Energía solar térmica
El principio básico de funcionamiento de estos sistemas solares es sencillo: la radiación solar se capta y el calor se transfiere a un fluido (generalmente agua o aire). Para aprovechar la energía solar térmica se usa el captador solar, también denominado colector o placa solar. El fluido calentado se puede usar directamente (por ejemplo, para calentar agua en piscinas) o indirectamente mediante un intercambiador de calor (por ejemplo, en el caso de la calefacción de una habitación).
El colector es el elemento que capta la energía solar. Normalmente consta de los siguientes elementos:
- Cubierta frontal transparente, por lo general vidrio.
- Superficie absorbente, por donde circula el fluido (normalmente agua) y que suele ser de color negro.
- Aislamiento térmico, para evitar las pérdidas de calor.
- Carcasa externa, para su protección.
El colector solar basa su funcionamiento en el efecto invernadero: la radiación solar –rayos solares– (onda corta) incide en el vidrio y lo atraviesa y es absorbida por una superficie que se calienta. Esta superficie emite, a su vez, calor –radiación térmica– (onda larga); no obstante este tipo de onda no puede atravesar el vidrio, por lo que se queda atrapada dentro del colector.
Energía solar termica para electricidad
Para alcanzar temperaturas lo suficientemente altas que produzcan electricidad es imprescindible recurrir a un sistema de concentración de los rayos solares. Estos sistemas requieren de un dispositivo de seguimiento solar, de tal forma que siguen al Sol en su recorrido diario, consiguiendo así una mayor captación de la radiación solar.
Las tres tecnologías solares térmicas que se utilizan para la generación de electricidad se describen a continuacion.
Sistema solar con torre central receptor con heliostatos
Suelen estar constituidas por una serie de espejos (denominados heliostatos) que reflejan los rayos solares hacia una torre central, concentrando la radiación solar en un solo punto, donde se alcanzan temperaturas que pueden llegar a los 1000 ºC. Estas centrales han sido construidas en diversos tamaños, desde 0,5 a 10 MW.
Colectores cilindro-parabólicos
El colector consiste en un espejo cilindro-parabólico que refleja la radiación solar sobre un tubo de vidrio dispuesto a lo largo de la línea focal del espejo. El fluido caloportador (que se calienta y transporta el calor) pasa por una tubería situada en el foco de los colectores, pudiendo alcanzar temperaturas de 400 ºC, y se utiliza para producir vapor sobrecalentado, que alimenta una turbina convencional y genera así energía eléctrica.
Discos parabólicos
Están constituidos por espejos parabólicos en cuyo foco se sitúa el receptor solar. Son sistemas indicados para la producción de energía eléctrica en aislado (lugares a los que no llega la red eléctrica). Esta tecnología es adecuada para una producción descentralizada, cercana al lugar de consumo, con los ahorros en infraestructura de distribución que ello supone.
¿Qué aplicaciones tiene la energía solar térmica?
Agua caliente sanitaria doméstica: es la aplicación más extendida de la nergía solar térmica de baja temperatura. Se emplean colectores solares planos. La temperatura necesaria suele ser de 45 ºC.
Secado solar: se utiliza sobre todo en países en desarrollo donde no se dispone de neveras para la conservación de alimentos. Durante siglos se ha utilizado el secado solar de las cosechas, simplemente esparciendo el grano para exponerlo al sol y al aire. En la actualidad se diseñan sistemas sencillos para los mismos fines.
Cocinas solares: se utilizan preferentemente en países en desarrollo y sustituyen el uso de la leña para cocinar. Estos sistemas posibilitan la pasteurización del agua (muy importante en estos países para reducir el riesgo de enfermedades ocasionadas por la ingesta de agua contaminada) y la cocción de los alimentos en pocas horas. Una cocina solar puede ahorrar 2250 kg de leña al año.