Sistema de Energía Solar

Fuente: Editado en Terra.org | vier.04.09

Los sistemas de energía solar térmica utilizan los rayos solares para obtener agua caliente. Unas placas especiales, denominadas colectores, concentran y acumulan el calor del Sol, y lo transmiten a un fluido que queremos calentar. Este fluido puede ser bien el agua potable de la casa o bien el sistema hidráulico de calefacción de la vivienda.
En cuanto a la generación de agua caliente para usos sanitarios, hay dos tipos de instalaciones: 

•    las de circuito abierto, donde el agua de consumo pasa directamente por los colectores solares. Este sistema reduce costos y es más eficiente (energéticamente hablando), pero presenta problemas en zonas con temperaturas por debajo del punto de congelación del agua, así como en zonas con alta concentración de sales que acaban obstruyendo los paneles. Los inconvenientes son la dificultad para emplear materiales que no contaminen el agua, el riesgo de vaporización y congelación, el funcionamiento a la presión de la red con peligro en los colectores, el no poder emplear anticongelante, el mayor riesgo de corrosión (aire en el agua), las posibles incrustaciones calcáreas. También están sometidos más restricciones legales.

•    las de circuito cerrado, donde el agua de consumo no pasa directamente por los colectores solares. Este sistema es el más común. Se utiliza un líquido anticongelante que atraviesa los tubos dentro de los colectores y se calienta por la acción de la radiación solar. El líquido caliente atraviesa el circuito hidráulico primario hasta llegar al acumulador, en el interior del cual se produce un intercambio de calor entre el circuito primario y el secundario, es decir, entre el líquido anticongelante calentado en las placas solares y el agua que vamos a usar nosotros. En caso de que el agua contenida en el acumulador no alcance la temperatura de uso deseada, entra en funcionamiento automáticamente el sistema auxiliar - caldera o resistencia eléctrica - que se encarga de generar el calor complementario. Todo el proceso es automático y vigilado por el sistema de control.

Los sistemas también pueden clasificarse en función del tipo de circulación del fluido. Así, la circulación del fluido se consigue por:

•    Circulación natural, es el caso de un sistema termosifónico En este caso el depósito debe colocarse en un nivel superior a los colectores para permitir la convección por diferencia de temperatura. Para facilitar el movimiento del agua tiene que haber una diferencia suficiente de temperatura entre el colector y el acumulador y una altura entre el acumulador y los colectores mayor de 30 centímetros. Para evitar el riesgo de temperaturas elevadas en el depósito este se diseña con volúmenes mayores de 70 l/m2 de colector. 
Los factores positivos de este sistema son de carácter económico y de simplicidad de instalación, porque los equipos termosifónicos no consumen energía eléctrica, ya que funcionan sin bomba. Esta característica ayuda a disminuir el consumo energético de la vivienda y convierte a los equipos en autónomos que siguen funcionando aunque el sistema eléctrico falle. El hecho de ser autónomo hace muy atractiva su aplicación en aquellos lugares remotos donde no llega la red eléctrica. 
Los factores negativos son de carácter estético y de resistencia del tejado, porque el depósito tiene que estar encima de los paneles.
La circulación natural reduce también un poco el rendimiento del sistema solar .

•    Circulación forzada, es el caso de un sistema con electrocirculador Esta instalación evita los defectos propios de los sistemas de circulación natural. Como inconvenientes se encuentran las necesidades de energía eléctrica y de regulación y control de la circulación. Cuando el intercambiador está a una altura inferior a los colectores, el electrocirculador es imprescindible. Hay que incluir además una válvula antirretorno para evitar el posible efecto termosifónico nocturno. 
Los factores positivos de este sistema son de carácter estético y de rendimiento del sistema. Es posible colocar el acumulador en el interior de la vivienda, y entonces el tejado no tiene que soportar el peso del acumulador (que puede ser de hasta 300 - 500 Kg. ). La circulación forzada ofrece un rendimiento superior al de un sistema de circulación natural, porque el fluido anticongelante circula de manera más rápida que el agua.
Los factores negativos son de carácter económico y de gestión del sistema: la inversión inicial es más alta y también el sistema utiliza energía para el funcionamiento de la bomba. Sin embargo, este uso de energía va a ser compensado por una mayor producción de agua caliente en comparación con el sistema precedente.

Especialmente populares son los equipos domésticos compactos, compuestos típicamente por un depósito de unos 150 litros de capacidad y dos colectores de aproximadamente 1 metro cuadrado cada uno. Estos equipos, disponibles tanto con circuito abierto como cerrado, pueden suministrar el 90% de las necesidades de agua caliente anual para una familia de 4 personas, dependiendo de la radiación y el uso de agua que se realice. 
Cualquiera de estos sistemas de energía solar térmica doméstica evita la emisión de hasta 4.5 toneladas de emisiones de gases nocivos para la atmósfera. El tiempo aproximado de retorno energético (tiempo necesario para ahorrar la energía empleada en fabricar el aparato) es de un año y medio aproximadamente.