ENERGIA SOLAR TERMICA

RESUMEN

El presente trabajo se trata sobre la Energa Solar Trmica, se realiza con el objetivo de

adquirir mas conocimientos acerca de otras fuentes de energa alternativa, para este caso

conocer datos importantes acerca de la Energa Solar Trmica. En el reporte se encuentra

informacin acerca de la historia de como surgi la energa solar trmica en el siglo III antes de

Cristo, y como esta a medida del paso del tiempo y el inters de diversos cientficos se fue

mejorando y realizando diferentes experimentos hasta llegar a lo que es hoy en da la Energa

Solar Trmica. Tambin se describir acerca de las diferentes caractersticas fsicas y qumicas

que del material as como tambin las propiedades de los que estn hechos los diferentes

materiales que se utilizan para captar el calor y las radiaciones que el sol posee para ser

aprovechada, segn como sea conveniente.

En el trabajo se muestran diferentes aplicaciones que posee la Energa Solar Trmica, en la

vida diaria del ser humano, y como esta es una fuente alternativa importante para la

generacin de energa para satisfacer diferentes necesidades. Muchas de estas aplicaciones

son muy utilizadas en El Salvador, entre esos usos se puede mencionar por ejemplo las Cocinas

Solares, secadores solares entre otros, para las aplicaciones que se mencionan en el trabajo se

presentan de manera general el funcionamiento de dichas aplicaciones.

Posteriormente se podr encontrar informacin acerca de la Energa Solar Trmica en el

mundo, es decir se podrn apreciar por medio de estadsticas, que tan importante es el uso de

dicha energa en la vida de sus pobladores.

Por ultimo se manifiesta que el uso de este tipo de energa, tiene muchsimos beneficios

ambientales, ya que no emite gases contaminantes que son perjudiciales para la salud, as

como tambin el impacto mnimo al medio ambiente, pero as como posee muchos beneficios,

tambin posee algunas desventajas entre ellas que precisan de un sistema de acumulacin

como las bateras que contienen agentes qumicos peligrosos.

En todo el trabajo de demuestras que la Energa Solar Trmica es una fuente de energa

importante y una gran alternativa, como medio energtico.

INDICE

Pg.

INTRODUCCION1

1. Historia de la Energia solar trmica..2

2. Caractersticas fsicas y qumicas del material y sus

propiedades termodinmicas.4 2.1. Fundamentos fsicos de la conversin foto trmica

la radiacin solar..4 2.2. Superficies selectivas fototrmicas..4

2.2.1. Anlisis de le eficiencia en funcin de , y T.

Superficies selectivas reales..5 2.3. Captadores trmicos.5

2.3.1. Colectores planos. 5

2.3.1.1. Balance energtico7

2.4. Acumuladores.8

3. Aplicaciones y usos de la energa solar

trmica..8

3.1. Produccin de agua caliente sanitaria..8

3.2. Sistemas de calefaccin9

3.3. Climatizacin de piscinas..9

3.4. Refrigeracin en edificios10

4. Aplicaciones de la energa solar trmica en El Salvador..10

4.1. Cocina solar10

4.1.1. Principios de la Coccin de los Alimentos.12

4.1.2. Tipos de cocinas solares12

4.1.2.1. Cocina solar tipo caja13

I. Funcionamiento13

II. Ventajas de usar cocinas solares..14

III. Desventajas..14

IV. Otras posibilidades del uso de la cocina solar14

4.2. Secador solar..16

4.2.1. Clasificacin de los secadores..17

4.2.1.1. Funcionamiento del secador solar directo pasivo17

4.3. Destilacin solar.19

4.3.1. Tipos de destiladores.19

4.3.2. Coleccin de energa solar.20

4.3.3. Eficiencia del destilador.21

4.4. Colector solar de placa.21

5. Estadsticas mundiales y nacionales de su produccin y uso energtico22

5.1. Oriente medio e India22

5.1.1. Israel..22

5.1.2. Turqua22

5.1.3. India.23

5.2. frica. ..23

5.2.1. Argelia.23

5.2.2. Sudfrica23

5.2.3. Egipto24

5.3. Situacin en Europa24

5.3.1. Situacin en Espaa..25

5.4. Amrica.25

5.5. Asia-Pacifico..26

5.5.1. China..26

5.5.2. Australia27

6. Energa solar trmica y el medio

ambiente..27

CONCLUSIONES.29

RECOMENDACIONES.30.

OBSERVACIONES 31

REFERENCIAS CONSULTADAS 32

1

INTRODUCCION

El presente trabajo elaborado por alumnos de la Universidad de El Salvador, de la Facultad de

Ingeniera y Arquitectura, para la ctedra de Termodinmica Qumica I, se presentara el tema

de exposicin: Energa solar trmica.

El trabajo consta de las siguientes partes, se comienza con una breve introduccin del tema,

seguido de la resea histrica, explicando sus inicios, fundadores y como surgi esta idea, para

despus proseguir a explicar que tan desarrollada se encuentra en la actualidad, viendo as

cada uno de los usos y las aplicaciones en las que la encontramos tanto a nivel nacional como

internacional. As como tambin se explicara el proceso para la obtencin de dicha energa y el

impacto ambiental que tiene en nuestro pas y el mundo, ya sea de forma negativa o positiva.

Para realizar dicha investigacin, fue necesario recurrir a varios libros, as como revistas y

paginas en internet para ampliar los conocimientos.

2

1. HISTORIA DE LA ENERGIA SOLAR TERMICA.

Al contrario que con la energa solar fotovoltaica, es difcil precisar el momento en que el

hombre empez a aprovechar para su beneficio la energa solar trmica. El calor del sol ha sido

un elemento muy cotidiano desde siempre y habitualmente empleado por el hombre desde la

prehistoria. Acciones tan sencillas como secar la ropa al sol o simplemente calentarse

exponindose a los rayos solares son actividades que han acompaado al hombre desde

siempre, y que ya implican un aprovechamiento solar trmico.

Probablemente tambin desde tiempos muy tempranos se dispusieron vegetales (hortalizas,

frutas, cereales, flores, hojas) bajo los ardientes rayos solares con el fin de que se

deshidratasen. Este acto permita una mucha mejor conservacin de estos alimentos, adems

de un mucho menor peso, con lo que se facilitaba su transporte.

Ya desde la antigedad se inventaron artefactos capaces de hacer un uso til de la radiacin

solar. Quiz unos de los primeros sistemas de aprovechamiento solar trmico de que se tiene

informacin fueron los empleados para producir fuego por medio de la concentracin solar.

As griegos y romanos ya en el S III AC eran capaces de prender las antorchas de los rituales

religiosos por medio de unos recipientes en forma parablica con el interior reflejante

llamados en griego Skaphia. El funcionamiento de este artefacto era sencillo. Bastaba con

exponerlo los das soleados al sol para que la radiacin se concentrara en su foco alcanzando

altas temperaturas. En el momento en el que se pona una antorcha en el foco esta prenda en

pocos segundos. En una poca en la que se estaba lejos de entender la naturaleza de la

radiacin solar, la generacin de fuego de esta forma era considerada un prodigio digno de los

dioses.

Un hecho fundamental en la historia de la energa solar trmica la protagoniz en naturalista

Suizo Horace de Saussure en 1767 cuando invent lo que l denomino caja caliente.

Saussure era conocedor del efecto invernadero que se produce en todo espacio cerrado que

cuenta con una apertura acristalada por donde entra la radiacin solar y decidi potenciar al

mximo el efecto para comprobar hasta que temperaturas se lograba alcanzar. Para ello

dispuso una caja acristalada con el interior pintado de negro. Todas las caras, excepto la

acristalada, contaban con una capa de aislante que retena el calor producido en su interior. El

resultado fue que con su caja caliente logr alcanzar temperaturas de hasta 109 C.

Horacio de Saussure haba inventado el colector solar que tendr una determinante

repercusin en el desarrollo de la energa solar trmica de baja temperatura. A partir de su

invento surgirn todos los desarrollos posteriores de calentadores solares de agua de placa

plana que se han proporcionado agua caliente a millones de personas en el mundo.

Por su parte la tecnologa de la concentracin solar segua tambin avanzando en esta poca.

As Lavoisier el gran qumico francs, creo en 1792 su horno solar consistente en dos

potentes lentes que concentraban la radiacin solar en un foco y que permita alcanzaban altas

temperaturas con la que fundir metales.

3

Figura 1.1. : Horno solar de Lavoisier.

En 1874 el ingls Charles Wilson diseo y dirigi una instalacin para la destilacin del agua

marina en el desierto de Atacama (Chile) para la Salitrera Lastenia Salinas. Esta central era

capaz de proporcionar un promedio de 22 500 litros de agua diarios y estuvo en

funcionamiento hasta el ao 1907. Esta instalacin contaba con una superficie de captacin

superior a los 4000 metros cuadrados. Se trata esta de la primera central conocida de estas

caractersticas en el mundo.

Figura 1.2.: Central de destilacin solar en el desierto de Atacama

A lo largo del S XIX, para el calentamiento del agua de bao y como alternativa a los costosos y

a veces peligrosos calentadores de gas o carbn, surgi la idea en Estados Unidos de dejar

contenedores pintados de negro expuestos al sol para que se calentasen. Sin embargo para

obtener agua caliente suficiente se requera de das muy soleados y en cuanto llegaba la noche

el agua se enfriaba muy rpidamente.

El siguiente paso en la evolucin, y desde el punto de vista comercial la primera patente de

invento para calentar agua con el sol de una manera ms eficaz, se dio en 1891 cuando

ClarenceKemp saco al mercado en Estados Unidos el calentador de agua Climax. Este

mtodo combinaba el modelo de los tanques expuestos al sol con el principio de la caja

caliente. As se consegua mas agua caliente, a mayores temperaturas y que se conservara por

ms tiempo. Este sistema alcanz una notable expansin en las regiones soleadas de Estados

Unidos.

4

2. CARACTERISTICAS FISICAS Y QUIMICAS DEL MATERIAL Y SUS PROPIEDADES

TERMODINAMICAS.

2.1.Fundamentos fsicos de la conversin foto trmica la radiacin solar.

Cuando la energa de la radiacin es absorbida por un medio material, puede ser transformada

en energa trmica o elctrica, dependiendo de la caracterstica de la onda y de la naturaleza

del medio con el que interaccionan. El mecanismo por el cual esta transformacin de la

energa tiene lugar se conoce con el nombre de conversin fototrmica. La explicacin fsica de

estos procesos requiere el estudio y conocimiento de los fenmenos de absorcin, reflexin y

dispersin de la radiacin en medios conductores y semiconductores. Los conductores

metlicos son sustancias que poseen un gran nmero de portadores de carga libre, que

normalmente son los electrones ms exteriores, denominados electrones de valencia

2.2.Superficies selectivas fototrmicas.

El problema bsico en la conversin fototrmica es la adecuada eleccin del sistema captador,

para lo cual requiere que el porcentaje de energa absorbida por el mismo sea mxima y que

las perdidas trmicas sea mnimas, La solucin a este problema requiere del estudio de las

propiedades pticas de la superficie absorbente y de la cubierta transparente con la que

normalmente se protege la misma. Las propiedades pticas de una superficie varan

ampliamente de una regin espectral a otra, lo que da lugar al concepto de de selectividad

espectral. Normalmente se define como superficie espectralmente selectiva aquella que posee

un alto valor de una de sus propiedades pticas (absortancia, reflectancia y emitancia) para

ciertas longitudes de onda. Existen dos tipos bsicos de superficies selectivas en los sistemas

de conversin fototrmica: superficies selectivas absorbentes y superficies selectivas

transmisoras.

- Superficies selectivas absorbentes: la superficie absorbente de un sistema

destinado al aprovechamiento de la radiacin solar por conversin fototrmica

tiene como funcin transformar la energa de la onda electromagntica incidente

en energa trmica. El rendimiento en la conversin es mximo cuando la

absortancia para la irradiancia solar es mxima y la emitancia en el infrarrojo

trmico es mnima. La emitancia y la absortancia aumentan con la temperatura y

con el espesor, respectivamente. L absorcin ms adecuada se hace en base a la

mxima temperatura de aplicacin de la superficie y la seleccin del conductor

est, por tanto, condicionada por este parmetro.

- Superficies selectivas trasmisoras: en las aplicaciones solares aparecen con

frecuencia materiales transmisores de radiacin solar, como el vidrio o algunos

tipos de materiales plsticos. El vidrio es utilizado como ventana en colectores

planos y de vaco, adems como superficie espejada o elemento de refraccin

para sistemas de concentracin, al igual que los materiales plsticos.

5

2.2.1. Anlisis de le eficiencia en funcin de , y T. Superficies selectivas reales.

Consideraremos una superficie plana sometida a una Irradiancia constante, . En ausencia de

perdidas por conveccin y radiacin, el balance energtico para un elemento de superficie dA,

podra establecerse en los siguientes trminos:

(

)

Donde el primer termino representa la variacin de energa del elemento de superficie en el

tiempo dt; el segundo termino, la energa absorbida en el mismo tiempo y el tercero la energa

emitida. En esta ecuacin, T es la temperatura absoluta de la placa la de la atmosfera que

ve, , , , , la absortancia, emitancia, calor especifico y densidad superficial de la placa

respectivamente. Esta ecuacin puede describirse, tambin de la forma:

(

)

La energa til seria por tanto:

(

)

Y el rendimiento:

( )

La temperatura mxima alcanzable ser la del equilibrio, cuando las ganancias por absorcin

igualen a las prdidas por emisin, es decir, cuando:

(

)

La temperatura mxima alcanzable ser por tanto:

|

|

De este anlisis se deduce que, tanto el rendimiento o eficacia de la superficie en la conversin

fototrmica, como la temperatura mxima que puede alcanzar, son funcin del factor de

selectividad, y de la temperatura del ambiente hacia el que radia dicha superficie. En

igualdad de condiciones de Irradiancia temperatura del medio hacia el que radia, cuanto

mayor sea el cociente , tanto mayor ser la eficacia en la conversin.

2.3.Captadores trmicos.

Un colector solar puede ser definido de forma sencilla como un sistema que transforma la

radiacin solar en calor para su aprovechamiento. Para los fines de la energa solar trmica se

usan captadores trmicos de baja temperatura, conocidos como colectores planos.

2.3.1. Colectores planos.

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Antes de pasar a describir y analizar las caractersticas ms importantes de los colectores

planos, es preciso mencionar que aunque existen algunas diferencias de comportamiento

entre las diversas geometras existentes estas son irrelevantes y no alteran sensiblemente el

funcionamiento del colector.

La principal caracterstica comn a todos los colectores planos es que no tienen pode de

concentracin, es decir, la relacin entre la superficie de apertura del colector y la superficie

absorbente es prcticamente la unidad. Bsicamente un colector de placa plana

(generalmente denominado colector plano) consta de los siguientes elementos:

- Cubierta exterior: generalmente esta formada por una lamina de vidrio aunque

puede ser sustituida por una de plstico. En la mayora de los colectores planos

constituye la nica cobertura de la cara frontal del colector y tiene como misin

fundamental evitar las perdidas por conveccin hacia el exterior a travs de la

superficie de apertura.

- Cubiertas transparentes:

Cualidades que deben cumplir las cubiertas transparentes de los colectores.

Provocar el efecto de invernadero y mejorar el rendimiento del colector al

reducir las prdidas por conveccin.

Asegurar la estanqueidad del colector al agua y al aire, en unin con la

carcasa y las uniones

Poseer un alto coeficiente de transmisin a la radiacin solar en la banda

de 0.3 a 3 m

Tener un coeficiente de transmisin para las ondas largas (emitidas por el

absorbedor) superiores a 3 m lo ms bajo posible.

Tener un bajo coeficiente de conductividad trmica, para dificultar el paso

de calor desde el interior hacia el exterior, minimizando as las prdidas y

mejorando la eficiencia del colector.

Bajo coeficiente de dilatacin dado que la diferencia de temperatura entre

la cara interior y exterior puede aumentar el riesgo de rotura o

deformacin al generarse una dilatacin.

La cara interior debe tener un alto ndice de reflexin para la longitud de

onda larga emitida por el absorbedor.

Facilidad de que la lluvia resbale y evitar que la suciedad se adhiera a la

superficie.

- Cubierta interna: la cubierta interior, en aquellos colectores que la llevan, esta

tambin hecha de vidrio o plstico. Su misin es crear una cmara de aire entre

ella y la cubierta exterior para reducir, aun ms, las prdidas trmicas por la

cara frontal. El principal inconveniente que presenta su uso es que, debido a las

diferentes dilataciones que pueden sufrir las dos cubiertas por la diferencia de

temperatura que soportan, pueden sufrir rotura, una o ambas.

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- Placa absorbente: la placa plana absorbente es prcticamente una plancha

plana o tubular (metlica o de plstico) pintada de negro con objeto de

aumentar su poder de absorcin al espectro solar y reducir las posibles

reflexiones. A veces, va recubierta con una superficie selectiva, que si bien es

ms costosa, mejora notablemente las propiedades de la placa.

- Caja del colector. Carcasa.

Las caractersticas que debe de cumplir son: rigidez, resistente a las variaciones de temperatura, resistencia de los elementos de fijacin mecnica y de corrosin, no retener agua en el exterior, permitir la salida de condensacin.

- Aislamiento: el aislamiento exterior esta constituido por laminas de

poliuretano, fibra de vidrio o cualquier otro material aislante, su misin es la de

aislar las paredes laterales y la parte posterior; si espesor depende del tipo y

aplicaciones del colector, as como del lugar de ubicacin. El aislante debe

tener un espesor de 8.0 cm.

Figura 2.1.: Colector solar plano

2.3.1.1. Balance energtico.

El funcionamiento del colector de placa plana se describe por un balance de energa en donde

interviene:

- La energa total absorbida: ( )

- La energa til:

- Las prdidas de energa: ( )

( ) ( )

- = La energa til ganada por el colector por unidad de rea de apertura,

W/m2

- = Irradiacin total del colector.

- ( ) = Producto de la transmitancia T de la cubierta por la absortancia a un

ngulo

- = Coeficiente global de perdidas en (W/m2*K)

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- = Temperatura de la placa absorbedora, C

- = Temperatura atmosfrica, C

El montaje de los colectores puede ser sobre dados de concreto, sobre terrazas. En general

para tener espacio para la instalacin y mantenimiento se recomienda de 1.5 2 metros entre

filas de colectores.

2.4. Acumuladores.

El principio de funcionamiento de la mayor parte de los acumuladores es cclico. Durante el

proceso de carga el sistema recibe cierta cantidad de energa que luego libera durante la

descarga. Cabe aclarar que el acumulador ideal no existe en forma genrica, ya que aquellos

que son buenos para unas determinadas aplicaciones pueden no serlo para otras, por lo que

la eleccin adecuada deber hacerse en cada caso, sopesando los pros y contras.

- Acero Inoxidable, resiste corrosin precio elevado.

- Fibra de vidrio reforzada, resisten corrosin, poco peso y fcil mantenimiento.

- Acero, bajo costo, pero debe protegerse contra la corrosin usando: pintura

especial, vitrificada, usando nodo de magnesio o galvanizado si el agua no

sobrepasa los 65 C.

- Verificar que los materiales sean compatibles con el circuito o agregar

conexiones que aslen el contacto directo ente los metales.

- Tamao del Acumuladores

- Cuando el consumo sea constante, como por ejemplo precalentamiento del

agua para caldera incluida en un proceso industrial continuo, se recomienda

de 35 a 50 L/m2 de colector.

- Cuando el consumo sea de alta demanda en corto tiempo, desfases entre

captacin y consumo, por ejemplo calentamiento de agua sanitaria en

hoteles, se recomienda de 50 a 75 L/m2 de colector.

Tambin se les suele incluir una vlvula de seguridad la cual se coloca sobre el tanque

acumulador, para evitar sobrepresiones, se coloca antes del conjunto de colectores.

Otros accesorios son el desaireador, el regulador de sistemas entre otros.

3. APLICACIONES Y USOS DE LA ENERGIA SOLAR TERMICA.

La energa solar trmica es una alternativa muy interesante en una gran variedad de

aplicaciones, entre las que se encuentra el agua caliente sanitaria, la calefaccin, la

climatizacin de piscinas, o la produccin de calor en multitud de procesos industriales.

3.1. Produccin de agua caliente sanitaria

El agua caliente sanitaria es, despus de la calefaccin, el segundo consumidor de energa de

nuestros hogares: con un 20% del consumo energtico total (Datos de la Gua prctica de la

energa. Consumo eficiente y responsable publicada por IDAE).

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En la actualidad la energa solar trmica ofrece una solucin idnea para la produccin de agua

caliente sanitaria, al ser una alternativa completamente madura y rentable. Entre las razones

que hacen que esta tecnologa sea muy apropiada para este tipo de usos, cabe destacar los

niveles de temperaturas que se precisan alcanzar (normalmente entre 40 y 45 C), que

coinciden con los ms adecuados para el buen funcionamiento de los sistemas solares

estndar que se comercializan en el mercado.

El grado de desarrollo y comercializacin de estos sistemas de produccin de agua caliente es

tal que ha llevado a esta aplicacin a convertirse en la ms popular de cuantas ofrece la

tecnologa solar en nuestros das. Y es que su uso no slo se limita a las viviendas unifamiliares,

sino tambin a edificios vecinales, bloques de apartamentos, hoteles, superficies comerciales y

oficinas.

3.2.Sistemas de calefaccin.

La posibilidad de satisfacer, al menos parcialmente, la necesidad de calefaccin de edificios por

medio de la energa solar constituye siempre un potencial atractivo, mximo si tenemos en

cuenta el elevado coste que tiene mantener una temperatura agradable en una vivienda

durante los meses de invierno.

Estos equipos suelen ser compatibles con la produccin de agua caliente sanitaria, existiendo

elementos de control que dan paso a la calefaccin una vez que se han cubierto las

necesidades de agua caliente, o bien aprovechando el calor del fluido que circula en el

captador para calentar el espacio cuando la calefaccin funciona a temperaturas menos

elevadas.

El principal inconveniente con el que se encuentran los usuarios que optan por un sistema de

calefaccin de estas caractersticas es la temperatura de trabajo a alcanzar. Mientras las

instalaciones de calefaccin convencionales abastecen los radiadores de agua con

temperaturas entre 70 y 80 C, los captadores de energa solar de placa plana convencionales

(sin ningn tipo de tratamiento selectivo en el absorbedor) no suelen trabajar a temperaturas

superiores a los 60 C, por lo que slo se utilizan para precalentar el agua.

La mejor posibilidad para obtener una buena calefaccin utilizando captadores solares es

combinndolos con un sistema de suelo radiante, el cual funciona a una temperatura muy

inferior a la de los radiadores (entre 30 y 40 C), exactamente el rango idneo para que los

captadores trabajen con un alto rendimiento.

Otra opcin cada vez ms utilizada en zonas de climas fros es la de instalar captadores de

vaco que, aunque resultan ms costosos, trabajan a temperaturas superiores a los 70 C. Este

tipo de captadores son los preferidos por chinos, japoneses, norteamericanos o alemanes, al

estar especialmente indicados para aplicaciones de apoyo a calefaccin por radiadores

convencionales. Aunque en Espaa todava tienen poca penetracin en el mercado, se ha

registrado un incremento de la demanda considerable durante los ltimos aos.

3.3.Climatizacin de piscinas.

La climatizacin del agua para piscinas constituye otra aplicacin interesante de la energa

solar, tanto si se trata de instalaciones cubiertas como a la intemperie. Estas ltimas merecen

10

especial atencin al existir en gran nmero y al conseguir resultados ms que satisfactorios

con sistemas sencillos y baratos.

De hecho, resulta bastante econmico lograr una temperatura estable y placentera en piscinas

al aire libre. En primer lugar porque, al circular el agua de la piscina directamente por los

captadores solares, no es necesario utilizar ningn tipo de intercambiador de calor ni de

sistema de acumulacin. Y en segundo lugar, porque la temperatura de trabajo suele ser tan

baja (en torno a los 30 C) que permite prescindir de cubiertas, carcasas o cualquier otro tipo

de material aislante. De esta manera, se consigue reducir el precio del captador sin excesivo

prejuicio en su rendimiento.

Lo habitual en estos casos es que se empleen captadores de placa plana con un sistema

formado por un doble circuito e intercambiadores combinables con la produccin de agua

caliente sanitaria y la calefaccin.

3.4.Refrigeracin en edificios.

El aprovechamiento de la energa solar para producir fro es una de las aplicaciones trmicas

con mayor futuro, pues las pocas en las que ms se necesita enfriar el espacio coinciden con

las que se disfruta de mayor radiacin solar. Adems, esta alternativa a los sistemas de

refrigeracin convencionales es doblemente atractiva porque permite aprovechar las

instalaciones solares durante todo el ao, emplendolas en invierno para la calefaccin y en

verano para la produccin de fro.

El funcionamiento de estos equipos se basa en la capacidad de determinadas sustancias para

absorber un fluido refrigerante. Como absorbentes se utilizan principalmente el amoniaco o el

bromuro de litio, mientras que como lquido refrigerante es el agua el ms recomendado.

La diferencia fundamental entre un sistema de refrigeracin convencional respecto a los

utilizados con tecnologa solar radica en la fuente de energa que ambos precisan para operar.

En el caso del refrigerador solar por absorcin, la energa elctrica requerida en el sistema de

compresin se suplanta por una adicin de calor.

4. APLICACIONES DE LA ENERGIA SOLAR EN EL SALVADOR.

4.1. Cocina solar.

La tecnologa de la cocina solar no es nueva, segn estudios de PRISMA (Programa

Salvadoreo de Investigacin sobre el desarrollo y Medio Ambiente) El Salvador es el segundo

pas ms deforestado despus de Hait; como consecuencia del recurso lea es la fuente de

energa primaria de mayor uso. Ante esta realidad y como medio de disminuir el uso de la lea

como combustible y para reducir la incidencia de enfermedades del sistema respiratorio,

mejorar la nutricin de los habitantes, es que se decidi investigar el tema y poner a

disposicin de posibles usuarios las cocinas solares de cartn, por su bajo costo, fciles de

construir su eficiencia comparable a la madera (ver figura 4.1.); sin embargo, tambin se han

diseado, construido y caracterizado diferentes tipos de cocinas de madera (ver figura 4.2.).

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Se cuenta tambin en el pas con varias cocinas de tipo SK12 (ver figura 4.3.). Adems, se

conocen otros mtodos de cocinar con el sol, como el sistema de cocina solar con colector.

Figura 4.1.: Imagen de cocina solar de cartn tipo caja.

Figura 4.2.: Imagen de cocina solar de madera tipo caja.

12

Figura 4.3.: Imagen de cocina tipo SK12.

4.1.1. Principios de la Coccin de los Alimentos.

Las principales formas de coccin de los alimentos son: hervidos, fritos, horneados y asados.

Hervidos como frijoles, arroz, maz, etc.; la temperatura deber ser aproximadamente 100C;

para los otros mtodos de cocinar se necesita mayor temperatura y que el calor sea

transferido a los alimentos, en un ngulo de 4.

4.1.2. Tipos de cocinas solares.

Hay varios tipos de cocinas solares.

De cada uno de los tipos de cocina se han desarrollado diversos modelos.

- Del tipo enfoque: La radiacin solar es concentrada en un foco o rea, en la cual

se coloca lo que se va a cocinar, lo mas importante en esta cocina es la relacin

de concentracin, que esta relacionada con el rea de apertura o de captacin de

energa solar; es necesario moverlas peridicamente para seguir el movimiento

del sol. En cuanto a la coccin de los alimentos es bastante rpida, pero hay que

tener cuidado con la radiacin reflejada, que requiere el uso de gafas oscuras y

puede, por descuido, provocar quemaduras. (ver figura 4.3.)

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- Cocinas solares con colector: Con este tipo de cocina se evita el problema de

cocinar fuera de la casa, hay modelos de este tipo que tienen un almacenamiento

de energa y se puede cocinar incluso en la noche.

- Cocina tipo caja: En nuestro pas, son las ms difundidas. Bsicamente son dos

cajas separadas por un espacio de al menos 5 cm, utilizado para colocar aislante,

el cual se recomienda sea fibra de vidrio, pero pueden usarse aislantes locales

(estopa de coco, borra de algodn, cascarilla de caf, residuos de polietileno,

granza de arroz) con resultados similares a los obtenidos con la fibra de vidrio.

(ver figura 4.1. y 4.2.)

4.1.2.1.Cocina solar tipo caja.

V. Funcionamiento

Cuando la cocina es colocada al sol, la placa ennegrecida absorbe la radiacin solar que

atraviesa las cubiertas de vidrio. La temperatura en el interior comienza a elevarse porque la

energa captada es grande en comparacin con las perdidas de calor. Sin embargo, despus de

un periodo corto de tiempo, la temperatura de equilibrio es alcanzada dentro de la caja,

inmediatamente se colocan los trastos de cocina, tambin pintados de negro y tapados, con

los alimentos a cocinar.

Las prdidas de calor de la cocina surgen por la cubierta por conveccin y radiacin

fundamentalmente; las prdidas atreves de las paredes y en el fondo de la cocina se dan por

conduccin y radiacin principalmente; las mayores prdidas se dan por el fondo de las

cocinas, por conduccin y radiacin.

La eficiencia de las cocinas solares depende de la resistencia trmica de los materiales y de los

mtodos de construccin.

Sin entrar en detalle del estudio trmico de cada uno de las partes de la cocina solar, es

importante caracterizarla como un todo, aplicndole una serie de pruebas, cuyos resultados

del la probabilidad de que funciona adecuadamente.

Las pruebas son:

Eficiencia ptica.

La eficiencia ptica de las cocinas en general es del 80%.

Y se define como:

Donde:

: Coeficiente de absorcin de la placa. Esla transmitancia de la cubierta.

Medida de la temperatura de estancamiento.

Es la mxima temperatura alcanzada por la plaza, con una determinada

insolacin , a una temperatura ambiente dada esta debe ser la mayor posible. Puede calcularse como:

14

( ) : Perdidas de calor a la

Determinacin de los nmeros de merito.

Eficiencia trmica La eficiencia trmica de la cocina solar depende la hora del

da. En la maana la cocina esta fra y las perdidas de calor son despreciables

comparadas con la energa que recibe. A medida que la cocina se calienta, las

perdidas de calor se incrementan; por la tarde la cocina se calienta, las perdidas

son mayores y la eficiencia puede llegar a ser negativa.

El valor de la eficiencia se puede obtener como un promedio usando:

Tiempos de coccin de los alimentos.

Estos depende de la radiacin solar incidente; de los nmeros de merito

de la calidad de los utensilios de cocina utilizados, del contacto que estos tengan con la placa absorbente; de la cantidad de alimentos, de la clase de estos

y de la cantidad de agua que se les agregue para ser cocinados. (Ver tabla 4.1.)

VI. Ventajas de usar cocinas solares

Economa de energa.

Conservan los combustibles fsiles (gas, kerosene, etc.)

Ahorro de tiempo.

Ahorro de dinero.

Fciles de operar.

Substituye el uso de lea para cocinar, durante el verano.

Los alimentos son ms nutritivos. (El valor nutritivo de los alimentos cocinados

con energa solar se presenta en la siguiente tabla.Ver tabla 4.2.).

Necesitan menos atencin mientras se cocinan.

No contaminan.

Los alimentos cocinados con el sol tienen mejor sabor.

Las amas de casa se liberan de tensin.

Facilitan la planificacin para cocinar.

Promueve la salud.

Reduce trabajos fsicos de las personas.

VII. Desventajas

Solo se puede usar de 9:00 am a 4:oo pm

Durante los meses lluviosos du tiempo de uso es menor.

VIII. Otras posibilidades del uso de la cocina solar.

Se pueden secar harinas

Pasteurizar agua.

15

Esterilizar utensilios para primeros auxilios.

Tabla 4.1.: Valores experimentales de humedad y protenas para diferentes alimentos.

Fecha Clase de alimento Cantidad Agua (tazas) Tiempo Observaciones Hora inicio Hora final

Radiacin

incidente.

15/03/1993 Arroz 1/2 Libra 1 3/4 40 Min. Soleado 10:00 a.m. 11:40 a.m. 850

16/03/1993 Carne guisada 10 onzas - 3 h 45 Min Soleado 10:20 a.m. 01:20 p.m. 3086

17-Mar Frijoles con carne 1/2 libra 3 5 h 45 Min Soleado 09:45 a.m. 03:30 p.m. 4948

19/03/1993 Papas salcochadas 1 libra 1 1/2 2 h 45 Min Soleado 10:00 a.m. 12:15 p.m. 4127

23/04/1993 Sopa de res 10 onzas 3 4 h Soleado 09:30 a.m. 01:30 p.m. 3586

13/04/1993 Maz blanco 1/2 Libra 3 2 h 45 Min Soleado 09:30 a.m. 11:20 a.m. 1740

14/04/1993 Caracolitos con carne molida 1/2 carne 2 2 h 10 Min Soleado 09:10 a.m. 11:20 a.m. 1872

15/07/1993 Yuca salcochada. 1 1/2 libra 2 4 h 30 Min Soleado 09:00 a.m. 01:50 p.m. 4702

26/07/1993 Salporas de arroz 2 tazas de harina de arroz - 2 h 30 Min Soleado 10:00 a.m. 12:00 p.m. 1980

17/07/1993 Tamales de pollo 9 tamales 3 5 h 45 Min Soleado 09:45 a.m. 02:30 p.m. 4305

03/05/1993 Pollo 1 pollo - 45 Min Soleado 11:00 a.m. 11:45 a.m. 980

23/09/1993 Huevos 6 huevos - 1 h Soleado 11:00 a.m. 12:00 p.m. 850

03/05/1993 Pescado en salsa 2 pescados - 1 h Soleado 11:00 a.m. 12:00 p.m. 850

06/11/1993 Hamburguesas 1/2 libra de carne molida - 1 h 20 Min Soleado 10:10 a.m. 11:30 a.m. -

08/11/1993 Ejotes salcochados 10 onzas 3 2 h Nublado 09:35 a.m. 11:35 a.m. 2143

16/11/1993 Guineos en gloria 10 guineos de seda grandes 01-Ago 1 h 30 Min Soleado 02:00 p.m. 03:30 p.m. -

15/11/1993 Bisteck de res 10 onzas - 2 h Nublado 10:00 a.m. 12:00 p.m. -

Tabla 4.2.: Valores experimentales de humedad y protenas para diferentes alimentos.

CRUDO

COCINADO

CONVENCIONAL CON ENERGIA SOLAR

Alimento Humedad Relativa Protenas

Humedad

Relativa Protenas

Humedad

Relativa Protenas

Maz 9.49 8.610.47 37.67 8.350.73 55.28 8.320.58

Frijoles 12.68 18.560.56 72.22 19.240.95 68.71 19.040.44

16

Arroz 10.31 7.470.17 64.15 5.940.37 * 4.820.06

Carne 76.70 61.232.57 63.50 65.501.31 73.75 63.440.02

Pollo 74.92 56.381.09 61.31 36.930.93 74.08 59.342.02

8.2.Secador solar.

El secado solar de los alimentos ha sido usado desde la poca de los nmadas hasta nuestros

das.

El secado de productos agrcolas es el proceso comercial mas utilizado para la preservacin de

productos pos cosecha. La finalidad del secado es la separacin parcial del agua contenida en

la materia solida, con lo cual el producto puede ser almacenado en condiciones ambientales

por largos periodos, sin que pierdan sus propiedades nutricionales. El secado inhibe casi

totalmente los diferentes procesos de descomposicin del producto y crea condiciones no

favorables para el desarrollo de hongos y microorganismos.

Secado tradicional de productos agrcolas.

El proceso de secar productos agrcolas conocido como secado directo al sol, consiste en

colocar el producto sobre una superficie plana al aire libre expuesta a la accin de la radiacin

solar.

El secado natural presenta algunas desventajas:

Falta de higiene durante el proceso.

Se necesitan superficies extensas para secar los productos.

En caso de extrema humedad y poca insolacin hay riesgo de que el producto se

pudra.

Secado solar modificado.

En este se aprovecha eficientemente la energa solar y las corrientes naturales de aire, con lo

que se logra un proceso parecido al secado natural pero supera sus desventajas.

El secado modificado se realiza mediante dispositivos denominados secadores solares. Un

secador solar en un equipo que aprovecha la energa solar para calentar y secar el aire; el aire,

calentado circula a travs del producto que desea secar, y al hacerlo, arrastra el agua que esta

contenida en el producto.

Secador solar.

Es el dispositivo para secar productos agrcolas bajo condiciones controladas, en general un

secador solar consta de 2 elementos: un colector solar y una cmara de secado (ver figura 4).

- Colector solar: Se describe como una cmara cerrada, aislada trmicamente que

consta de dos elementos principales una cubierta transparente y un absorbedor.

17

La cubierta transparente permite el paso de la radiacin solar al interior del colector,

evita la salida de radiaciones por las paredes; adems impide que entre aire frio sin

control al colector y que aire caliente salga de el.

- El absorbedor es una placa negra colocada dentro del colector, emite radiacin

que aumenta la temperatura del are que esta a su alrededor.

- Cmara de secado: Consiste de una cmara cerrada, aislada trmicamente, donde

se coloca el producto que se desea secar o deshidratar y por la que circula el aire

calentado por el absorbedor. Este aire es el que se encarga de evaporar el agua

contenida en el producto.

Figura 4: Imagen de un secador solar pasivo.

8.2.1. Clasificacin de los secadores.

Se han clasificado en varias categoras, dependiendo del modo de operacin del calor derivado

de la radiacin solar y de su consecuente uso para remover humedad de los productos a secar.

- Secadores indirectos pasivos.

- Secadores con circulacin forzada o flujo continuo.

- Secadores directos pasivos.

En este trabajo se describe el secador directo pasivo (ver figura 4).

8.2.1.1.Funcionamiento del secador solar directo pasivo.

El producto es colocado sobre una zaranda en el interior de la camada de secado. La radiacin

solar incide sobre el producto elevando su temperatura, lo que causa la evaporacin del agua

que contiene; huecos de ventilacin son hechos en el fondo a travs de los cuales el aire fresco

18

del exterior sea succionado automticamente; tambin deben haber huecos en la parte

superior del secador para que el aire hmedo escape.

Consideraciones en el tratamiento del producto antes, durante y despus del secado solar.

Antes:

Investigar la temperatura mxima a la que puede ser expuesto el producto, de lo

contrario podra perder sus propiedades nutricionales.

Investigar si es necesario tratarlo con algn tipo de solucin, con el propsito de

conservar sus propiedades nutricionales.

Lavar los alimentos antes de secarlos.

Tratar higinicamente las manos y los utensilios de corte.

Para realizar los cortes de los productos que se van a secar, no utilizar materiales

oxidantes, ya que por lo general muchos de estos productos son susceptibles a la

oxidacin.

Tomar en cuenta que por cada metro cuadrado de zaranda se debe colocar 7.5 kg

de producto, de lo contrario se estar obstaculizando el flujo de aire a travs de

este.

Durante el secado solar.

Controlar la temperatura en la cmara de secado. ya que esta podra superar el

limita al que debe ser sometido el producto.

En caso de ser necesario podra disminuir el flujo de aire a travs de los huecos

de salida y con ello incrementar la temperatura para lograr un secado ms

rpido.

Despus del secado solar.

Evitar el contacto del producto con cualquier fuente de contaminacin.

Si el producto no va a ser consumido antes de dos das despus del secado, se

hace necesario empacarlo en bolsas plsticas para evitar la rehidratacin o algn

tipo de contaminacin. (ver anexos, tabla4.3.)

19

Tabla 4.3.: Temperaturas de secado para algunos productos.

GRANOS T C

Arroz con cascara, crudo 50

Arroz con cascara, hervido 50

Maz 60-80

VERDURAS

Guisantes (arvejas) 65

Coliflor 65

Zanahorias. 75

Patatas dulces 75

Patatas. -

Verduras con hojas. -

Chile. -

Yuca. -

FRUTAS

Manzana. 70

Uva 70

Pltanos. 70

Guayaba. 65

Bananos. 70

Pia. 70

Mango. 70

Zapote. 70

Maraones. 70

8.3.Destilacin solar.

La primera aplicacin de la energa solar conocida fue la destilacin solar. En 1872 un

destilador solar fue construido en el desierto norte de Chile, para proveer agua a los animales,

el destilador en mencin funciono durante 30 aos.

8.3.1. Tipos de destiladores.

De acuerdo con su produccin, los destiladores se clasifican en: poco profundos, cuya columna

de agua es de 10 o 20 cm de espesor, y los profundos que son llamados tipo piscina. (Ver

figura4.5.)

Hay otra clasificacin de acuerdo son su forma geomtrica, el tipo caja de una cada.

Principios de funcionamiento del destilador solar.

Los principios generales en el proceso de destilacin solar son:

20

El de coleccin de la energa solar (colector).

Transformacin de la energa colectada en calor latente de evaporacin.

Figura 4.5.: Imagen de un destilador solar.

8.3.2. Coleccin de energa solar.

La energa solar penetra por la cubierta de vidrio, parte de ella se absorbe, parte se refleja y

parte atraviesa la cubierta.

En esta primera fase de operacin del destilador se explotan los principios de coleccin de la

energa solar para otros dispositivos, con la diferencia de que hay que tomar precauciones con

la precipitacin de las diversas sales que contiene el agua y si se trabaja con agua de mar,

prever las reacciones qumicas del agua con los materiales de que esta constituido el

destilador.

Transformacin de la energa solar colectada en vapor.

La energa colectada se utiliza para producir vapor de agua, el que por conveccin sube desde

la superficie del agua hasta la cubierta de vidrio que esta relativamente fra en comparacin

con la temperatura de la bandeja, lo cual origina pequeas gotas que se deslizan por el vidrio y

se recogen a travs de los canales internos; toda el agua se recoge en un deposito especial

aislado trmicamente.

21

En general puede decirse que el destilador solar reproduce, en pequea escala, las tres fases

del ciclo hidrolgico natural, es decir:

- La radiacin solar es absorbida parcialmente por los ocanos, lagos, ros; en

este caso por el agua de la bandeja del destilador.

- Transporte del vapor de agua hacia regiones de menor temperatura mediante

conexin; en el caso del destilador, el vapor se transporta desde la superficie del

agua de la bandeja, hasta el vidrio.

- Condensacin del agua y su precipitacin en forma de lluvia, nieve.

Continuando con el smil, el vapor de agua formado en el destilador en contacto

con el vidrio se condensa, formando pequeas gotas que se deslizan por

gravedad.

- La cuarta fase del ciclo hidrolgico es el regreso del agua a travs de los ros a

los lagos, ocanos, etc.

8.3.3. Eficiencia del destilador.

En promedio, experimentalmente, se ha obtenido litro de agua por pie de superficie de la

cubeta por da.

8.4.Colector solar de placa.

El colector solar de placa plana con circulacin natural, es el dispositivo que transforma la

energa de la radiacin solar en energa trmica; si se usa agua como liquido de trabajo, se

obtiene agra caliente, la que puede utilizarse para lavado de ropa, trastos, industrias,

diversos usos domsticos en general. (Ver figura 6)

Figura 6: Imagen de las partes de un colector solar de placa plana.

Aplicaciones.

22

Calentamiento de piscinas Puede ver algunos ejemplos en la seccin de instalaciones,

dependiendo de la piscina, y de la situacin de la misma el dimensionado ser diferente,

nuestro equipo tcnico le aconsejar sobre la mejor opcin

Equipos Compactos

Dependiendo de la instalacin tendr un tamao determinado.

Funcionan utilizando el efecto termosifn, normalmente vienen preparados para poner en

el tejado, no utilizan motores.

5. ESTADISTICAS MUNDIALES Y NACIONALES DE SU PRODUCCION Y

USO ENERGETICO.

La contribucin de la solar trmica al consumo energtico mundial sigue siendo muy escasa

todava, pese a que empiezan a percibirse ciertos sntomas de cambio que permiten ser ms

optimistas de cara al futuro.

En la actualidad la capacidad de energa solar instalada en el mundo supera a la de otras

renovables con altos ndices de desarrollo, como es el caso de la energa elica. Con una

potencia instalada de 98,4 GW trmicos a finales de 2004 (Datos del Solar HeatWorldwide

2004, considerando 41 pases que representan el 57% de la poblacin mundial y el 8590% del

mercado mundial de solar trmica), la solar trmica ha alcanzado unos niveles de popularidad

impensables hace tan solo unos aos. Y no exclusivamente por lo que a la produccin de agua

caliente se refiere, sino tambin en cuanto a la calefaccin de viviendas.

5.1.Oriente medio e India.

5.1.1. Israel.

Israel cuenta ahora con un incentivo por tarifa para la electricidad solar de unos 16,3 cntimos

de dlar/kWh (Noviembre de 2006) para ms de 20 MWe de potencia instalada y un respaldo

mximo de combustible fsil del 30% de la energa producida. La tarifa para centrales

menores, de 100 kW a 20 MW, es de unos 20,4 cntimos de dlar/kWhe para los 20 primeros

aos (noviembre de 2006).

En febrero de 2007 el Ministerio israel orden la construccin de una planta ESTC en un

emplazamiento ya aprobado en Ashalim, al sur del pas. El proyecto consta de dos centrales

trmicas termo solares, cada una con una potencia instalada aproximada entre 80MW y

125MW y en el agregado hasta 220MW, ms una central fotovoltaica con una potencia

instalada aproximada de 15MW con opcin de incremento de otros 15MW.

5.1.2. Turqua

Turqua posee un magnfico potencial en recursos energticos hidrulicos, elicos,

geotrmicos solares y biocombustibles comparado con la media europea. El potencial solar

total de Turqua es de 131 TWh por ao y se espera que la produccin de energa solar alcance

los 2,2 TWh en 2010 y 4,2 TWh en 2009. Turqua promulg su primera Ley de Energas

Renovables especfica en mayo de 2005 (la Ley de Incentivo al Uso de Fuentes de Energa

23

Renovables para la Generacin de Energa Elctrica). La Ley de Energas Renovables funciona

conjuntamente con los Certificados de Fuentes de Energas Renovables (Certificados RES).

Esa ley introdujo tarifas reguladas para la electricidad generada a partir de fuentes de energa

renovables, junto con una obligacin de compra para las distribuidoras con licencia de los

productores de energas renovables certificadas.

5.1.3. India

En India hay un recurso solar muy prometedor, con una irradiacin anual global entre 1.600 y

2.200 kWh/m2, tpica de regiones tropicales y subtropicales. El Gobierno indio estima que slo

el 1% de la tierra firme de India podra cubrir sus necesidades energticas hasta 2030.

5.2.frica.

5.2.1. Argelia

Argelia posee unos excelentes recursos solares de ms de 2.000 kWh/m2/ao de luz solar

directa. El objetivo nacional es abastecer entre el 10-15% de energa a partir de renovables

para el ao 2030.

5.2.2. Sudfrica

El Gobierno sudafricano ha establecido un objetivo de produccin de 10.000GWh de energa a

partir de fuentes renovables (principalmente biomasa, elica, solar e hidrulica a pequea

escala) para 2013. Esta cifra cubrira el equivalente de dos millones de hogares con un

consumo anual de 5.000 kWh. Estamos hablando del orden del 5% de la generacin de

electricidad actual en Sudfrica, o del reemplazo de dos grupos de 660MW de centrales

trmicas de carbn de Eskom.

5.2.3. Egipto

En 1995 se realizaron dos estudios de pre viabilidad de las tecnologas de colectores

parablicos y de torre central seguidos de una misin de Solar PACES START en 1996, y Egipto

se decidi por un primer sistema ISCC de 150 MW con un campo solar de colectores

parablicos de 30 MW. El FMAM (Fondo para el Medio Ambiente Mundial) proporcion

servicios de consultora y ofreci cubrir el coste incremental. En 2000 se complet el primer

informe sobre viabilidad, seguido de una lista de promotores cualificados e interesados en

2001. El proyecto fue paralizado debido a una inesperada fluctuacin del dlar, y a mediados

de 2003 el Banco Mundial decidi modificar su enfoque de creacin de un proyecto estatal lo

que permiti la participacin del sector privado en un contrato de propiedad de 5 aos. En

febrero de 2004, 35 firmas expresaron su inters en un anuncio general de adquisicin.

5.3. Situacin en Europa

Europa representa tan solo el 9% del mercado mundial de energa solar trmica con una

potencia instalada de 10.000 MWth (MW trmico) a finales de 2004, o lo que es lo mismo, un

total de 14 millones de m2

de captadores solares en funcionamiento. El impulso que ha

recibido esta industria durante los ltimos aos, es lo que ha permitido dar un paso firme en el

24

objetivo comn de alcanzar los 100 millones de m2

de superficie instalada que se pretenden

conseguir en el horizonte de 2010.

Aunque los objetivos contemplados por la Comisin Europea en su Libro Blanco todava estn

demasiado lejos, lo cierto es que los primeros aos de este nuevo milenio han resultado

decisivos para el despegue definitivo de la tecnologa solar trmica en Europa. Algo que no

habra sido posible sin el empuje solar de pases como Alemania, Grecia, Austria y Espaa que,

en conjunto, representan el 78% de la capacidad instalada en Europa (Datos del Informe de la

Federacin de la Industria Solar Trmica Europea de Junio de 2005).

El uso de los captadores solares para producir agua caliente, al igual que ocurre en el resto del

mundo, es la aplicacin preferida por los europeos, seguida de la calefaccin y de forma muy

poco significativa la climatizacin de piscinas, que slo tiene cierta importancia en Austria o

Alemania. En pases del norte de Europa tambin destaca el uso de colectores de aire para

calentar el espacio, en especial en Suiza, con un total de 581 MWth producidos con esta

tecnologa, Noruega con 287 MWth instalados, y a ms distancia Finlandia.

Por su parte, Alemania contina con el programa Marktanreiz que tan buenos resultados le

ha dado desde principios de los aos 90 y que le ha llevado a colocarse como lder indiscutible

en Europa, con 4.000 MW trmicos instalados y una superficie de 5,7 millones de metros

cuadrados. El 80% del mercado domstico en este pas corresponde a instalaciones -tipo para

agua caliente sanitaria (ACS) en viviendas familiares, aunque tambin se estn empezando a

potenciar los sistemas solares de gran tamao para suministrar calor a edificios comerciales,

industrias, hospitales e incluso barriadas enteras.

Grecia es el segundo pas europeo en importancia en cuanto a volumen de mercado se refiere.

Con un 14% del total de la superficie instalada en la Unin Europea, el pas heleno dispone de

un tejido solar que abastece de agua caliente a uno de cada cuatro habitantes. Despus de

varias dcadas en las que el gobierno ha apoyado con decisin la instalacin de paneles solares

mediante incentivos fiscales y a travs de campaas de publicidad en medios de comunicacin,

actualmente se han suspendido todos los privilegios con los que contaba esta tecnologa en el

pasado. Sin embargo, esta medida no ha repercutido en la demanda que, en 2004, aument

un 34% respecto al ao anterior. Esto pone de manifiesto el grado de satisfaccin de los

helenos con la energa solar trmica y su confianza en esta tecnologa para producir agua

caliente. (Ver grafico 7)

25

Figura 7: Grafica de las estadsticas de uso de energa solar en Europa.

5.3.1. Situacin en Espaa

Espaa es lder mundial en energa solar trmica de concentracin. En primer lugar, tiene un

objetivo para 2010 en tecnologa ESTC de 500 MW de capacidad instalada, y en segundo lugar,

Espaa ha sido el primer pas del sur de Europa en introducir un sistema de financiacin de

tarifas o primas. Las plantas ESTC de hasta 50 MW tienen ahora una prima regulada de 26,9

cntimos de euro/kWh durante 25 aos, que aumenta anualmente con la inflacin menos un

punto porcentual. A partir de 25 aos la prima desciende a 21,5 cntimos de euro/kWh. Esta

tarifa fue fijada mediante el Real Decreto 661 de 2007, que separ la prima del precio de

referencia de mercado, ya que ste suba con los precios del crudo incrementando

automticamente las primas de las renovables.

5.4.America.

En 2002, el Congreso encomend al Departamento de Energa (DOE) la elaboracin de una

iniciativa para alcanzar el objetivo de 1.000 MW de nueva potencia solar con canal parablico,

torre de energa y disco/motor para abastecer el rea suroccidental de Estados Unidos para

2006. Desde finales de 2006, las compaas elctricas de la zona han lanzado varias solicitudes

de propuestas (RFP) de miles de MW de renovables, incluyendo ESTC.

El Grupo de Trabajo del Comit Asesor de Energa Diversificada y Limpia sobre sistemas

avanzados de carbn, biomasa, eficiencia energtica, geotrmica, solar, de transmisin y elica

de la Asociacin de Gobernadores Occidentales (WGA) ha identificado los cambios necesarios

en las polticas estatales y federales para poder lograr 30.000 MW de nueva generacin de

energa limpia y diversificada para 2015, un incremento del 20% en eficiencia energtica para

2020 y una capacidad de transmisin adecuada para la regin durante los prximos 25 aos.

En el informe de 2006 de la WGA, el Grupo de trabajo sobre Energa Solar identifica 4.000 MW

de instalaciones CSP de alta calidad en los Estados suroccidentales de Estados

Unidos y recomienda llevar a cabo un proceso de desarrollo de polticas estatales y de puesta

en marcha de incentivos.

26

- El Estado de Nuevo Mxico cuenta con un RPS desde julio de 2003 que exiga ya a

las compaas elctricas privadas que generasen al menos el 5% de sus ventas de

electricidad a consumidores finales a partir de renovables para los clientes de

Nuevo Mxico para el ao 2006, y al menos un 10% para 2011.

- La Cartera de Renovables del Estado de Arizona incrementar a un 1,1% en 2007

(60% de fuentes de energa solar). Estos requisitos pueden alcanzarse con energa

solar de otros pases si se demuestra que la consumen los usuarios de Arizona. El

Estado cuenta tambin con multiplicadores de crdito para energa renovable que

proporcionan incentivos adicionales para la generacin de energa solar en el

Estado.

- Recientemente se ampli hasta 2017 el crdito fiscal a la inversin del 30%, una

importante herramienta de financiacin. An no se conocen los resultados de esta

iniciativa debido a la crisis financiera, pero durante un periodo de dos aos ofrecer

un reembolso directo del 30% del proyecto en el momento de su puesta en marcha.

5.5.Asia-Pacifico.

5.5.1. China

Con el objetivo de promover el desarrollo de la tecnologa ESTC en China, el programa CRESP

(Programa para promover la Energa Renovable en China) emiti recientemente un informe

sobre polticas de incentivos econmicos para la generacin de energa solar en el que se

sugieren medidas como la preferencia financiera e impositiva, prstamos descontados,

subsidios de financiacin directa, e informacin sobre polticas de precios preferenciales y

gestin, una mayor investigacin tcnica y desarrollo e inversiones en desarrollo y en I+D,

estableciendo estndares tcnicos, regulaciones de gestin y un sistema de autenticacin.

NDRC ha iniciado tambin una investigacin en materia de tarifas o primas de la central

termosolar a fin de calcular el precio de la electricidad generada por la central termosolar con

diferentes potencias. Se espera que se aplique en breve una prima de 4Yuan/Kwh a algunas

plantas solares en zonas desrticas en periodo de demostracin.

El plan quinquenal (2006-1010) de la undcima Comisin Nacional China sobre Desarrollo y

Reforma incluye plantas ESTC comerciales de 200 MW en los Estados de la Mongolia interior,

XinJiang y Tbet, para los que se ofrecer un contrato de compraventa de energa de 25 aos.

Se ha incluido un proyecto de demostracin de sistema y tecnologa termosolarcomo Proyecto

Clave 863 en el Undcimo plan quinquenal 2006-2010 de I+D Nacional de Alta tecnologa,

administrado y puesto en prctica por el Instituto de Ingeniera Elctrica de la Academia China

de las Ciencias. Este proyecto incide en el desarrollo de la tecnologa de torres solares y la

demostracin de una ruta ms corta al suministro local que con tecnologa de colectores

parablicos.

Hay varios ejemplos de I+D en marcha, como la investigacin en tecnologa de colectores

parablicos de 100 kW apoyada por el gobierno municipal de Nanjing en 2007 y llevada a cabo

por Nanjing hongcaitiancheng New EnergyCompany. CAMDA New Energy est investigando

un sistema de demostracin de colectores parablicos de 1 MW que es el proyecto clave de la

Provincia de Guangdong en el plan de Ahorro energtico y Reduccin de emisiones y Energa

renovable de 2008. Solar Millennium AG, junto con Inner Mongolia RuyiIndustry Co., Ltd estn

implantando un estudio de viabilidad de un sistema con colector parablico de 50 MW en

Ordos, el interior de Mongolia.

27

5.5.2. Australia.

Tcnicamente existen tres reas principales de generacin de energa solar termoelctrica en

Australia.

La ms avanzada desde el punto de vista comercial es el sistema de concentradores lineales de

Fresnel Concentrados (CLFR), incorporado ahora en una central trmica de carbn existente y

produciendo vapor para el principal generador trmico. En 2003 se construy una primera

central de 1 MWe que ahora se est ampliando al doble de su potencia. La compaa

Australiana ha desarrollado un diseo independiente con su propia turbina, con una

instalacin de 5 MWe en California y otra planta de 177 MWe en proceso de construccin. La

tecnologa de espejo parablico de gran dimetro ocupa un rea superficial de 500m2 para

cada unidad, tres o cuatro veces mayor que otros ejemplos de esta tecnologa, desarrollada

por la Universidad Nacional Australiana.

Actualmente est en proceso de comercializacin. La CSIRO (Organizacin para la Investigacin

y la Ciencia de la Commonwealth) ha construido un campo de prueba para una torre solar

produciendo gas solar y actualmente se est probando para la generacin de electricidad.

6. ENERGIA SOLAR TERMICA Y EL MEDIO AMBIENTE.

La energa solar trmica es un tipo de energa que es respetuosa con el medio ambiente. Es

uno de esos recursos renovables que nos regala la naturaleza a cada instante. Y lo que es igual

de importante, una fuente de energa que no daa el entorno en que vivimos.

Ventajas:

- No emite gases contaminantes perjudiciales para la salud.

- No emite gases de efecto invernadero que provocan el cambio climtico.

- No produce ningn tipo de desperdicio o residuo peligroso de difcil eliminacin.

- No produce efectos significativos sobre la flora y la fauna, a no ser que hagamos

referencia a las instalaciones de alta temperatura, que suelen ocupar una gran extensin

de terreno.

- Su impacto sobre el medio ambiente es mnimo, y de producirse alguno ocurre

exclusivamente durante la fase de fabricacin de los equipos.

- Este tipo de instalaciones no dejan huella ecolgica cuando finaliza el periodo de

explotacin.

- Es una energa que no corre peligro de agotarse a medio plazo, puesto que su fuente

productora es el Sol.

- No requiere costosos trabajos de extraccin, transporte o almacenamiento.

- Contribuye eficazmente a la reduccin de emisiones de CO2, responsables del

calentamiento global del planeta. Se calcula que con el uso de una instalacin solar para la

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produccin de agua caliente sanitaria, una familia puede evitar, la emisin de una

tonelada de CO2 al ao.

Desventajas:

- Se precisan sistemas de acumulacin (bateras) que contienen agentes qumicos

peligrosos.

- Pueden afectar a los ecosistemas por la extensin ocupada por los paneles en caso de

grandes instalaciones.

- Impacto visual negativo si no se cuida la integracin de los mdulos solares y el entorno.

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CONCLUSIONES.

- La energa solar trmica juega un papel importante en el desarrollo de muchos

procesos, puesto que sus aplicaciones son de gran variedad y utilidad para la industria

qumica y alimenticia, debido a que reduce los costos si se utilizaran otras fuentes de

energas no renovables tales como el petrleo y sus derivados, gas natural, etc.

- El uso de secadores solares, es un proceso de amplio espectro productivo; dado que

puede ser aplicado a un gran nmero de alimentos, siendo los granos los de mayor

uso, esto genera ingresos para las familias productoras de estos productos, dado que

los materiales e instalacin de esta maquinaria es fcil y econmico, lo que propicia a

invertir en ellos.

- La aplicacin de los procesos que involucren el uso de la energa solar trmica, la cual

forma parte de las energas renovables, significa una disminucin significativa de los

contaminantes ambientales; los cuales son generados como residuos debido a la

utilizacin de energas no renovables, por lo que se puede decir con toda seguridad

que la energa solar trmica genera grandes beneficios para el medio ambiente.

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RECOMENDACIONES.

- Dado los beneficios que la energa solar trmica produce, esta se debera implementar

masivamente en nuestro pas por medio del gobierno nacional, mediante la aplicacin

de medidas de enseanza de este tipo de energas, por medio de los distintos

ministerios de gobierno (Agricultura y ganadera, Educacin, entre otros) debido a

muchas razones entre las cuales estn la factibilidad econmica, el hecho que nuestro

territorio nacional sea beneficiado con rayos solares en gran parte del ao, generar

cierta independencia de los combustibles fsiles; los cuales son los ms utilizados en

nuestro pas, favorecer al medio ambiente mediante la no expulsin de algn tipo de

desecho contaminante.

- Respecto a la produccin de granos o frutos desecados, elaborados mediante

secadores solares, podra ser mejorada y amplificada, mediante la utilizacin optima

de los recursos y el mejoramiento del sistema de secado, el cual podra ser

especificado bajo cierto producto de inters, lo cual mejorara el resultado y producira

un mejor producto que seria bien recibido en su mercado de distribucin.

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OBSERVACIONES.

- Las aplicaciones de la energa solar trmica no solo se remiten a usos netamente

industriales (ya sean qumicos o alimenticios) si no tambin a su uso hogareo, como

se puede constatar su utilizacin como calentadores de agua domsticos, generando

mayor diversificacin de este tipo de energa renovable.

- A diferencia de la energa solar voltaica, los acumuladores de energa solar trmica

solo pueden alcanzar temperaturas relativamente bajas, ejemplo 60C, mientras que

los acumuladores voltaicos que poseen formas geomtricas particulares y

completamente distintas de los trmicos; pueden alcanzar temperatura mucho ms

elevadas.

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REFERENCIAS CONSULTADAS.

- Ethelvina Murillo de Escobar (1998) Energa Solar Aplicada, EDUCA Editorial.

- Jos Doria Rico, Mara Cruz de Andrs Garca (1998). Energa Solar Eudema Editorial.

Madrid, Espaa.

- Javier Mara Mndez Muiz (2008). Energa Solar Trmica FUNDACION

CONFEMETAL Editorial. Madrid, Espaa.

- Manuales de energias renovables, energa solar trmica Titulo: energa solar trmica,

autor: Jose Manuel Lopez Cozar, Madrid octubre 2006.

- Sven Seske (Geenpeace International), Jose A. Nebrera (Presidente de ESTELA). Energa

solar trmica de concentracin, perspectiva mundial 2009