Calor solar
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Calor solar. La energía solar térmica es indispensable en una amplia gama de actividades tanto domésticas como industriales y usualmente se utiliza transfiriendo el calor a un fluido.
Cuando se habla de la energía solar térmica o calor solar se hace referencia a los colectores solares. Estos se utilizan primordialmente para la producción de agua caliente sanitaria en las viviendas. Hay que diferenciarla de los paneles fotovoltaicos, que son aquellos con la capacidad de generar electricidad a través de la energía solar fotovoltaica.
Sumario
Historia de la energía solar térmica o calor solar
Para conocer la energía solar térmica o calor solar, debemos remontarnos a civilizaciones muy antiguas. El calor de los rayos del sol se ha venido utilizando durante muchos siglos con diferentes finalidades. No obstante, las técnicas han ido evolucionando hasta llegar a los sistemas de aprovechamiento de la energía solar que conocemos hoy día.
Ya en el Imperio Romano comenzaron a construirse viviendas con vidrio e invernaderos para poder aprovechar el calor solar. Sin embargo, fue en 1767 cuando su uso cambia. El científico de origen suizo Horace Bénédict De Saussare inventó el heliotermómetro, que permitía medir la radiación solar. Con el paso del tiempo evolucionó hasta las herramientas actuales.
Sin darse cuenta, había sido capaz de crear el primer colector solar de la historia, con una importante repercusión en la energía solar térmica a baja temperatura. Su colector solar consistía en una especie de caja caliente fabricada con madera y cristal, que permitía atrapar el calor solar. A partir de ahí surgieron los calentadores solares de agua con placas planas. Estas han servido para proporcionar agua caliente sanitaria a millones de personas por todo el planeta.
Beneficios de la energía solar térmica como opción de calefacción
Como probablemente ya sabemos, la energía solar térmica o calor solar tiene una importante cantidad de beneficios. Todos ellos relacionados principalmente con el ahorro energético y la protección del medio ambiente. En primer lugar, la energía del sol es autónoma y totalmente descentralizada, por lo que podemos utilizarla de manera gratuita para abastecernos. Además, se trata de una fuente inagotable de energía. Porque aunque se trata de una bola de fuego que algún día se apagará, los expertos cuentan que aún no ha llegado al 50% de su vida, que ronda ya varios millones de años.
Además de esto, es una energía que reduce la emisión de los gases tóxicos de efecto invernadero. Estos son los responsables del calentamiento global. Al tratarse de energía limpia, no es contaminante, por lo que no contribuye con la destrucción progresiva del medio ambiente. Al abastecernos de esta energía gratuita, que es el calor solar, reducimos el consumo energético en nuestra vivienda hasta en un 50%.
Dado el buen rendimiento de estas instalaciones, es posible también recuperar la inversión inicial en el medio plazo. Por último, las instalaciones de energía solar térmica o calor solar cuentan en la actualidad con importantes subvenciones. Podemos ahorrar hasta el 40% en la instalación de estas; un dato que las convierte en una opción altamente atractiva.
Tipos de circuitos
En lo que respecta a la distribución del calor solar, existen diferentes variantes en función de las condiciones climáticas de cada zona. Suelen utilizarse principalmente los de circuito cerrado. Estos incluyen dos circuitos separados; en uno circula un líquido que transmite calor al agua, y por el otro es por donde se almacena el agua a calentar sin mezclarse con el líquido. Dentro de este sistema encontramos los termosifones o la circulación forzada.
La circulación forzada es la más común en aquellas zonas muy frías. Esta tecnología se basa en una bomba de impulsión que interrumpe la transferencia de calor cuando el agua no está más caliente que la del depósito. Necesitan utilizar la corriente eléctrica para funcionar.
Los circuitos cerrados con termosifones no utilizan bombas de impulsión. Aprovechan la circulación del agua caliente, que por diferencia de temperatura sube, desplazando a la fría. Por este motivo, se utilizan en lugares donde ni siquiera hay corriente eléctrica. Están recomendadas para los climas cálidos o para las instalaciones solares de pequeño tamaño.
Sistemas de almacenamiento y de apoyo
Si queremos aprovechar al máximo el calor solar, necesitamos contar con algún sistema de almacenamiento del mismo. Así, en los días de más horas de sol, podremos recoger toda la energía solar y guardarla para otro momento en el que los rayos solares sean menores. Esta se almacena en acumuladores o interacumuladores.
Los primeros son aquellos que acumulan agua caliente, y necesitan un sistema externo para el intercambio. Los interacumuladores pueden acumular agua pero también son capaces de calentarla. Para ello cuentan con un intercambiador interno. El tamaño del depósito dependerá de las necesidades de agua caliente sanitaria que se tengan.
Los sistemas de apoyo son aquellos que se utilizan cuando existen limitaciones energéticas con el calor solar. Esto es, los días o las temporadas en las que la radiación no es suficiente para abastecer al sistema, o bien el consumo es mayor al normal. Es posible utilizar sistemas basados en la electricidad, el gas o el gasoil.
La energía solar térmica se utiliza principalmente para el calentamiento del agua, ya sea en las viviendas con el agua caliente sanitaria, piscinas, refrigeración o también para calefacción cuando es a baja temperatura. Este sería el caso del suelo radiante o los emisores térmicos.
Calor solar para usarlo o almacernarlo
“La elevada eficiencia de este sistema en la cosecha de energía se debe, en parte, a su capacidad de capturar todo el espectro de la luz solar, parte de la cual es para su uso inmediato. Mientras, el resto es convertido en energía molecular y almacenada para su utilización posterior”, explica el profesor Hadi Ghasemi.
En el dispositivo utilizan como material de almacenamiento molecular un compuesto orgánico denominado norbornadieno-cuadriciclano (NBD-QC) que tiene unas características físicas excepcionales y que se mantiene estable almacenando energía durante largos períodos, según los investigadores.
Ghasemi señala que “la eficiencia, el rendimiento y las temperaturas de operación de este sistema de cosecha y almacenamiento de energía solar térmica de espectro completo, podría optimizarse en el futuro utilizando diferentes materiales”.
Por su parte Lee señala que la energía solar se almacena en forma molecular en lugar de en forma de calor y, “al tratarse de un sistema integrado, es decir que sus componentes se alojan en un único soporte, se reducen las pérdidas térmicas ya que no hay necesidad de transportar la energía almacenada a través de tuberías”.
“Durante el día, la energía termosolar se puede cosechar a temperaturas de hasta 120 grados centígrados. De noche, el material NBD-QC permite efectuar un proceso de conversión molecular que da como resultado que la energía almacenada produzca energía térmica a una temperatura más alta que la que se alcanza durante el día”, según Lee.
“Este proceso aumenta la cantidad de energía disponible, incluso cuando el sol no brilla”, según Lee ,quien también es investigador principal del Centro de Superconductividad de Texas, de la UH.
