La energía solar térmica es ampliamente reconocida como una tecnología válida para la preparación de agua caliente y calefacción de espacios en edificios residenciales. Los sistemas solares térmicos han sido desarrollados hasta alcanzar un nivel de madurez tecnológica y económica, listos para ser utilizados incluso en climas fríos y aplicaciones especiales, donde se requiere calor a baja temperatura de hasta 100 °C. Según Mauthner y Weiss (2013), la capacidad instalada a nivel mundial asciende a 234 GW th, lo que corresponde a 335 millones de m2 de colectores solares (datos actualizados hasta finales de 2011). Los mayores mercados son China, seguidos de Europa, Estados Unidos y Canadá. Sin embargo, en la actualidad, la gran mayoría son sistemas pequeños en viviendas privadas.
Energía Solar Térmica en Distritos Urbanos
Las plantas de calefacción solar en distritos urbanos (SDH, por sus siglas en inglés) representan una aplicación a gran escala de la energía solar térmica. Grandes campos de colectores solares forman la planta solar térmica, que alimenta el calor solar producido a redes de calefacción centralizada en barrios urbanos, comunidades más pequeñas o grandes ciudades. Los campos de colectores pueden estar instalados en terrenos libres o integrados en techos de edificios. Se utilizan ambos tipos de colectores solares, los de placa plana acristalada y los tubos de vacío, y las capacidades de los campos de colectores van desde 350 kW th hasta 50 MW th en los sistemas más grandes instalados en la actualidad. En combinación con sistemas de almacenamiento de calor, la planta solar térmica aporta calor solar renovable y libre de emisiones, representando típicamente entre el 10% y el 50% del suministro total de calor del sistema de calefacción centralizada.
Historia y Desarrollo de las Plantas de Calefacción Solar en Distritos Urbanos
Las plantas de calefacción solar en distritos urbanos fueron introducidas a finales de la década de 1970 con el interés de desarrollar plantas de calefacción solar con almacenamiento estacional. Suecia tuvo un papel destacado en las primeras demostraciones, junto con los Países Bajos y Dinamarca. En la década de 1990, se llevaron a cabo proyectos en Alemania y Austria. Como se muestra en la Figura 1, hasta la fecha se han puesto en funcionamiento 216 plantas con una potencia nominal superior a 350 kW th en Europa. De estas, 82 plantas tienen una potencia nominal superior a 1 MW th . La capacidad instalada total asciende a 433 MW th y el aumento anual en el año 2013 fue del 32% (Dalenbäck, 2014). Sin embargo, las plantas de calefacción solar en distritos urbanos representan solo alrededor del 1% de la capacidad instalada de los sistemas solares térmicos, a pesar de que se pueden alcanzar precios competitivos de calor inferiores a 50 €/MWh.
Cómo Convertir la Energía Solar en Energía Térmica
La conversión de la energía solar en energía térmica se lleva a cabo mediante el uso de colectores solares. Estos colectores capturan la radiación solar y la convierten en calor que puede ser utilizado para calentar agua o aire. Los dos tipos principales de colectores solares utilizados son los de placa plana acristalada y los tubos de vacío.
Los colectores de placa plana acristalada están compuestos por una placa metálica plana que absorbe la radiación solar y la convierte en calor. Esta placa está cubierta por un vidrio transparente que permite el paso de la radiación solar pero evita que el calor se escape. El calor absorbido por la placa metálica se transfiere a un fluido que circula a través de tubos o canales, y este fluido caliente puede ser utilizado directamente o almacenado para su uso posterior.
Por otro lado, los tubos de vacío consisten en tubos de vidrio que contienen un tubo metálico en el interior. El espacio entre los dos tubos está vacío para minimizar las pérdidas de calor por conducción y convección. El tubo metálico en el interior está recubierto con un material absorbente que convierte la radiación solar en calor. El calor se transfiere al fluido que circula a través del tubo metálico, y este fluido caliente puede ser utilizado para calentar agua o aire.
La energía solar térmica es una solución renovable para la generación de calor. Tanto en sistemas solares térmicos residenciales como en plantas de calefacción solar en distritos urbanos, los colectores solares convierten la radiación solar en calor utilizable. Estas tecnologías ofrecen una alternativa sostenible y libre de emisiones para la generación de calor, contribuyendo a la transición hacia un sistema energético más limpio y respetuoso con el medio ambiente.
(Consultas Habituales)
- ¿Cuál es la diferencia entre la energía solar térmica y la energía solar fotovoltaica?
- ¿Cuál es la vida útil de los colectores solares?
- ¿Cuánto tiempo tarda en amortizarse una planta de calefacción solar en distritos urbanos?
- ¿Cuáles son los beneficios ambientales de la energía solar térmica?
- ¿Es posible utilizar la energía solar térmica en climas fríos?
La energía solar térmica es una tecnología probada y madura para la generación de calor. Tanto en sistemas solares térmicos residenciales como en plantas de calefacción solar en distritos urbanos, esta tecnología ofrece una alternativa sostenible y libre de emisiones para la generación de calor. A medida que se avanza hacia un sistema energético más limpio y respetuoso con el medio ambiente, es importante aprovechar el potencial de la energía solar térmica y promover su adopción a gran escala.