Instal·lació d'energia solar tèrmica

Planta d'energia solar
termoelèctrica

Energia solar tèrmica de baixa temperatura

Energia solar tèrmica de baixa temperatura

Es consideren instal·lacions d'energia solar tèrmica de baixa temperatura aquelles instal·lacions d'energia solar tèrmica que proveeixen una calor útil a temperatures menors a 65ºC mitjançant l'energia solar.

Una instal·lació solar tèrmica de baixa temperatura està formada per captadors solars, dos circuits d'aigua (primari i secundari), intercanviador de calor, acumulador, vas d'expansió i canonades.

La circulació de l'aigua per dins dels circuits es pot obtenir mitjançant termosifó, aprofitant la diferència de densitat de l'aigua a temperatures diferents o mitjançant una bomba de circulació. Encara que amb una bomba de circulació es necessita una aportació externa d'energia elèctrica.

Aplicacions de l'energia solar tèrmica

L'energia solar tèrmica de baixa temperatura és una forma d'energia renovable que es pot aplicar en molts àmbits per tal de poder reduir la dependència d'altres fonts d'energia no renovable com la combustió de gas natural o carbó.

Els sistemes d'energia solar tèrmica a baixa temperatura resulten útils en aplicacions com l'escalfament de piscines, per a l'ús domèstic (aigua calenta i calefacció), per a usos industrials que requereixen aigua calenta però no a major temperatura de 65ºC.

Producció d'Aigua Calenta Sanitària ( ACS)

La principal aplicació de l'energia solar tèrmica és la producció d'aigua calenta sanitària ( ACS) per al sector domèstic i de serveis. L'aigua calenta sanitària es fa servir a una temperatura de 45 graus centígrads. A aquesta temperatura es pot arribar fàcilment amb captadors solars plans que poden assolir com a temperatura mitjana 80 graus centígrads.

Es considera que el percentatge de cobriment de l'aigua calenta sanitària ACS anual és aproximadament del 60%; es parla d'aquest percentatge, i no superior, perquè en l'època de major radiació solar no sobre energia. L'energia aportada pels captadors ha de ser tal que en els mesos més favorables aporti el 100%. La resta de les necessitats que no aporten els captadors s'obté d'un sistema auxiliar, que habitualment sol ser gasoil, gas o energia elèctrica. Amb aquest percentatge de cobriment dels períodes d'amortització són reduïts.

Calefacció de baixa temperatura

L'energia solar tèrmica a baixa temperatura pot ser un complement al sistema de calefacció, sobretot per a sistemes que utilitzin aigua d'aportació a menys de 60 ° C.

Per calefacció amb aportació solar, el sistema que millor funciona és el de sòl radiant (circuit de canonades per terra), ja que la temperatura del fluid que circula a través d'aquest circuit és d'uns 45 ° C, fàcilment assolible mitjançant captadors solars .

Escalfament d'aigua de piscines

Una altra de les aplicacions esteses de l'energia solar tèrmica de baixa temperatura és la de l'escalfament de l'aigua de piscines. L'ús de col·lectors pot permetre el suport energètic en piscines a l'exterior allargant el període de bany, mentre que, en instal·lacions per a ús d'hivern, en les èpoques de poca radiació solar, podran subministrar una part petita de suport a la instal·lació convencional.

Cal considerar que, en alguns països, la legislació vigent no permet la climatització de piscines exteriors mitjançant fonts d'energia convencionals que solen ser fonts d'energia no renovables.

Per a les aplicacions d'escalfament d'aigua de piscines es poden emprar els captadors solars sense vidre. Aquests panells solars estan formats simplement per una gran quantitat de diminuts tubs de metall o de plàstic disposats a serpentí per on circula l'aigua.

Aquests captadors no necessiten caixa ni coberta de vidre, per aquesta raó l'augment de temperatura és baix, al voltant de 30 graus Celsius. Les pèrdues de calor són grans el que limita la seva aplicació a un altre tipus d'instal·lacions. Els tubs flexibles toleren bé el pas d'aigües agressives, com l'aigua de piscina clorada, però aguanten malament les tensions mecàniques que es produeixen en congelar l'aigua i els rascades superficials. Són més econòmics que els captadors solars plans.

Aire condicionat mitjançant màquines d'absorció

Un dels camps de màxim desenvolupament de les instal·lacions solars tèrmiques de baixa temperatura que es veurà en un termini breu d'anys serà la de col·lectors de buit o plans d'alt rendiment que produeixin aigua calenta sanitària ACS, calefacció a l'hivern i, mitjançant màquines de absorció, produeixin fred a l'estiu.

La utilització de l'energia solar tèrmica de baixa temperatura per a tots aquests sistemes junts és la millor manera d'aprofitar la instal·lació, a causa de que l'ús només per a aigua calenta sanitària ACS i calefacció produeix algun excedent a l'estiu, provocant sobreescalfaments en la instal·lació que és necessari evitar mitjançant algun sistema dels existents.

Les aplicacions de l'energia solar tèrmica s'estenen també al sector industrial: aigua calenta i pre-escalfament d'aigua de procés, calefacció, aire calent i refrigeració.

Sistemes de captació de radiació solar

El sistema de captació de radiació solar està format per captadors solars connectats entre si. La seva missió és captar l'energia solar per transformar-la en energia tèrmica, augmentant la temperatura de fluid que circula per la instal·lació. 

El tipus de captador tèrmic més estès és el captador solar pla que aconsegueix augments de temperatura de 60 ° C a un cost reduït. Aquests captadors estan indicats per a la producció d'aigua calenta per a diverses aplicacions: aigua calenta sanitària, calefacció per terra radiant, etc.

El captador solar pla està format per una placa metàl·lica que s'escalfa mitjançant la radiació solar amb la seva exposició al Sol (absorbidor). Aquesta placa és de color negre de manera que no reflecteix la radiació solar incident. Normalment la placa solar està col·locada en una caixa amb coberta de vidre. Per l'interior de la caixa es fa circular aigua a través d'un serpentí o un circuit de tubs de manera que la calor es transmet al fluid a través d'un procés termodinàmic. L'efecte que es produeix és similar al d'un hivernacle, la llum del Sol travessa la placa de vidre i escalfa la placa ennegrida. El vidre és una "trampa solar", ja que deixa passar la radiació del Sol (ona curta) però no deixa sortir la radiació tèrmica que emet la placa ennegrida (ona llarga) i com a conseqüència,

Existeixen també al mercat els captadors 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 tèrmics es componen dels següents elements:

  • Coberta: La coberta ha de ser d'un material transparent, generalment es tracta de vidre, però hi ha determinats plàstics que també es poden utilitzar amb l'avantatge de ser més barats i manejables. La funció de la coberta és reduir al mínim les pèrdues termodinàmiques de calor per la transmissió per convecció i radiació i per això ha de tenir una transmitància solar el més alta possible.
  • Canal d'aire: El canal d'aire és un espai que separa la coberta de la placa absorbent i pot estar buit o no. Per calcular el seu gruix s'han de equilibrar les pèrdues per convecció i les altes temperatures que es poden produir si és massa estret.
  • Placa absorbent: La placa absorbent és l'element que absorbeix l'energia solar i la transmet la calor al líquid que circula per les canonades. La principal característica de la placa absorbent és que ha de tenir una gran absorció de la radiació solar i una emissió tèrmica reduïda. Per complir aquest requisit s'utilitzen materials combinats per obtenir la millor relació absorció / emissió.
  • Tubs o conductes: Els tubs estan tocant (de vegades soldats) la placa absorbent per maximitzar l'intercanvi d'energia calorífica per conducció tèrmica. Pels tubs circula el líquid que s'escalfarà i transportarà la calor cap al tanc d'acumulació.
  • Capa aïllant: La finalitat de la capa aïllant és recobrir el sistema per evitar i evitar pèrdues tèrmiques. Perquè l'aïllament sigui el millor possible, el material aïllant ha de tenir una baixa conductivitat tèrmica.
valoración: 3 - votos 8

Última revisió: 12 de abril de 2019