ENERGÍA

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FICHA E-5: ENERGÍA SOLAR TÉRMICA
ENERGÍA
OBJETIVO GENERAL
Los objetivos de actuación dentro del área de la energía son minimizar las emisiones de gases a la atmósfera (CO2,
SO2 y NOx) mediante el máximo abastecimiento energético a partir de sistemas de energías renovables y a través
de la reducción de la demanda a partir de estrategias de captación solar, acumulación energética, bajo consumo y
gestión eficaz de los mecanismos.
ENERGIA
OBJETIVO 1: Minimización de las emisiones a la atmósfera
Este objetivo persigue reducir al máximo las emisiones de gases a la atmósfera mediante el máximo
abastecimiento energético a partir de sistemas de energías renovables.
CONTRIBUCIÓN DE IMPACTOS MEDIOAMBIENTALES
La minimización de las emisiones a la atmósfera contribuye a la reducción de sus impactos asociados, que son:
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Cambio climático (efecto invernadero): "es un cambio en el clima, atribuible directa o indirectamente
a la actividad humana, que altera la composición de la atmósfera mundial y que se suma a la variabilidad
climática natural observada durante períodos de tiempo comparables". La causa más importante del
aumento de la temperatura del planeta observado en los últimos cincuenta años se debe a las emisiones
de gases de efecto invernadero, el más importante de los cuales es el CO2, que se emite como
consecuencia de la quema de combustibles fósiles para producir energía.
Pérdida de fertilidad (lluvia ácida): la lluvia ácida es un fenómeno que se produce por la combinación
de los óxidos de nitrógeno (NOx) y azufre (SO2) emitidos a la atmósfera como consecuencia de la
combustión de combustibles fósiles para el consumo energético, con el vapor de agua presente en la
atmósfera, los cuales se precipitan posteriormente a tierra acidificando suelos y produciendo la pérdida de
fertilidad. Ésta se debe a que la variación del pH del suelo provoca la liberación de los iones que
constituyen los elementos nutritivos y su lixiviación a capas más profundas desde donde no pueden ser
absorbidos.
Agotamiento de los recursos naturales (sobre explotación de combustibles fósiles): El
agotamiento de los recursos naturales es fruto de una sobreexplotación de las materias primas, derivada
de unos hábitos de consumo no sostenibles. El agotamiento de las materias primas no renovables, tales
como los combustibles fósiles, supone un impacto irreversible por lo que su sobreexplotación tienen
efectos difícilmente recuperables desde el punto de vista del desarrollo sostenible.
ESTRATEGIAS DE DISEÑO
La incorporación de esta tecnología a los edificios responde a la aplicación de las siguientes estrategias de diseño
dentro del área de actuación de la energía:
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Minimización de emisiones de CO2, SO2, NOx: la adopción de medidas encaminadas a la disminución
de las emisiones a la atmósfera provenientes de la utilización de combustibles fósiles para consumo
energético.
Integración de energías renovables: favorecer la utilización de energías renovables (biomasa, solar
térmica, solar fotovoltaica, etc.) frente a los combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas natural, etc.)
TECNOLOGÍA: SISTEMA SOLAR TÉRMICO DE BAJA TEMPERATURA
Tecnología de baja temperatura: son sistemas de energía solar en los que el fluido calentado no sobrepasa los
100 °C. Son los utilizados para la producción de ACS.
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Colectores solares de placa plana: Captadores solares planos: su principio de funcionamiento se
basa en una “trampa de calor” que conjuga el “efecto de cuerpo negro” con el “efecto invernadero”, de
manera que se consigue absorber la mayor parte de la radiación solar que llega hasta la superficie y
devolver la menos posible. Actúan como receptores que recogen la energía solar y calientan una placa. La
energía almacenada en la placa es transferida al fluido. Poseen una cubierta transparente de vidrio o
plástico que aprovecha el efecto invernadero, formado por una serie de tubos de cobre, los cuales
expuestos al sol absorben la radiación solar y se la transmiten al fluido que atraviesa su interior.
Sistema de circulación forzada: instalación que utiliza para su funcionamiento una bomba de
circulación, una central electrónica de mando y válvulas de distribución. Mediante sondas, la centralita
detecta continuamente la temperatura de los paneles y del acumulador, accionando la bomba cuando el
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líquido de los paneles está más caliente que el líquido del intercambiador. Este sistema no exige ningún
tipo de posición ni distancia entre acumulador y colector solar y es más eficiente.
Instalación de sistema indirecto: instalación en la que el fluido de trabajo y el de consumo se mantienen
separados. Existe un circuito primario en el cual el fluido recoge la energía solar y la transmite, y un circuito
secundario en el que se recoge la energía transferida del circuito primario para ser distribuida a los puntos de
consumo.
COLECTORES SOLARES TERMICOS DE PLACA PLANA
Los captadores planos, destinados por lo general a la producción de agua caliente sanitaria, están recubiertos de
una caja herméticamente cerrada. En la cara superior de esta caja se coloca una superficie acristalada que deja
atravesar la radiación solar e impide que se pierda la ganancia térmica obtenida. Generalmente la carcasa que
envuelve al equipo de captación es metálica. En el interior del sistema captador se encuentra la placa absorbedora,
lugar donde se realiza la captación de la radiación solar, fabricada en un material conductor del calor (aluminio,
cobre, planchas metálicas…).
Descripción
Captadores solares planos: su principio de funcionamiento se basa en una “trampa de calor” que conjuga el
“efecto de cuerpo negro” con el “efecto invernadero”, de manera que se consigue absorber la mayor parte de la
radiación solar que llega hasta la superficie y devolver la menos posible. Los captadores planos, destinados por lo
general a la producción de agua caliente sanitaria, están recubiertos de una caja herméticamente cerrada. En la
cara superior de esta caja se coloca una superficie acristalada que deja atravesar la radiación solar e impide que se
pierda la ganancia térmica obtenida. Generalmente la carcasa que envuelve al equipo de captación es metálica. En
el interior del sistema captador se encuentra la placa absorbedora, lugar donde se realiza la captación de la
radiación solar, fabricada en un material conductor del calor (aluminio, cobre, planchas metálicas…). Pese a que
existe un gran número de diferentes configuraciones de tubos internos, los tradicionales suelen utilizar los de tipo
serpentina o los de tubo paralelo. Estos consisten en varios tubos de cobre, orientados en forma vertical con
respecto al captador, en contacto con una placa de color oscuro que transfiere el calor al fluido circulante. El
contacto entre la placa absorbedora y el tubo por donde circula el fluido no tiene porqué ser un elemento crítico del
captador siempre que esté bien sellado con cualquiera de las técnicas de soldadura disponibles.
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. El circuito secundario distribuye el agua caliente.
La radiación solar que cruza el acristalamiento alcanza 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 y la de los
captadores.
Componentes
Captador solar plano: El captador solar plano se compone de:
•
Carcasa: caja de aluminio sellada para su total estanqueidad.
•
Aislamiento: manta de aluminio con lana de roca de 40/50 mm.
•
Cubierta: vidrio templado prismático, “Low Iron” de bajo contenido en hierro, de 4 mm de espesor.
•
Colector: parrilla de tubos verticales de cobre soldados por ultrasonidos
•
Superficie absorbedora: lleva un recubrimiento selectivo de alto rendimiento y eficacia con una
absortividad (a) de 0.95 y una emisividad (e) de 5%.
•
Conexiones: Cuatro salidas de tubo 1" o 22 mm.
Acumulador solar: Depósito en el que se acumula el agua calentada por energía solar.
Intercambiador de calor: Dispositivo en el que se produce la transferencia de energía del circuito primario al
circuito secundario.
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Bomba de circulación: Dispositivo electromecánico que produce la circulación forzada del fluido a través de un
circuito.
Sistema de distribución: tuberías.
Válvulas: dependiendo de la función que desempeñan y las condiciones extremas de funcionamiento (presión y
temperatura) serán: válvulas de esfera (aislamiento), válvulas de asiento (equilibrado de circuitos), válvulas de
esfera (vaciado, llenado, purga de aire), válvulas de resorte (seguridad), válvulas de disco de doble compuerta
(retención).
Depósito de expansión: Dispositivo que permite absorber las variaciones de volumen y presión en un circuito
cerrado producidas por las variaciones de temperatura del fluido circulante. Puede ser abierto o cerrado, según
esté o no en comunicación con la atmósfera.
Aislamientos: para acumuladores, tuberías y accesorios situados al exterior.
Purga de aire
Sistema de llenado
Sistema eléctrico y de control
Sistema de monitorización: realiza la toma de datos, entre ellos: temperatura de entrada de agua fría,
temperatura de suministro de agua caliente solar, temperatura de suministro de agua caliente a consumo, caudal
de agua de consumo, etc.
Equipos de medida: de temperatura caudal y energía
Sistema de apoyo convencional: necesario en una instalación solar térmica para evitar restricciones energéticas
en periodos en los que no hay suficiente radiación y/ o el consumo es superior a lo previsto.
Costes / aspectos económicos
El coste depende de varios factores: tipología de vivienda, situación geográfica, tecnología, etc.
Para una comunidad de vecinos de 40 viviendas (160 usuarios) el precio estimado es de 47.600 euros. Periodo de
amortización: 6 años.
Para una vivienda unifamiliar (6 usuarios) el precio estimado es de 3.500 euros. Periodo de amortización: 9 años.
Observaciones
La energía solar térmica también tiene otros usos: calefacción, climatización de piscinas o refrigeración.
Contribución a la reducción de impactos
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Reducción
Reducción
Reducción
Reducción
de emisiones de CO2: MUY ALTA
de emisiones de SO2: MUY ALTA
de emisiones de NOx: MEDIA
del consumo de combustibles fósiles: MEDIA
Prioridad medioambiental
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MUY ALTA
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DOCUMENTACIÓN GRÁFICA
Figura 1. Esquema básico de una instalación solar de baja temperatura para producción de ACS.
Figura 2. Esquema de una instalación solar de baja temperatura para producción de ACS con colector solar plano
Figura 3. Ejemplo de colocación de paneles solares planos.
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