Menu

Instal·lació d'energia solar tèrmica

Planta d'energia solar
termoelèctrica

Energia solar tèrmica

Energia solar tèrmica

L'energia solar tèrmica consisteix en la transformació de l'energia solar en energia tèrmica. Es tracta d'una forma d'energia renovable, sostenible i respectuosa amb el medi ambient.

Aquesta forma de generar energia pot aplicar-se en habitatges i instal·lacions petites i en grans centrals elèctriques.

Hi ha tres tipus d'energia solar tèrmica:

Col·lectors solars. Què són i per a què serveixen?

Un col·lector solar és un tipus de panell solar per a l'energia solar tèrmica. També reben el nom de captador solar.

Els col transformen l'energia solar en energia tèrmica. Hi ha tres tipus de col·lectors depenent de l'ús que tindran:

  • El col·lector solar pla. Es tracta del captador solar més estès. Es poden obtenir augments de temperatura de 60 graus centígrads a un cost reduït. S'utilitza en plantes solars tèrmiques de baixa temperatura.

  • Els col·lectors solars tèrmics no vidriats. És freqüent, per escalfar l'aigua de piscines. L'augment de temperatura és baix, al voltant de 30 graus Celsius. Són més econòmics que els captadors solars plans.

  • Els col·lectors solars de buit. Consisteixen en tubs de metall que recobreixen el tub metàl·lic que conté el fluid de treball deixant entre ambdós una càmera que actua com a aïllant. Tenen un rendiment molt elevat, però el seu cost també és elevat.

  • Els col·lectors solars amb sistemes de concentració de la radiació. S'utilitzen per a instal·lacions que requereixen temperatures més elevades. S'utilitzen panells solars en formes parabòliques o semi-cilíndriques.

  • Captadors amb sistemes de seguiment del Sol. La seva posició i inclinació va variant al llarg del dia per mantenir una posició perpendicular a la radiació solar rebuda.

Central termosolar. Com funciona?

A les centrals termosolars es concentra la radiació solar en un punt per generar vapor. Amb el vapor s'acciona una turbina de vapor. Amb ella s'aconsegueix un treball mecànica. Finalment, la turbina està connectada a una generador elèctric.

El funcionament d'una central termosolar és molt similar al d'una central tèrmica de carbó o nuclear. La diferència està en la forma de generar calor per obtenir vapor.

En una central tèrmica la calor prové de la combustió de combustibles fòssils. D'altra banda, l'energia s'obté mitjançant la fissió de l'urani. En el nostre cas, l'energia inicial s'obté del Sol.

El rendiment termodinàmic és baix, però el preu del combustible és nul.

Esquema d'energia solar tèrmica per a un habitatge

Aquest tipus d'instal·lacions són sistemes de solars tèrmics de baixa temperatura.

L'esquema bàsic d'una instal·lació d'energia solar tèrmica és el següent:

Energia solar tèrmica

Es tracta de dos circuits tancats amb un intercanviador de calor. En el primari el fluid fred passa pel panell solar. La radiació del Sol l'escalfa. Amb la temperatura elevada es dirigeix ​​a un intercanviador on cedeix la calor a l'circuit secundari. Torna a repetir el cicle.

En el circuit secundari, el fluid, després de rebre la calor a l' intercanviador es dirigeix ​​a l'acumulador. En l'acumulador li cedeix la calor per contacte tèrmic però sense barrejar-se. Un cop fred torna a dirigir-se a l'intercanviador de calor.

En l'acumulador és per on circula i s'emmagatzema l'aigua que es va a utilitzar en la instal·lació. Pot ser aigua sanitària o aigua per a calefacció.

Sistema d'acumulació

Aquest sistema consisteix a emmagatzemar l' energia calorífica en un dipòsit d'acumulació per a la posterior utilització. L'aigua calenta obtinguda mitjançant el sistema de captació, és conduïda fins al lloc on s'ha d'utilitzar.

Energia solar tèrmicaL'aigua calenta emmagatzemada es pot utilitzar directament, com és el cas de l'escalfament de l'aigua d'una piscina, o en aplicacions d'aigua calenta sanitària o calefacció la demanda.

A causa de que el moment de necessitat d'aigua calenta no sempre coincideix amb el moment en què hi ha prou radiació serà necessari aprofitar a el màxim les hores de Sol per acumular l'energia tèrmica en forma d'aigua calenta.

El sistema d'acumulació d'energia tèrmica està format per un o més dipòsits d'aigua calenta. La dimensió dels dipòsits d'emmagatzematge ha de ser proporcional a l'consum estimat i ha de cobrir la demanda d'aigua calenta d'un o dos dies.

Sistema de distribució

Una vegada que els captadors solars han escalfat el medi portador de calor (aigua o aire) augmentant la seva energia tèrmica, podem traslladar aquesta energia tèrmica a altres fonts més fredes.

En aquest sistema s'engloben tots els elements destinats a la distribució del ig portador de calor i condicionament a consum: 

  • Sistemes de control.

  • Canonades i conduccions.

  • Gots d'expansió

  • bombes

  • Purgadores,

  • Vàlvules, etc.

També forma part d'aquest sistema el sistema de suport. El sistema de suport està basat en energies convencionals parell subministrar energia quan no hi ha sol o en pics de demanda alta.

Sistemes convencionals de suport energètic

Les instal·lacions d'energia solar tèrmica necessiten sistemes de suport convencionals en previsió de la falta de radiació solar oa un consum superior a l'dimensionament.

En la majoria dels casos les instal·lacions es dissenyen per proporcionar entre el 60-80% de l'aigua calenta demandada. No obstant això, en zones amb gran insolació al llarg de l'any, el percentatge d'aportació sol ser superior.

Aquests sistemes de suport energètic pot ser de diverses fonts:

En els mesos de més baixa radiació solar no s'arriba a cobrir el 60% de les necessitats. Per contra, a l'estiu s'arriba pràcticament el 100%.

L'objectiu amb el qual es dissenyen les instal·lacions solars tèrmiques és cobrir un mínim d'un 60% de les necessitats energètiques anuals depenent de la zona geogràfica.

Pretendre cobrir per sobre d'un 60% o 70% anual requeriria posar un camp solar molt gran. Això seria tan car que no s'arribaria a amortitzar mai.

D'altra banda, en els mesos de més radiació solar es generarçia un excedent de producció que no es podria utilitzar. A més, provocaria problemes de sobreescalfament.

Resum

L'energia solar tèrmica és la tècnica amb la qual es converteix la radiació solar en energia tèrmica. Per a ells s'utilitzen col·lectors solars.

Els col·lectors solars són un tipus de panells solars la funció és convertir la radiació del Sol en calor. Hi ha diferents tipus de col·lectors depenent de la temperatura de treball.

Les centrals tèrmiques solars són aplicacions d'alta temperatura. La seva funció és generar electricitat a partir de la calor solar.

Les instal·lacions més petites de baixa temperatura es poden instal·lar en habitatges. Aquest tipus d'instal·lació necessita:

  • Un sistema d'acumulació tèrmica.

  • Un sistema de distribució de la calor.

  • Sistemes alternatius d'energia. s'utilitzen quan la demanda és superior a la capacitat de producció.

Referències

Autor:

Data de publicació: 13 de juliol de 2011
Última revisió: 12 de setembre de 2019