Menu

Instal·lació d'energia solar tèrmica

Planta d'energia solar
termoelèctrica

Components d'una instal·lació solar tèrmica

Components d'una instal·lació solar tèrmica

La funció d'una instal·lació d'energia solar tèrmica és aprofitar l'energia solar per a generar calor. Els panells solars d'aquestes instal·lacions capturen la calor de la radiació solar que incideix sobre ells per escalfar un fluid. Les diferents maneres d'aprofitar aquest fluid calent permet utilitzar aquest tipus d'energia renovable a múltiples aplicacions.

Una instal·lació d'energia solar tèrmica està formada per:

  • Captadors solars
  • Circuits primari i secundari
  • Intercanviador de calor
  • Acumulador, bombes
  • Got d'expansió
  • Canonades
  • Panell de control principal.

Captador solar

El captador solar és un tipus de panell solar dissenyat per a l'aprofitament de l'energia solar tèrmica. El captador solar també rep el nom de col·lector solar.

Els captadors solars són els elements que capturen la radiació solar i la converteixen en energia tèrmica, en escalfor. Com captadors solars es coneixen els de placa plana, els de tubs de buit i els captadors absorbidors sense protecció ni aïllament. Els sistemes de captació plans (o de placa plana) amb coberta de vidre són els comuns majoritàriament en la producció d'aigua calenta sanitària. El vidre deixa passar els raigs del Sol, aquests escalfen uns tubs metàl·lics que transmeten la calor al líquid dins. Els tubs són de color fosc, ja que les superfícies fosques escalfen més.

El vidre que cobreix el captador no només protegeix la instal·lació sinó que també permet conservar la calor produint un efecte hivernacle que millora el rendiment del captador.

Estan formats d'una carcassa d'alumini tancada i resistent a ambients marins, un marc d'alumini eloxat, una junta perimetral lliure de silicones, aïllant tèrmic respectuós amb el medi ambient de llana de roca, coberta de vidre solar d'alta transparència, i finalment per tubs soldats ultrasònics.

Els col·lectors solars es componen dels següents elements:

  • Coberta: És transparent, pot estar present o no. Generalment és de vidre encara que també s'utilitzen de plàstic, ja que és menys car i manejable, però ha de ser un plàstic especial. La seva funció és minimitzar les pèrdues per convecció i radiació i per això ha de tenir una transmitància solar el més alta possible.
  • Canal d'aire: És un espai (buit o no) que separa la coberta de la placa absorbent. El seu gruix es calcularà tenint en compte la finalitat d'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 al líquid que circula per les canonades. La principal característica de la placa és que ha de tenir una gran absorció solar i una emissió tèrmica reduïda. Com els materials comuns no compleixen amb aquest requisit, s'utilitzen materials combinats per obtenir la millor relació absorció / emissió.
  • Tubs o conductes: Els tubs estan tocant (de vegades soldades) la placa absorbent perquè l'intercanvi d'energia sigui el més gran possible. Per als tubs circula el líquid que s'escalfarà i anirà cap al tanc d'acumulació.
  • Capa aïllant: La finalitat de la capa aïllant és recobrir el sistema per evitar i minimitzar pèrdues. Per què l'aïllament sigui el millor possible, el material aïllant ha de tenir una baixa conductivitat tèrmica.

Tipus de captadors solars

Els tres tipus principals de captadors solars són:

  • Captadors solars tèrmics de placa plana
  • Captadors solars térmocos de tubs de buit
  • Captadors solars tèrmics parabòlics

En els captadors solars de placa plana, l'ànima del sistema és un reixat vertical de tubs metàl·lics, per simplificar, que condueixen l'aigua freda en paral·lel, connectats per baix per un tub horitzontal a la presa d'aigua freda i per dalt per un altre similar al retorn.

En el sistema de captadors solars tèrmics de tubs de buit, els tubs metàl·lics del sistema precedent se substitueixen per tubs de vidre, encapsulats, d'un amb un, en un altre tub de vidre entre els quals es fa el buit com aïllament.

En els captadors solars tèrmics parabòlics, els captadors tenen una forma parabòlica per concentrar tota la radiació solar rebuda en una superfície en un punt pel qual passa el fluid tèrmic. Aquests sistemes, generalment s'utilitzen per generar vapor i amb el vapor accionar unes turbines amb què obtenir electricitat. És una forma d'obtenir energia elèctrica mitjançant l'energia solar si utilitzar panells fotovoltaics.

Circuit primari

El circuit primari d'una instal·lació d'energia solar tèrmica, és circuit tancat, transporta la calor des del captador fins l'acumulador (sistema que emmagatzema calor). El líquid escalfat (aigua o una barreja de substàncies que puguin transportar la calor) porta la calor fins l'acumulador. Un cop refredat, retorna al col·lector per tornar-se a escalfar, i així successivament.

Intercanviador de calor

L'intercanviador de calor escalfa l'aigua de consum a través de la calor captada de la radiació solar. Se situa en el circuit primari, en el seu extrem. Té forma de serpentí, ja que així, s'aconsegueix augmentar la superfície de contacte i per tant, l'eficiència.

L'aigua que entra a l'acumulador, sempre que estigui més freda que el serpentí, s'escalfarà. Aquesta aigua, escalfada en hores de Sol, ens quedarà disponible per al consum posterior.

Acumulador

L'acumulador és un dipòsit on s'acumula l'aigua escalfada útil per al consum. Té una entrada per a l'aigua freda i una sortida per a la calenta. La freda entra per sota de l'acumulador on es troba amb l' intercanviador, a mesura que s'escalfa es desplaça cap amunt, que és des d'on sortirà l'aigua calenta per al consum.

Internament disposa d'un sistema per evitar l'efecte corrosiu de l'aigua calenta emmagatzemada sobre els materials. Per fora té una capa de material aïllant que evita pèrdues de calor i està cobert per un material que protegeix l'aïllament de possibles humitats i cops.

Circuit secundari

El circuit secundari o de consum, (circuit obert), entra aigua freda de subministrament i per l'altre extrem l'aigua escalfada es consumeix (dutxa, lavabo, ...). L'aigua freda passa per l'acumulador primerament, on escalfa l'aigua calenta fins arribar a una certa temperatura. Les canonades d'aigua calenta de l'exterior, han d'estar cobertes per aïllants.

Bombes hidràuliques

Les bombes hidràuliques, en cas que la instal·lació sigui de circulació forçada, són de tipus recirculació ( sol haver-hi dos per circuit), treballant una l'meitat del dia, i la parella, la meitat del temps restant. La instal·lació consta dels rellotges que porten el funcionament del sistema, fan l'intercanvi de les bombes, perquè una treballi les 12 hores primeres i l'altra les 12 hores restants. Si hi ha dues bombes en funcionament, hi ha l'avantatge que en cas que una deixi de funcionar, hi ha la substituta, de manera que així no es pot aturar el procés davant la fallada d'una d'aquestes. L'altre motiu a considerar, és que gràcies a aquest intercanvi la bomba no sofreix tant, sinó que se la deixa descansar, refredar, i quan torna a estar en bon estat (després de les 12 hores) es torna a posar en marxa. Això fa que les bombes puguin allargar durant més el temps de funcionament sense haver de fer cap tipus de manteniment previ.

En total i tal com es defineix anteriorment, sol haver-hi 4 bombes, dos a cada circuit. Dues al circuit primari que bomben l'aigua dels col·lectors i les altres dues al circuit secundari que bomben l'aigua dels acumuladors, en el cas d'una instal·lació de tipus circulació forçada.

Res a veure amb les bombes hidràuliques utilitzades en un sistema híbrid d'energia solar i energia hidràulica.

Vas d'expansió

El vas d'expansió absorbeix variacions de volum del fluid caloportador, el qual circula pels conductes del captador, mantenint la pressió adequada i evitant pèrdues de la massa del fluid. És un recipient amb una càmera de gas separada de la de líquids i amb una pressió inicial la que va en funció de l'altura de la instal·lació.

El que més s'utilitza és amb vas d'expansió tancat amb membrana, sense transferència de massa a l'exterior del circuit.

Canonades

Les canonades de la instal·lació es troben recobertes d'un aïllant tèrmic per minimitzar la pèrdua termodinàmica amb l'entorn.

Panell de control

Es disposa també d'un panell principal de control a la instal·lació solar tèrmica, on es mostren les temperatures en cada instant (un regulador tèrmic), de manera que pugui controlar el funcionament del sistema en qualsevol moment. Apareixen també els rellotges encarregats de l'intercanvi de bombes.

valoración: 3 - votos 6

Última revisió: 31 de maig de 2018