L'energia solar tèrmica de temperatura mitjana s'utilitza en aplicacions que requereixen temperatures entre 100 i 400 graus Celsius. Lenergia solar tèrmica és una font denergia renovable que converteix lenergia solar en energia tèrmica.
En general, als sistemes d'energia solar tèrmica de baixa temperatura s'utilitzen col·lectors plans. Tot i això, per a temperatures superiors als 80 graus Celsius, els col·lectors plans pràcticament ja no tenen cap rendiment i cal recórrer a altres sistemes de concentració solar.
Els sistemes de captació denergia tèrmica de mitjana temperatura sutilitzen principalment per a aplicacions industrials. Per contra, els sistemes de baixa temperatura sutilitzen per obtenir aigua calenta sanitària i els sistemes dalta temperatura sutilitzen per produir vapor i generar energia elèctrica.
Tipus de col·lectors solars de mitjana temperatura
Els dos tipus de col·lectors d'energia solar tèrmica de temperatura mitjana són:
1. Col·lectors solars de tubs de buit
Els col·lectors solars de buit són un conjunt de tubs lineals pels quals al centre circula un fluid caloportador. A l'espai entre el conducte pel qual circula el fluid i la capa externa del tub es genera el buit per evitar la transmissió de calor per convecció per reduir pèrdues i obtenir un millor aprofitament de l'energia solar.
El fluid caloportador es manté en un circuit tancat i transfereix lenergia tèrmica mitjançant un intercanviador de calor externa.
Els col·lectors de buit permeten assolir temperatures de fins a 120º C.
Avantatges dels col·lectors de tubs de buit
El principal avantatge respecte als col·lectors plans és el millor aïllament tèrmic.
Als col·lectors plans hi ha pèrdues termodinàmiques per convecció, mentre que als tubs, en estar aïllats al buit, aquestes pèrdues es redueixen a valors al voltant d'un 5%. Comparat amb els panells solars plans, aquestes pèrdues suposen fins a un 35% menys.
1. Col·lectors solars de concentració
Els col·lectors solars de concentració són un tipus de col·lector solar que gràcies a la seva forma concentra la radiació solar rebuda en una superfície en un punt.
Hi ha diferents tipus de col·lectors de concentració, però el principi de funcionament es basa en una disposició de miralls que reflecteixen tota la radiació solar rebuda sobre un punt o un tub de vidre situat al llarg de la línia focal del mirall.
Al punt focal es troba la superfície absorbent en contacte amb el fluid caloportador. Aquesta disposició entre l'absorbidor i el fluid té com a objectiu reduir les pèrdues per convecció.
Els procediments òptics amb dispositius de lents són enormement costosos. Els concentradors més desenvolupats actualment són els de reflexió mitjançant miralls i que per a aquest rang de temperatura correspon a concentradors lineals amb superfície reflexiva cilindre-parabòlica.
Usos i aplicacions dels sistemes de mitjana temperatura
Els sistemes solars tèrmics de temperatura mitjana s'utilitzen en una varietat d'aplicacions que requereixen temperatures més elevades en comparació dels sistemes solars de baixa temperatura, però no tan altes com les necessàries en sistemes solars d'alta temperatura.
Alguns dels usos més comuns inclouen:
- Calefacció d'aigua Els sistemes solars tèrmics de mitjana temperatura són ideals per escalfar aigua utilitzada en aplicacions residencials, comercials i industrials. Això inclou aigua calenta sanitària a llars, piscines i sistemes de calefacció d'espais i calefacció per terra radiant en edificis comercials.
- Processos industrials A la indústria, aquests sistemes s'empren per proporcionar calor en processos que requereixen temperatures moderadament elevades, com l'esterilització, la pasteurització i la cocció a la indústria alimentària, així com en aplicacions d'assecat i escalfament en la fabricació.
- Generació d'electricitat Alguns sistemes solars tèrmics de mitjana temperatura s'utilitzen per generar electricitat mitjançant la producció de vapor, que després impulsa una turbina connectada a un generador.
- Climatització i refrigeració En aplicacions comercials i residencials, aquests sistemes també poden utilitzar-se per a la climatització, proporcionant calor o refrigeració segons la demanda.
- Desalinització d'aigua En regions àrides, els sistemes solars tèrmics de mitjana temperatura s'empren per a la dessalinització de l'aigua de mar, cosa que ajuda a proveir d'aigua potable a zones amb escassetat de recursos hídrics.
- Agricultura: A l'agricultura, s'usen per a l'escalfament d'hivernacles, assecat de productes agrícoles i aplicacions de reg.
Aquests sistemes proporcionen una font d'energia renovable i sostenible per a una àmplia gamma d'aplicacions, contribuint a reduir costos energètics ia disminuir emissions de carboni. La seva versatilitat i eficiència els fan atractius per a una varietat de sectors.