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El uso
del calor solar
El corazón del colector solar es el elemento
que absorbe energía y la transforma en
calor, y esta compuesto por varios tubos
metálicos (o de otro material) colocados uno
al lado del otro.
El fluido que absorbe el calor pasa a través
de una tubería que está conectada a los
elementos de absorción.
Los elementos de absorción generalmente son
de aluminio o cobre.
En algunos casos, los colectores y el
almacenamiento se encuentran unidos en un
reservorio. Esto permite prescindir de
bombas o reguladores de circulación, ya que
el agua potable es calentada y almacenada en
el reservorio.
Superficies de
absorción de alta eficiencia
Los elementos de absorción son siempre
negros o de color oscuro, ya que las
superficies oscuras poseen una gran
capacidad de absorción de radiación. El
nivel de absorción indica la cantidad de
pequeñas ondas de radiación solar que están
siendo absorbidas, y por lo tanto, la
cantidad de radiación que no esta siendo
reflejada.
Cuando el elemento de absorción se encuentra
a una temperatura superior a la del
ambiente, pierde una gran parte de la
energía acumulada a través de la emisión de
“rayos de calor” de onda larga. La relación
entre la energía que absorbe y el calor
emitido se indica con el nivel de emisión.
Con el propósito de reducir la energía que
se pierde en el proceso de emisión de calor,
los elementos de absorción más eficientes
poseen un revestimiento selectivo en sus
superficies.
Este revestimiento permite la conversión de
una alta proporción de la radiación solar en
calor y, simultáneamente, reduce la emisión
de calor.
Los revestimientos comúnmente utilizados
permiten un nivel de absorción superior al
90%.
Las pinturas solares, que pueden ser
aplicadas mecánicamente (ya sea con pinceles
o aerosoles), son poco selectivos, ya que
tienen un alto nivel de emisión.
Los recubrimientos selectivos aplicados
galvánicamente incluyen cromo negro, niquel
negro, aluminio y óxido de niquel.
Recientemente, se ha comenzado a utilizar,
una capa de óxido de nitrito de titanio, que
se aplica a través de un proceso de
vaporizado al vacío.
Este tipo de revestimiento se destaca no
sólo por sus muy bajos índices de emisiones,
sino también, debido a que su producción
está libre de emisiones de CO2 y es de alta
eficiencia energética.
Colectores de
tubos al vacío
En este tipo de colectores al vacío, el
elemento de absorción se encuentra dentro en
un tubo de vidrio al vacío, a prueba de
presión. El fluido de transferencia de calor
fluye a través de un tubo en U, o en
contracorriente en un sistema denominado,
tubo-dentro-de-tubo.
Varios tubos interconectados en serie, o
tubos conectados entre sí a través de un
múltiple, conforman el colector solar.
Los tubos deben estar en un ángulo
determinado respecto de la horizontal, a fin
de obtener incidencia perpendicular de la
energía solar.
Hay dos tipos de conexión entre el colector
solar y el sistema de circulación. O bien el
intercambiador de calor se extiende
directamente en el múltiple ( "conexión
húmeda"), o está conectado a este mediante
un material conductor de calor (“conexión
seca").
La "conexión
seca" permite cambiar los tubos sin
necesidad de vaciar todo el sistema de su
fluido.
Los tubos al vacío ofrecen la ventaja de
trabajar en forma eficiente con altas
temperaturas de absorción y muy baja
radiación. Las altas temperaturas obtenidas
permiten su utilización en aplicaciones
tales como calefacción por agua caliente,
producción de vapor, y aire acondicionado.
ENERGÍA SOLAR PARA CALEFACCIÓN Y AGUA
CALIENTE
El sol nos proporciona diariamente enormes
cantidades de energía que supera 80 veces la
cantidad primaria de energía que se consume,
por ejemplo, en Argentina o Alemania.
Esta fuente de energía es virtualmente
inagotable y está a nuestra disposición para
los próximos millones de años.
Los combustibles fósiles tales como carbón,
petróleo o gas, por el contrario, son
limitados y su obtención es cada vez más
costosa, por lo que no podemos seguir
usándolos de manera indiscriminada. Por
esto, el sol se presenta, sin duda, como la
fuente de energía más conveniente.
Calentamiento
de agua con el sol
El calentamiento de agua para uso doméstico
resulta ser una de las mejores aplicaciones
de la generación de calor usando energía
solar, ya que la cantidad de agua caliente
que se usa en una casa es casi constante
durante todo el año. Por lo tanto, hay una
mejor relación entre la demanda de agua
caliente y la energía obtenida desde el sol,
que en el caso de agua para calefacción.
No es lógico esperar que el sol nos
proporcione el 100% de la energía necesaria
para calentar agua, durante todo el año y en
cualquier condición climática.
La energía
solar permitirá disminuir drásticamente el
consumo de energía convencional para
calentar agua.
En la latitud de Buenos Aires, un sistema
solar adecuadamente dimensionado puede
proveer hasta el 75% de la energía necesaria
para obtener agua caliente.
En verano, toda el agua caliente que se
necesite se obtendrá a partir del calor
proporcionado por el sol, por lo que los
sistemas
convencionales de calentamiento de agua
(auxiliares para asegurar la provisión de
agua caliente) pueden apagarse por completo.
El ahorro de energía puede ser aún mayor si
se utilizan lavarropas y lavavajillas con
entrada independiente de agua caliente, pues
de esa forma se minimiza el consumo de
energía de esos aparatos.
Los sistemas solares de calentamiento de
agua se caracterizan por tener una
tecnología simple, que sin embargo es
tecnológicamente sofisticada.
¿Cómo funciona
un sistema de calentamiento solar?
El corazón de un sistema de calentamiento
solar es el colector.
Un controlador electrónico maneja
automáticamente a todo el sistema. Cuando la
temperatura en el colector supera la
temperatura del agua del tanque, el
controlador acciona una bomba de circulación
que provoca que el líquido transporte el
calor recibido en el colector y lo entregue
al agua del tanque.
El calefactor
convencional eléctrico auxiliar manejado por
el controlador del sistema solar, garantiza
que habrá suficiente agua caliente
disponible aun en caso de poco sol.
El sistema de agua caliente solar puede
integrarse fácilmente en cualquier
construcción, sin inconvenientes.
Por lo tanto, un sistema solar de
calentamiento de agua, con una duración 20
años mayor que una caldera, es una solución
complementaria ideal respecto de las
tecnologías convencionales de calefacción.
PROTECCIÓN EFICIENTE DEL MEDIO AMBIENTE
Con la instalación de un sistema de agua
caliente solar, se contribuye activamente a
disminuir las emisiones contaminantes de CO².
Un sistema de calefacción solar tiene un
balance ecológico altamente positivo
respecto de sistemas convencionales de
calefacción.
Para evitar emisiones de CO2 excesivas, se
recomienda instalar un sistema solar en
reemplazo de los sistemas convencionales,
reduciendo las emisiones a menos de la
mitad.
En comparación con esto, los sistemas
convencionales de calentamiento tienen una
vida útil mucho menor, un rendimiento más
pobre y un mantenimiento mayor.
¿Son los sistemas solares demasiado
costosos?
El periodo de amortización de un sistema
solar (el tiempo hasta que el ahorro
producto de la energía capturada del sol
iguala el costo del sistema) en un sistema
de calefacción solar, depende de los costos
de la energía que se reemplaza.
En Argentina, fuera de los grandes centros
urbanos (donde el gas y la electricidad
tienen precios subvencionados), el sistema
se amortiza en 15 meses.
A menudo, el argumento expuesto contra el
uso de sistemas de calefacción solares es
que éstos no son económicos.
Pero, alguna vez alguien se cuestiona si los
cinturones de seguridad de un automóvil son
económicos. O si la caldera, estufa o termo
tanque eléctrico que va a instalar realmente
son una solución económica.
La verdad es que cuando se analiza el costo
de un sistema solar se debería tener en
cuenta cuanto se ahorra de energía durante
su vida útil, y cuanto menos se contamina el
ambiente, que al final es el sitio donde
vive nuestra familia.
Los precios baratos de las fuentes de
energía convencionales disimulan la
realidad.
Los costos en daños al medio amiente y a la
salud causados por su uso (generalmente
llamados “costos externos”) no se incluyen
en su precio.
También se debe considerar que el precio de
las fuentes de energía convencional se
incrementará considerablemente en el futuro,
producto de los costos de explotación
crecientes y del aumento de la demanda
mundial.
En contraparte, la energía del sol
continuará siendo gratis.
El gasto inicial relativamente alto,
sugeriría que los sistemas de calentamiento
solar de agua son, en general, muy caros.
Pero desde el momento en que se finaliza la
instalación, no tiene costos operativos.
Se debe tener en cuenta que por lo menos
durante 6 meses por año se gastará 0, si,
cero, nada, para calentar el agua.
Los países desarrollados del mundo tienen
subsidios para alentar el uso de energías
renovables, y lentamente el resto del mundo
sigue esa tendencia.
Quien invierte en un sistema de
calentador solar está invirtiendo a futuro.
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