electricidad con la compañía suministradora, es lo que se conoce como BALANCE NETO.Cuando esto ocurra, con tan solo añadir un equipo, podremos aprovechar los excedentes de nuestra instalación solar ¡Aparte de calentar agua autoproducimos electricidad, consiguiendo un importante ahorro!

* Países con balance neto: Alemania, Brasil, Bélgica, Costa Rica, Dinamarca, EEUU, Francia, Italia, Japón, México, Panamá, Portugal, Puerto Rico...