El documento presenta información básica de la energia solar termica

1. ENERGIATERMICA SOLAR
UNIDAD 3
DESARROLLO SUSTENTABLE

2. Energía solar térmica
 La energía solar térmica consiste en el aprovechamiento de la energía procedente
del Sol para transferirla a un medio portador de calor, generalmente agua o aire.
 Entre las distintas aplicaciones de la energía solar térmica existe la posibilidad de
generar energía eléctrica. La tecnología actual permite calentar agua con
la radiación solar hasta producir vapor y posteriormente obtener energía eléctrica.
 Los colectores de energía solar térmica se clasifican como colectores de baja,
media y alta temperatura dependiendo de su forma de trabajar.
 Colectores de baja temperatura. Proveen calor útil a temperaturas menores de
65 °C.
 Colectores de temperatura media. Son los dispositivos que concentran
la radiación solar para entregar calor útil a mayor temperatura, usualmente entre
los 100 y 300 °C.
 Colectores de alta temperatura. Trabajan a temperaturas superiores a los
500ºC. Se usan para la generación de energía eléctrica.

3. Sistemas que forman una instalación de energía
solar térmica
El esquema básico de una instalación de energía solar
térmica es el siguiente:

4. Sistema de captación de radiación solar
 Una instalación solar térmica está formada por varios sistemas:
 El sistema de captación de radiación solar está formado por captadores solares
conectados entre sí. Su misión es captar la energía solar para transformarla
en energía térmica, aumentando la temperatura de fluido que circula por la
instalación.
 Existen una gran cantidad de sistemas de captación de la radiación solar. La elección
de un sistema u otro dependerá principalmente de si se trata de instalaciones térmicas
solares de baja, media o alta temperatura.
 Entre los distintos sistemas de captación solar destacamos:
 Captador solar plano. Se trata del captador solar más extendido, se pueden obtener
aumentos de temperatura de 60 °C a un coste reducido. Se utiliza en plantas solares
térmicas de baja temperatura.
 Captadores solares térmicos no vidriados. Es frecuente, por ejemplo, para
calentar el agua de piscinas. El aumento de temperatura es bajo, en torno a 30 °C.
Son más económicos que los captadores solares planos.

5.  Captadores solares de vacío. Consisten en tubos de metal que
recubren el tubo metálico que contiene el fluido de trabajo dejando
entre ambos una cámara que actúa como aislante. Tienen un
rendimiento muy elevado, pero su costo también es elevado.
 Captadores solares con sistemas de concentración de la
radiación. Se utilizan para instalaciones que requieren
temperaturas más elevadas. Se utilizan paneles en formas
parabólicas o semi-cilíndricas.
 Captadores solares térmicos con sistemas de seguimiento
de la posición del Sol. Su posición va variando al largo del día
para mantener una posición perpendicular a la radiación solar
recibida

6. Sistema de acumulación de la energía solar térmica
 El sistema de acumulación de energía térmica está formado por uno o más depósitos de
agua caliente. La dimensión de los depósitos de almacenamiento deberá ser proporcional
al consumo estimado y debe cubrir la demanda de agua caliente de uno o dos días.
Consiste en almacenar la energía calorífica en un
depósito de acumulación para su posterior utilización. El
agua caliente obtenida mediante el sistema de
captación, es conducida hasta el sitio donde se va a
utilizar. Puede ser directamente, como es el caso del
calentamiento del agua de una piscina. En aplicaciones
de agua caliente sanitaria o calefacción la demanda no
siempre coincide con el momento en el que hay
suficiente radiación, por tanto si se quiere aprovechar al
máximo las horas de Sol será necesario acumular
la energía térmica en aquellos momentos del día en que
esto sea posible y utilizarla cuando se produzca la
demanda.

7. Sistema de distribución de la energía solar térmica
 Una vez que los captadores solares han calentado el medio
portador de calor (agua o aire) aumentando su energía térmica,
podemos trasladar esta energía térmica a otras fuentes más
frías las cuales queramos calentar.
 En este sistema se engloban todos los elementos destinados a la
distribución del medio portador de calor y acondicionamiento a
consumo: control, tuberías y conducciones, vasos de expansión,
bombas, purgadores, válvulas, etc. También forma parte de este
sistema el sistema de apoyo basado en energías convencionales
(eléctricos, caldera de gas o gasóleo), necesarios para prevenir
las posibles faltas derivadas de la ausencia de radiación solar y
hacer frente a los picos de demanda.

8. Sistemas convencionales de apoyo energético
 Las instalaciones de energía solar térmica necesitan sistemas de apoyo
convencionales en previsión a la falta de radiación solar o a un
consumo superior al dimensionado (gasóleo, gas o electricidad). En la
mayoría de los casos tanto en instalaciones en viviendas unifamiliares,
como en edificios de viviendas, las instalaciones solares se diseñan
para proporcionar a las viviendas entre el 60-80 % del agua caliente
demandada, aunque en zonas con gran insolación a lo largo del año, el
porcentaje de aporte suele ser superior.
 En los meses de más baja radiación (enero, febrero, noviembre y
diciembre) no se llega a cubrir el 60 % de las necesidades de energía,
mientras que en los meses de verano se alcanza prácticamente el 100
% de las mismas. Así, el objetivo con el que se diseñan las
instalaciones solares térmicas es cubrir un mínimo de un 60 % de las
necesidades energéticas anuales dependiendo de la zona geográfica.

9.  Pretender cubrir por encima de un 60 % o 70 % anual de energía
solar térmica requeriría colocar un campo solar muy grande, por lo
que resultaría un costo sumamente elevado que no se llegaría a
amortizar nunca, además de provocar en los meses de
mayor radiación solar, como son los de verano, un excedente de
producción que no se podría utilizar y que provocaría problemas de
sobrecalentamiento en toda la instalación.
 Por este motivo las instalaciones que mejor funcionan y antes se
rentabilizan son las que necesitan agua caliente sanitaria para todo
el año, calefacción (mejor por suelo radiante) para invierno y
cuentan con piscina para verano o incluso todo el año.


10. Aspectos económicos y sociales de una instalación de
energía solar térmica
 La inversión inicial de un sistema de energía solar térmica será mayor frente a
un sistema de suministro energético convencional. Por otra parte, el su coste
de funcionamiento durante los más de 25 de años de vida de la instalación
solar térmica será irrelevante comparado con el de la compra de combustible
o energía eléctrica, reparaciones, mantenimiento, etc. asociado al sistema
energético convencional.
 La instalación de energía solar térmica resulta económicamente más
ventajosa económicamente, ya que toda la energía que obtengamos del Sol
con los captadores solares térmicos, será energía que nos la ahorraremos de
producir (quemando combustible en una caldera) o de consumir (de la red
eléctrica de distribución). Una instalación de energía solar térmica acaba
rentabilizándose a lo largo de los años, ya que el ahorro energético que
produce se materializa en ahorro económico, el cual permite acabar
amortizando el coste de la instalación. Esta amortización puede oscilar entre
los 5 y 12 años dependiendo del tamaño de la instalación, de las ayudas
obtenidas a fondo perdido, del lugar donde se instale (mayor o
menor radiación solar) y de las necesidades mayores o menores del usuario.

11.  En el caso de colocar estas instalaciones solares térmicas en viviendas de nueva
construcción o rehabilitación, la amortización se puede considerar instantánea, ya
que el incremento que representa en el precio total de la vivienda es muy
pequeño; el importe que se paga por ese mayor costo en un préstamo hipotecario
cada año es inferior al importe en pesos que supone el menor gasto de gas o
gasóleo.
 Destacamos las principales ventajas que nos aporta un sistema solar térmico:
 Ventajas económicas, pues para unas mismas necesidades el sistema convencional precisará consumir
menos combustible, lo que representará para el usuario un menor gasto anual. Además, la energía
solar es independiente del combustible convencional y su abastecimiento, dado que es compatible
con cualquier sistema convencional e independiente de la variación del precio de compra del
combustible.
 Ventajas medioambientales, puesto que la generación de energía con sistemas convencionales posee
unos costes ambientales muy importantes (emisiones de CO2, cambio climático, vertidos, residuos
nucleares, lluvia ácida, etc.) en relación con los sistemas solares. Como término medio, un
m2 de captador solar térmico es capaz de evitar cada año la emisión a la atmósfera de una tonelada de
CO2.
 Fácil mantenimiento. La vida útil de las instalaciones solares térmicas es superiores a 25 años y el
mantenimiento que requiere, si bien es necesario hacer, es de mucha menor entidad que en el caso de
los sistemas convencionales.

12.  Sin embargo, la instalación de sistemas térmicos presenta un
inconveniente: se precisa la instalación del mismo sistema
convencional que el que resultaría si no se instalasen
los captadores solares, y a veces resulta problemático su montaje
en edificios existentes como consecuencia de su falta de previsión
a nivel de proyecto.

13. Central solar térmica

14.  Una central térmica solar o central termosolar es una instalación
industrial en la que se aprovecha la radiación solar para
generar electricidad. La radiación solar se utiliza para calentar un
fluido. Mediante fluido, aprovechando las leyes de
la termodinámica se produce la potencia necesaria para mover un
alternador para generación de energía eléctrica como en una
central termoeléctrica clásica.

15. Funcionamiento de una central solar térmica
 El funcionamiento de una central solar térmica se basa en la obtención de calor de
la radiación solar y transferirla a un medio portador de calor. Este portado de calor,
generalmente es agua.
 Para conseguir elevar la temperatura del agua a los altos niveles deseados se debe
concentrar la máxima radiación solar en un punto. De este modo se pueden obtener
temperaturas de 300ºC a 1000ºC. Como mayor sea la temperatura mayor será el
rendimiento termodinámico de la central solar térmica.
 La captación y concentración de los rayos solares se hacen por medio de espejos con
orientación automática que apuntan a una torre central donde se calienta el fluido, o con
mecanismos más pequeños de geometría parabólica. El conjunto de la superficie
reflectante y su dispositivo de orientación se denomina heliostato.
 Existen varios fluidos y ciclos termodinámicos utilizados en las configuraciones
experimentales. Los ciclos utilizados van desde el ciclo Rankine, (utilizado en centrales
nucleares, centrales térmicas de carbón) hasta el ciclo Brayton (centrales de gas
natural). También se ha realizado muchas otras variedades como el motor de Stirling.
Los ciclos más utilizados son los que combinan la energía termosolar con el gas natural.

16. Ventajas y desventajas de la energía solar
 Cuando hablamos de fuentes de energía la
mayoría de gente se muestra posicionada en
favor o en contra de un determinado tipo
(energía solar, energía nuclear, energía
eólica.. etc.) con argumentos de todo tipo
(eficiencia energética, contaminación,
seguridad, coste...).
 Por ello, intentaremos analizar las ventajas y
desventajas de la energía solar del modo más
objetivo posible para que te sirva para crear
tu propia opinión.

17. Ventajas de la energía solar
 Fuente de energía inagotable
 La ventaja más destacable de la energía solar es que se trata de una energía
renovable, por lo que se considera inagotable. Este tipo de energía proviene
del Sol por lo que no se agotará mientras no se agote el Sol.
 La energía que emite el Sol no es inagotable, pero se sabe estima que le
queda una vida de 5.000 millones de años. Por eso motivo se considera la
energía solar inagotable.
 Contaminación y medio ambiente
 Des del punto de vista de la contaminación distinguimos dos momentos:
 Durante la fabricación de los equipos. En este proceso la contaminación no es
inexistente pero es reducida y controlable.
 Durante la producción de energía solar. En funcionamiento las instalaciones
solares térmicas y fotovoltaicas no generan ningún tipo de contaminación
medio ambiental.

18. Mas ventajas
 Mantenimiento y coste de las instalaciones
 Las instalaciones solares no requieren un gran mantenimiento, los costes en mantenimiento son mínimos.
Los paneles solares cada día son más fuertes y su costo está disminuyendo con el tiempo. Esto permite que
la energía solar sea económicamente una solución cada vez más viable.
 Dentro de los distintos tipos de instalaciones solares destacamos la instalaciones de energía solar
térmica por lo que se refiere a su bajo coste de inversión. Este tipo de instalaciones generalmente se
emplean para calentar agua y utilizarla como agua caliente sanitaria o calefacción.
 Accesibilidad energética
 Opinión pública

19. Desventajas de la energía solar
 Eficiencia energética
 Un panel solar consume una gran cantidad de energía para ser fabricado. La energía
para la fabricación de un panel solar puede ser mayor que la potencia generada por él a
lo largo de su vida útil.
 Coste económico comparado con otras fuentes de energía
 Los precios son muy altos en comparación con otras fuentes de energía. Especialmente
a lo que se refiere a la energía solar fotovoltaica.
 Dependencia climatológica
 Existe una variación en las cantidades producidas de acuerdo con la situación del tiempo
(lluvia, nieve) que dificultan la previsión energética.
 Se requiere una fuente energética alternativa o el uso de baterías para los días que las
condiciones atmosféricas no sean buenas o por la noche.
 Horario solar
 Almacenamiento de la energía

20. BIBLIOGRAFIA
 https://solar-energia.net/preguntas-frecuentes