UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAEN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA FORESTAL Y AMBIENTAL “ESTACIONES SOLARES TERMICAS, DEFININICION Y COMPONENTES, PANELES SOLARES TERMICOS Y INSTALACIONES SOLARES TERMICAS”. CURSO: ENERGIAS RENOBABLES DOCENTE: Ing. M. Sc. WILFREDO RUIZ CAMACHO. INTEGRANTES: HERRERA RUIZ, JOEL VERSALI. MARTINO SANTUR, LUCERO STEFANNY. NAVARRO VASQUEZ, LENIN DAYIRO. TINEO GUEVARA, DIANA GUEVARA. TOCTO LIZANA, RONAL PAUL. VALDES LEON, MAGNA LUCERO. JAEN 9 DE SEPTIEMBRE DEL 2019 I. INTRODUCCIÓN: La energía solar térmica o energía termo solar consiste en el aprovechamiento de la energía del Sol para producir calor que puede aprovecharse para cocinar alimentos o para la producción de agua caliente destinada al consumo de agua doméstico, ya sea agua caliente sanitaria, calefacción, o para producción de energía. Dicho fluido es conducido hacia un generador de vapor, donde transfiere su calor a un segundo fluido, el cual, convertido así en vapor, acciona los álabes del grupo turbina-alternador para generar energía eléctrica: El fluido es posteriormente condensado en un aerocondensador para repetir el ciclo. La energía solar térmica EST (STE por sus siglas en inglés) se refiere al calor generado por la radiación solar. Una energía garantizada para los próximos 6.000 millones de años El Sol, fuente de vida y origen de las demás formas de energía que el hombre ha utilizado desde los albores de la Historia, puede satisfacer todas nuestras necesidades, si aprendemos cómo aprovechar de forma racional la luz que continuamente derrama sobre el planeta. Ha brillado en el cielo desde hace unos cinco mil millones de años, y se calcula que todavía no ha llegado ni a la mitad de su existencia. En los países más desarrollados, la demanda total de energía ya es del orden de 50 kWh por persona y día. Para satisfacer esa demanda en una comunidad de tamaño medio por ejemplo 100.000 personas, mediante el método de mayor rendimiento con el que pudiésemos contar en la actualidad, se necesitarían unos colectores con una superficie total mayor de 5 km'. Esta superficie es del mismo orden que el área de terreno sobre la que se construye la ciudad, incluso para las intensidades medias de una ciudad antigua. Si se utilizase una zona alrededor del perímetro de esta ciudad, tendría que ser de una anchura de varios cientos de metros. Donde el clima es menos favorable, hay muchos países del mundo donde el consumo de energía excede a la energía solar que incide sobre todo su territorio, habitado o no. Uno de los obstáculos para el aprovechamiento en general de la energía solar es su baja intensidad. Incluso para las condiciones de tiempo despejado, ha quedado claro que la baja intensidad (y la variabilidad) de la energía son desventajas importantes en una potencial fuente de energía. II. OBJETIVOS: OBJETIVO GENERAL: Que el alumno conozca la Importancia de la energía solar térmica, así como los componentes básicos que forman esta instalación. OBJETIVOS ESPECIFICOS: Aprovechar la energía solar con la instalación de Estaciones Solares Térmicas. Definir los componentes utilizados en la instalación de este tipo de energía. Definir e Identificar los tipos de captadores solares. Detallar las ventajas y desventajas de este tipo de energía solar térmica. III. MARCO TEÓRICO El Sol, fuente de vida y origen de las demás formas de energía que el hombre ha utilizado desde los albores de la Historia, puede satisfacer todas nuestras necesidades, si aprendemos cómo aprovechar de forma racional la luz que continuamente derrama sobre el planeta. Ha brillado en el cielo desde hace unos cinco mil millones de años, y se calcula que todavía no ha llegado ni a la mitad de su existencia. ¿QUÉ ES LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA? Se aprovecha la radiación solar para convertirla en energía utilizable y así poder tener agua caliente y calefacción de un modo ecológico, renovable y de producción propia. Los paneles solares son denominados colectores y su función recoger la energía del sol. 3.1. COMPONENTES DE LA ENERGÍA SOLAR TERMICA. Una instalación solar puede estar basada en dos sistemas de energía solar diferentes. Por un lado, encontramos el panel fotovoltaico, y por otro, el panel solar térmico. En el caso de estos últimos, que son los que estudiaremos en esta ocasión, su funcionamiento se basa en un circuito cerrado. Este, a su vez, está formado por diferentes partes, que son las que permiten que el calor circule y que se almacene cuando no es utilizado. En el mercado existen distintos tipos y configuraciones de dichos componentes y la adecuada selección de los mismos es indispensable para la correcta implementación de la tecnología Solar Térmica para cada aplicación. ¿CUÁLES SON LOS COMPONENTES DE LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA? Cuando queremos implementar una instalación solar en nuestra vivienda, debemos saber que esta no solo consiste únicamente en los conocidos paneles solares. Para poder recoger la energía de los rayos solares, almacenarla y aprovecharla como energía térmica, es necesario instalar otros componentes que forman parte de los sistemas de energía solar térmica. Para que la instalación solar funcione, debemos incluir todos los componentes de un sistema de energía solar térmica que indicamos. De lo contrario, si aquellos están incompletos, no podrá circular el fluido ni producirse el intercambio de calor. A continuación, detallamos todos los elementos que forman parte de este tipo de instalación solar. A) CAPTADORES SOLARES Los captadores solares son más conocidos como placas o paneles solares. Son, como sabemos, la parte visible de una instalación solar, ya que van ubicados en los tejados o azoteas de viviendas unifamiliares o edificios. No obstante, a simple vista, si no tenemos claro cuáles son exactamente los componentes de la energía solar térmica, podemos confundirlos con los fotovoltaicos. Estos componentes de los sistemas de energía solar térmica son los encargados de recoger la radiación solar. Como captadores solares se conocen los de placa plana, los de tubos de vacío y los captadores absorbedores sin protección ni aislamiento. Los sistemas de captación planos (o de placa plana) con cubierta de vidrio son los comunes mayoritariamente en la producción de agua caliente sanitaria. El vidrio deja pasar los rayos del Sol, estos calientan unos tubos metálicos que transmiten el calor al líquido dentro. Los tubos son de color oscuro, ya que las superficies oscuras calientan más. Sobre estas placas se calienta el fluido que transporta el calor y que posteriormente irá circulando por el interior del circuito. Los captadores también pueden ser de diversos tipos: De baja temperatura La primera de las opciones que tenemos con respecto a estos componentes de los sistemas de energía solar térmica son los colectores de baja temperatura. Se trata de captadores planos que carecen de protección. La temperatura máxima que pueden alcanzar son los 50ºC. Son los más utilizados en las viviendas, ya que son suficiente para proporcionar calefacción y agua caliente sanitaria. De media temperatura En segundo lugar, los paneles solares pueden ser de media temperatura. En ese caso, la placa lleva incorporada una cubierta transparente. Su finalidad es evitar que se produzcan pérdidas de calor en el panel. La temperatura máxima que pueden alcanzar es de 90ºC. De alta temperatura Y en tercer y último lugar, encontramos los paneles solares de alta temperatura. Llevan instalada una cubierta más entre la anterior y el convertidor. Este es uno de los componentes de la energía solar térmica más importantes. Puesto que se crea un vacío entre ambas capas, su temperatura puede llegar a los 150ºC. Imag2. Captador plano estándar y captador de tubos de vacío B) CIRCUITO PRIMARIO El circuito primario de una instalación de energía solar térmica, es circuito cerrado, transporta el calor desde el captador hasta el acumulador (sistema que almacena calor). El líquido calentado (agua o una mezcla de sustancias que puedan transportar el calor) lleva el calor hasta el acumulador. Una vez enfriado, retorna al colector para volverse a calentar, y así sucesivamente. Hay que distinguir entre el circuito de ida de una instalación solar, y el de retorno. Este circuito cerrado está formado básicamente por las tuberías que unen el resto de componentes del circuito. Otra diferenciación entre estos componentes de los sistemas de energía solar térmica es que uno funciona como primario y otro como secundario. El primario es el que une a los captadores, va hasta el intercambiador y vuelve, y el secundario el que sale desde el intercambiador y va al depósito de acumulación solar, y distribuye el agua en la vivienda. C) INTERCAMBIADOR DE CALOR El tercero de los componentes de la energía solar térmica es el intercambiador de calor. El intercambiador de calor calienta el agua de consumo a través del calor captada de la radiación solar. Se sitúa en el circuito primario, en su extremo. Tiene forma de serpentín, ya que así, se consigue aumentar la superficie de contacto y por tanto, la eficiencia. El agua que entra en el acumulador, siempre que esté más fría que el serpentín, se calentará. Esta agua, calentada en horas de Sol, nos quedará disponible para el consumo posterior. Como su nombre indica, su función en la instalación solar es la de intercambiar calor. En algunas ocasiones, el intercambiador no es un elemento individual, sino que está integrado dentro del acumulador, como se puede ver en el esquema de funcionamiento. D) ACUMULADOR El acumulador de calor es el siguiente de los componentes de un sistema de energía solar térmica, y muy importante. Dado que no consumimos esta energía de forma inmediata, con este equipo podemos almacenar el agua caliente para ser consumida en un momento posterior. Su trabajo consiste principalmente en acumular el agua sin que se enfríe de forma rápida, y luego suministrarla cuando haya demanda. Dicho de otro modo, se trata de depósitos con aislamiento que tienen una capacidad concreta y que evitan las pérdidas de energía en una instalación solar. E) CIRCUITO SECUNDARIO El circuito secundario o de consumo, (circuito abierto), entra agua fría de suministro y por el otro extremo el agua calentada se consume (ducha, lavabo..). El agua fría pasa por el acumulador primeramente, donde calienta el agua caliente hasta llegar a una cierta temperatura. Las tuberías de agua caliente del exterior, deben estar cubiertas por aislantes. F) BOMBAS En una instalación solar, las bombas, también como su nombre indica, bombean al fluido para que se mueva a lo largo de todo el circuito. Dicho de otra forma, son el corazón que con su movimiento, provocan que el agua o el glicol, en el circuito secundario y primario respectivamente, se muevan. Por otra parte, evita que se produzcan las pérdidas de carga que aparecen en los circuitos. Es otro de los componentes de la energía solar térmica que son imprescindibles. G) VASO DE EXPANSIÓN El vaso de expansión absorbe variaciones de volumen del fluido caloportador, el cual circula por los conductos del captador, manteniendo la presión adecuada y evitando pérdidas de la masa del fluido. Es un recipiente con una cámara de gas separada de la de líquidos y con una presión inicial la que va en función de la altura de la instalación. Lo que más se utiliza es con vaso de expansión cerrado con membrana, sin transferencia de masa en el exterior del circuito. H) TUBERÍAS Las tuberías de la instalación se encuentran recubiertas de un aislante térmico para minimizar la pérdida termodinámica con el entorno. I) PANEL DE CONTROL Se dispone también de un panel principal de control en la instalación solar térmica, donde se muestran las temperaturas en cada instante (un regulador térmico), de modo que pueda controlarse el Funcionamiento del sistema en cualquier momento. Aparecen también los relojes encargados del intercambio de bombas. 3.1.2. PANELES SOLARES TÉRMICOS: Si nos preguntamos qué es un panel solar, la respuesta es que los paneles solares son dispositivos tecnológicos que pueden aprovechar la energía solar convirtiéndola en energía utilizable por los seres humanos para calentar el agua sanitaria o para producir electricidad. ¿Qué es un panel térmico? La ENERGÍA SOLAR TÉRMICA consiste en la utilización de la energía del Sol para calentar y así aprovecharla para producir agua caliente, calefacción, climatización de piscinas o cualquier otra aplicación que permita elevar la temperatura de un líquido. Para su utilización es necesario instalar paneles térmicos. ¿Cuáles son las ventajas de los paneles solares? Es renovable. Siempre tendremos energía solar. ... Es abundante. ... Amigable con el ambiente. ... Disponibilidad en todo el mundo. ... Reduce los costos de electricidad. ... Sistemas compartidos. ... Es silenciosa. ... De bajo mantenimiento. IV. RECOMENDACIONES: Antes de nada hay que especificar que por energía solar se puede entender la energía fotovoltaica y la energía térmica. Por ello es conveniente hacer una diferenciación de cada una de ellas. Y otro detalle importante es saber qué tipo de instalación se requiere hacer, no es lo mismo una instalación para alimentar una vivienda que para dedicarlo a un uso concreto como puede ser una piscina. Calcular convenientemente la instalación. Una instalación mal calculada puede resultar contraproducente y dar muchos problemas. Estos sistemas requieren de muy poco mantenimiento, pero necesitan mantenimiento (limpieza), coloca el sistema en algún lugar en el que se pueda acceder. V. CONCLUSIONES: La energía solar térmica consiste en aprovechar la radiación solar para convertirla en energía utilizable y así poder tener agua caliente y calefacción de un modo ecológico, renovable y de producción propia El por qué elegir este tipo de energía alternativa como principal, es debido a que, en realidad, todos los tipos de energía utilizables provienen directa o indirectamente del Sol, así que la forma más asequible de obtener su energía es captar la radiación que incide en la Tierra. De hecho, muchas de las energías conocidas hoy, tales como la biomasa, los combustibles fósiles, la hidráulica y la eólica, vienen en parte derivadas de la energía radiante del Sol. Los tipos de captadores son de baja temperatura: La temperatura máxima que pueden alcanzar son los 50ºC, media temperatura: La temperatura máxima que pueden alcanzar es de 90ºC y alta temperatura su temperatura puede llegar a los 150ºC. Una instalación de energía solar térmica está formada por: Captadores solares, Circuitos primario y secundario, Intercambiador de calor, Acumulador, bombas, Vaso de expansión, Tuberías, Panel de control principal. VENTAJAS: - Ayuda en la lucha contra el cambio climático y efecto invernadero. - Es inagotable (al menos en los próximos 6.000 millones de años) - No disminuye la calidad de aire y suelos. - Ahorro económico en la factura de electricidad. - Fomenta el desarrollo de la Investigación, el Desarrollo y la - Innovación mediante mejoras en los sistemas actuales, desarrollo de nuevos modelos, etc. - Fomenta el desarrollo rural en zonas poco favorecidas, lo que permite crear pequeñas empresas. DESVENTAJAS: - Es costosa. Un exhaustivo análisis determinará el costo de un sistema de paneles solares - Mucho espacio. No todas las ciudades cuentan con el beneficio de la captación solar (densidad energética) que se mide en watts por metro cuadrado. Hay lugares donde se necesitan muchos más paneles para recolectar la misma cantidad de energía. - Es intermitente. Aunque siempre está presente, no se sabe cuanta radiación solar tendremos en determinado punto. Puede haber nubosidad o lluvia que reduzcan su efectividad. VI. BIBLIOGRAFIA: file:///C:/Users/user/Downloads/La-energía-solar-térmica-¡Dejaque-entre-el-sol!-Un-recurso-renovable-para-los-procesosindustriales.pdf https://www.hogarsense.es/energia-solar/componentesenergia-solar-termica
