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PANELES SOLARES TÉRMICOS – ¿QUE SON?

Los paneles solares más conocidos en la industria de la energía solar son los Paneles Fotovoltaicos (PV), pero no todo termina en estos paneles, hay otros. Voy a dar a conocer los Paneles Solares Térmicos que son como el hermano pequeño de los fotovoltaicos y creo que debes conocer sus diferencias y beneficios respecto a los PV.

Concentradores Térmicos

La energía del sol es difusa. Siempre se recoge primero y luego se concentra. En los sistemas a escala de servicios públicos, la energía solar tiende a concentrarse en los colectores y a niveles mucho más altos. En los sistemas residenciales, tendemos a utilizar paneles solares para recoger la energía del sol y otros medios para concentrarla. Es por eso que tendemos a referirnos a los sistemas de servicios públicos como “concentradores” y a los paneles residenciales como “colectores”. Los sistemas a escala de servicios públicos también tienden a ubicarse en las mejores ubicaciones y utilizan heliostatos para rastrear el movimiento del sol para una eficiencia ligeramente adicional, mientras que los paneles residenciales no tienen suficientes economías de escala.

Sistemas de paneles solares Térmicos

Los sistemas de paneles solares térmicos concentran la energía en sistemas de almacenamiento térmico. Los sistemas de paneles fotovoltaicos lo hacen eléctricamente, pero no siempre con almacenamiento. Al instalar paneles solares fotovoltaicos, debes decidir inicialmente si deseas un sistema conectado a la red en el que puedas vender la energía a la empresa de servicios públicos, pero no mantener un almacenamiento in situ, o si deseas un sistema independiente que incorpore una batería u otro sistema de respaldo (vivienda sin conexión a la red).

Los paneles fotovoltaicos se utilizan cuando lo que queremos es electricidad. Hay dos tipos principales:

  • Cristal de silicona
  • Película delgada

Los paneles de silicona producen energía de CC que luego debe pasar por un inversor para darnos la energía de CA de nuestra red eléctrica. La tendencia es tener inversores de CA incorporados en los paneles para un menor número de piezas y una instalación más sencilla.

paneles termicos

Para los paneles fotovoltaicos comerciales, la eficiencia máxima en la actualidad es del 29%, utilizando la tecnología actual basada en el silicio. Los paneles disponibles en el mercado pueden adquirirse con una eficiencia de entre el 8 y el 20%.

Estos son también el tipo más caro de paneles solares, que actualmente cuestan entre $1 y $3/watt de potencia nominal. En la actualidad, los precios están deprimidos debido a un exceso de paneles en el mercado.

Los paneles solares térmicos (colectores) se utilizan cuando lo que queremos es calor. Hay 4 tipos principales:

  • Colectores de panel plano
  • Colectores de tubo de vacío
  • Paneles solares de colectores cilíndricos
  • Paneles solares de aire

Los primeros tres tipos utilizan un medio como el agua para transferir el calor del sol desde donde se recoge a un área central donde el calor puede ser almacenado y concentrado. La mayoría de estos tipos tienden a ser sistemas activos que utilizan bombas para mover un fluido de trabajo. También hay diseños pasivos que usan termosifón.

Los colectores de panel plano dependen de que el sol caliente un objetivo que luego transfiere el calor a tuberías que van a un almacenamiento central.

Los paneles de colectores solares son similares a un sistema de báscula de servicios públicos con un reflector detrás de un tubo que enfoca la energía solar a un tubo central. A continuación, el calor se transfiere al almacenamiento central.

como instalar panel solar termico

Estos fueron utilizados hace décadas y en su mayoría cayeron en desgracia debido a su complejidad. Este tipo de panel gana eficiencia con el seguimiento solar usando un helióstato. Un doble reflector parabólico detrás de ellos evita la necesidad de seguimiento solar. Una cubierta de tubo de vacío también mejoraría la eficiencia y nuevas investigaciones han proporcionado recientemente estas dos mejoras.

Los colectores de tubos de vacío ahora utilizan más comúnmente un material de cambio de fase en una tubería que se calienta, cambia a un gas y transfiere el calor a un colector donde la tubería lo recoge y lleva el calor al almacenamiento central.

Los tipos más antiguos eran similares a los paneles solares, con las tuberías rodeadas por los tubos de vacío de doble pared. Los tubos de vacío prácticamente eliminan la pérdida de calor por conducción y convección.

Los paneles planos pierden algo de calor. Esto a veces puede ser útil para derretir las cargas de nieve en los meses de invierno. Los paneles solares pueden sobrecalentarse, por lo que los paneles planos también son mejores en climas más cálidos, posiblemente sin acristalamiento.

Ventajas de los sistemas solares térmicos

Cualesquiera de estos paneles térmicos son más eficientes (60 a 80%) y más baratos que los paneles fotovoltaicos.

La radiación infrarroja (ondas de calor) transporta más energía que la radiación de luz visible de la que depende la mayoría de los sistemas fotovoltaicos. La eficiencia también se obtiene al no tener que transformar la energía de la luz en energía eléctrica.

Los colectores de tubo de vacío incluso funcionan en días nublados y en condiciones climáticas y de viento frío.

Los sistemas incorporan almacenamiento de energía para los días y noches nublados. Los sistemas cuestan menos y devuelven más. El ROI o retorno de la inversión es más favorable.

Estos sistemas que producen calor pueden ser utilizados eficientemente para producir aire acondicionado utilizando los sistemas de absorción menos convencionales. Además, podrían ser utilizados para producir electricidad utilizando ese calor en un ciclo orgánico Rankine, un motor stirling para operar dispositivos termoeléctricos, y de otras maneras, aunque esto reduce sustancialmente la eficiencia y aumenta el costo.

Uso doméstico de la energía

En la mayoría de los países, la calefacción y la refrigeración cuestan más (entre el 50 y el 70% del gasto energético) que la electricidad para otros fines (entre el 30 y el 50%, sin tener en cuenta la calefacción o el aire acondicionado).

El colector de panel plano cuesta $32/pie cuadrado. El BTU máximo (potencia nominal) es de 5000BTU/h para 21,7 pies cuadrados donde la insolación es de 1000W/m2/día o (5000/21,7=) 230,41BTU/hora/pie2 o 67,53 vatios (67,53/$32=) 2,11 vatios/$ o 0,47 vatios más de 3 veces más barato que los paneles fotovoltaicos para la energía recibida.

Los sistemas de tubos de vacío son más caros que los paneles solares (a menos que los fabriques tú mismo). Los paneles solares térmicos ahorran más.

Entonces, ¿por qué los paneles fotovoltaicos son más populares?

Los paneles solares térmicos son parte de un sistema relativamente complejo que no es tan fácil de adaptar a los hogares y negocios existentes. Los márgenes de beneficio de la energía fotovoltaica suelen ser superiores a los de la energía solar térmica.

sistema panel solar termico

La energía fotovoltaica tiene más uso para los servicios públicos y comercialmente que la energía solar térmica, por lo que hay mercados potenciales más grandes y los beneficios son mayores. Se habla más de la energía fotovoltaica porque más empresas quieren fabricarla, no porque sean más útiles para los clientes residenciales.

Los paneles solares térmicos de aire son probablemente los más difíciles de encontrar comercialmente. Esto se debe a que son tan fáciles de hacer que a menudo son un proyecto de bricolaje.

Son los paneles más baratos con el mayor retorno de la inversión y el menor periodo de amortización. Una casa pasiva diseñada con energía solar puede tener suficiente acristalamiento y permitir que el sol entre directamente en la casa. Los paneles solares de aire son un reequipamiento que a menudo se instalan en la pared exterior de una casa y se utilizan para calentar el aire de forma activa en una casa de forma indirecta.

Su forma más básica, un panel de aire solar es una caja aislada y acristalada que tiene un objetivo solar (“absorbedor”, generalmente negro) que se calienta y luego calienta el aire que es forzado a través de la caja por un ventilador.

Instalación de un Panel Solar Térmico

Si prefiere lo práctico a lo popular, o lo que quiere es calor y frío, o si los paneles fotovoltaicos son un poco caros para tu presupuesto, entonces considera los sistemas solares térmicos.

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