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PANELES SOLARES TÉRMICOS
Existen actualmente en Europa numerosos sistemas solares térmicos. Su utilización empezó en 1993, y su
índice de crecimiento anual es del 15%.
1 – APLICACIONES
La aplicación más corriente de los paneles solares térmicos es el calentamiento de agua. Se puede también
recurrir a ellos para la calefacción, bien por el agua o bien por el aire (solución menos costosa). Los
sistemas solares se utilizan también para la calefacción de las piscinas, los sistemas de calentamiento de
agua de los hoteles, de los hospitales, para el enfriamiento del aire (en vez del aire acondicionado), para la
desalinización del agua de mar en los lugares donde el agua potable es escasa, etc.
1 - SUPERFICIE de ABSORCIÓN
2 - RED de CONDUCTOS
3 - CONEXIÓN de TUBERÍAS
4 - PERFIL de ALUMINIO
5 - CAPTADOR SOLAR
6 – AISLAMIENTO
7 – CARCASA
8 – SELLADO
9 – PARTE TRASERA
2 - VENTAJAS
Este producto tiene muchas ventajas. Fácil de instalar e integrar, este tipo de sistema (calentador de agua
solar) reduce los costes domésticos en aproximadamente un 50% y evita la emisión de una tonelada de
CO2. Los paneles se orientan lo más cerca posible de la inclinación sur para optimizar la entrada del sol.
Un techo cubierto de paneles solares térmicos puede abastecer todas las necesidades de agua caliente de
una familia.
Los sistemas solares térmicos tienen un período de retorno de la inversión de unos 10 años, período que
puede disminuir gracias a las distintas subvenciones y ayudas destinadas a fomentar el desarrollo de las
energías renovables.
3 - DESCRIPCIÓN
Una instalación de producción de agua caliente sanitaria consta de captadores solares integrados o fijados
en el tejado o el terreno y de un depósito acumulador de agua. El depósito incorpora un calentador
complementario (eléctrico o térmico), y un circuito de agua que incluye las conducciones, bomba de
circulación, válvulas y depósito de expansión.
Como características principales deben destacarse las de mantenimiento mínimo, robustez del sistema y
una gran vida útil.
A Composición
Un captador solar térmico está formado por un cuerpo opaco que absorbe la radiación solar recalentándose,
un sistema de enfriamiento gracias a un fluido termoportador, un aislante térmico, una cobertura
transparente (con su cara anterior expuesta a la radiación) que garantiza el efecto invernadero, un sistema
hidráulico y un sistema de ensamblaje mecánico del conjunto.
Los paneles realizan 3 funciones principales:
1. Absorber la radiación solar, 2. Transformarla en calor (energía), 3. Transmitir esta energía
calorífica al fluido termoportador.
AEROGENERADORES CANARIOS, S.A.
Dr. Apolinario Macías, 35
E35011 - Las Palmas de G. C.
ESPAÑA
Teléfono: +34 - 928. 257701
Telefax: +34 - 928. 250588
www.acsaeolica.com
e-mail: [email protected]
Inscrita en el Registro Mercantil de Las Palmas: Folio: 96,
Tomo: 446, Número: 275, Sección 3ª, Hoja: 4.743, Inscripción
1ª, Fecha: 13 de Mayo de 1986
N.I.F.: A-35.093.798B. Principio de funcionamiento de un panel térmico clásico
La radiación solar (A) (directa o difusa) cruza el cristal. En el panel
solar, una superficie absorbente capta el espectro infrarrojo de la
radiación. Está tratada para que la emisión sea la menor posible. De
todas formas, la radiación infrarroja queda atrapada por el vidrio (B).
Entre la placa absorbente y el aislamiento detrás del panel, un circuito
de agua (C) recolecta e intercambia el calor. El circuito (segundario)
puede distribuir el agua caliente o proveer la calefacción (D).
La radiación solar (A) (directa o difusa) cruza el cristal. En el cajón del panel solar, una superficie
absorbente capta el espectro infrarrojo de la radiación, a fin de reemitir lo menos posible. En todo caso, la
radiación infrarroja es atrapada por el cristal (B). Entre la placa absorbente y el aislamiento posterior del
panel un circuito de agua recoge el calor.Este circuito intercambia el calor en una caldera mediante un
intercambiador (C). El circuito secundario puede distribuir el agua caliente o abastecer la calefacción
(D).La radiación solar que cruza el acristalamiento alcanza el la superficie de absorción, donde se convierte
en calor. Este calor es transportado a continuación al calentador de agua por un circuito de agua y glicol
(para evitar la helada en caso de gran frío sin sol). El regulador tiene la misión de comparar la temperatura
en el acumulador (A) y la de los captadores (C). Cuando (C) es más elevado que (A), conecta la bomba. La
circulación del fluido permite transmitir el calor al acumulador por medio de una tubería aislada y de un
intercambiador de calor. En caso de insuficiente contribución solar, se conecta el sistema de calentamiento
complementario.
4 - DIMENSIÓN DEL SISTEMA
El tamaño de la instalación solar debe tener en cuenta en primer lugar el consumo, y después el número de
personas que habitan la vivienda. Con estos criterios se puede determinar la superficie de los paneles y el
volumen del depósito.
A - Consumo de agua: el consumo medio de agua caliente sanitaria, por persona y día, es de unos 50 litros
a una temperatura de 55°C. Superficie de paneles: para captadores planos adecuadamente orientados, la
superficie aconsejada se sitúa entre 0.5-1.5 m2/persona (en pequeñas instalaciones individuales) y 0.3-0.5
m2/pers (instalaciones que abastezcan a más de a 100 personas).
B - Volumen del calentador de agua: los volúmenes se determinan en función de la superficie de los
paneles y de la disponibilidad de la energía complementaria (fuente energética convencional). El volumen
del calentador de agua solar varía entre 100 l/persona (pequeña instalación) y 60 l/persona (gran
instalación).
C - Observaciones: en caso de insolación importante (verano) y consumo reducido (vacaciones) podría
aparecer un riesgo de recalentamiento en los captadores que puede llegar hasta la vaporización del líquido
(fluido termoportador), lo que impone algunas precauciones técnicas en la realización. La instalación de
una válvula de seguridad previene cualquier daño.
Esta tecnología se utiliza principalmente para producir agua caliente sanitaria, pero también puede tener
aplicación en algunos sectores profesionales, como las lavanderías, utilizando agua caliente para sus
actividades. Es rentable tanto para los consumos colectivos (edificios, hospitales) como para el hábitat
individual, donde puede también abastecer un sistema de calefacción, complementando perfectamente a las
aplicaciones fotovoltaicas.
Aislante térmico
Aislante térmico usado en una cabina de un Boeing 747-8.
Un aislante térmico es un material usado en la construcción y en la industria, caracterizado por su alta resistencia térmica. Establece una barrera al paso del calor entre dos medios que naturalmente tenderían a igualarse en temperatura, impidiendo que el calor traspase los separadores del sistema que interesa (como una vivienda o unanevera) con el ambiente que lo rodea.
En general, todos los materiales ofrecen resistencia al paso del calor, es decir, son aislantes térmicos. La diferencia es que de los que se trata tienen una resistencia muy grande, de modo, que espesores pequeños de material presentan una resistencia suficiente al uso que quiere dársele. El nombre más correcto de estos sería aislante térmico específico. Se considera que son aislantes térmicos específicos aquellos que tiene una conductividad térmica, λ < 0,08 W/m·
Convertir calor en electricidad usando moléculas orgánicas
(NC&T) El descubrimiento, realizado por investigadores de la Universidad de California en Berkeley (UCB), constituye un hito en la búsqueda de formas más eficaces de conversión directa del calor en electricidad. El método hoy predominante de generación de energía eléctrica implica quemar combustibles fósiles para producir calor, a menudo en forma de vapor con el que hacer girar una turbina que a su vez acciona un generador productor de electricidad.
Una cantidad estimada en el 90 por ciento de toda la electricidad producida en el mundo, desde las grandes plantas generadoras hasta los motores de vehículos, se genera a través de esta conversión indirecta del calor. En el proceso, se desperdicia gran parte del mismo, liberado en el entorno. Cualquiera que haya experimentado alguna vez una avería en su automóvil por el mal funcionamiento del radiador, ha comprobado por sí mismo este exceso de calor.
"Para generar 1 vatio de energía se requieren aproximadamente 3 vatios de calor de entrada, y ello implica descargar en el entorno el equivalente aproximado de 2 vatios de energía en forma de calor", expone Arun Majumdar, profesor de ingeniería mecánica de la Universidad de California en Berkeley e investigador principal del estudio. "Incluso si sólo una fracción del calor perdido pudiera convertirse en electricidad de manera rentable, el impacto sería enorme, ya que supondría un ahorro masivo de combustible e importantes reducciones en las emisiones de dióxido de carbono".
Por desgracia, la temperatura a la que se libera el calor en muchas máquinas es demasiado baja para que éste pueda ser utilizado con eficacia por los motores tradicionales que se alimentan de calor.
Una molécula orgánica entre dos superficies de oro. Cuando se calienta un lado, se crea una corriente. (Foto: Ben Utley)
Durante los últimos 50 años, emplear este calor desperdiciado ha sido un importante objetivo de las investigaciones en los conversores termoeléctricos, que emplean un método más simple y directo de generar la electricidad. Tales conversores cuentan con el efecto Seebeck, un fenómeno en el cual se produce un voltaje cuando dos metales distintos presentan una diferencia de temperatura a través de la zona de contacto entre ambos.
Sin embargo, tales generadores termoeléctricos operan con una eficiencia del 7 por ciento, bastante pobre si la comparamos con la del 20 por ciento que ofrecen los motores de calor tradicionales. Es más, tales conversores están hechos de aleaciones metálicas caras y exóticas, como el bismuto y el telurio, haciéndolos demasiado costosos y poco prácticos para extender su uso.
Los nuevos estudios de la UCB marcan la primera vez que el efecto Seebeck ha sido medido en una molécula orgánica, sentando las bases para el desarrollo de conversores termoeléctricos más rentables. "La meta es obtener resultados a partir de materiales que sean más abundantes y fáciles de procesar", subraya Rachel Segalman, coautora del estudio y profesora de ingeniería química en la UCB. "Los productos orgánicos son baratos y pueden procesarse con facilidad".
Los investigadores cubrieron dos electrodos de oro con moléculas de tres compuestos diferentes de benceno. Entonces calentaron un lado para crear una diferencia de temperatura. Por cada grado Celsius de diferencia, los investigadores midieron 8,7 microvoltios de electricidad, 12,9, ó 14,2, dependiendo del compuesto. El diferencial máximo de temperatura probado fue de 30 grados Celsius.
http://www.solociencia.com/ingenieria/07032603.htm
