Los colectores solares térmicos, también conocidos como colectores solares térmicos, son una parte integral de las instalaciones solares térmicas. Un colector solar es un tipo de panel solar que se encarga de captar la radiación solar y convertirla en energía térmica. Por tanto, este tipo de energía renovable se denomina energía solar térmica.
En este artículo vamos a contarte todo lo que necesita saber sobre los colectores solares, sus características y usos.
Qué son los colectores solares
El propósito de este tipo de panel solar es convertir energía: la radiación solar que experimenta el módulo solar se convierte en calor. En algunos tipos de instalaciones solares térmicas, este calor se utiliza para generar vapor y obtener electricidad, pero esta no es la función de un colector solar. Por otro lado, los paneles fotovoltaicos tienen la capacidad de generar electricidad directamente en forma de corriente continua. Los paneles fotovoltaicos son un elemento indispensable en las instalaciones solares fotovoltaicas.
Desde un punto de vista físico, los colectores solares utilizan la termodinámica para la conversión de energía. Por el contrario, los paneles fotovoltaicos no utilizan las leyes de la termodinámica para convertir la energía solar, sino un proceso eléctrico.
Tipos de colectores solares
Hay muchos tipos de colectores solares. El colector solar utilizado dependerá de su finalidad. Por ejemplo, si queremos calentar una piscina a una temperatura de 25-28 grados centígrados en la primavera, necesitamos un colector solar simple, porque la temperatura ambiente puede alcanzar fácilmente este orden de magnitud o incluso más. Por otro lado, si queremos calentar el fluido a una temperatura de 200ºC, necesitaremos un colector solar concentrador para recoger la radiación solar y trasladarla a una pequeña cantidad de fluido.
Actualmente, en el mercado solar, podemos distinguir los siguientes tipos de colectores solares:
- Colectores solares planos o planos. Este tipo de panel solar captura la radiación solar que recibe la superficie para calentar el fluido. El efecto invernadero se suele utilizar para capturar calor.
- Colectores solares para captación de radiación solar. Este tipo de colector captura la radiación recibida en una superficie relativamente grande y la concentra en la superficie más pequeña a través de un espejo.
- Colector solar con tubo de vacío. Este colector solar consta de un conjunto de tubos cilíndricos, formados por absorbentes selectivos, ubicados en el asentamiento del reflector y rodeados por un cilindro de vidrio transparente.
En aplicaciones solares de baja temperatura, se utilizan principalmente colectores solares de placa plana. Cuando la temperatura del fluido de trabajo es inferior a 80ºC, se considera que las aplicaciones de energía solar se realizan a bajas temperaturas, como el calentamiento de piscinas, la producción de agua caliente sanitaria e incluso el calentamiento. Estas placas se pueden utilizar sin o sin cubierta de vidrio, según la aplicación.
Componentes de los colectores solares
El colector solar estándar está compuesto por los siguientes elementos:
- Tapa: La tapa del colector solar es transparente, puede serlo o no. Suele ser de vidrio, aunque también se usa plástico porque es más barato y más fácil de manejar, pero debe ser un plástico especial. Su función es minimizar las pérdidas por convección y radiación, por lo que debe tener la mayor transmitancia solar posible. La presencia de la cubierta mejora el rendimiento termodinámico del panel solar.
- Canal de aire: Es un espacio (vacío o vacío) que separa el revestimiento del tablero de absorción. Se tendrá en cuenta a la hora de calcular su espesor para equilibrar la pérdida provocada por la convección y la alta temperatura que puede producirse si es demasiado estrecho.
- Placa absorbente: La placa absorbente es un elemento que absorbe la energía solar y la transmite al líquido que circula por la tubería. La característica principal del tablero es que debe tener una alta absorción de energía solar y una baja radiación de calor. Dado que los materiales ordinarios no cumplen con este requisito, se utilizan materiales combinados para obtener la mejor relación absorción / emisión.
- Tuberías o tuberías: Las tuberías están en contacto con placas de absorción (a veces soldadas) para intercambiar energía al máximo. En el caso de las tuberías, el líquido se calentará y entrará en el tanque de acumulación.
- Capa de aislamiento: El propósito de la capa de aislamiento es cubrir el sistema para evitar y reducir pérdidas. Debido a que el aislamiento es el mejor, el material aislante debe tener una conductividad térmica baja para reducir la transferencia termodinámica de calor al exterior.
- Acumulador: El acumulador es un elemento opcional, en ocasiones es parte integral del panel solar, en estos casos suele estar ubicado directamente encima o en el campo visual inmediato. En muchos casos, la batería no forma parte del panel solar, sino del sistema térmico.
Usos
Los colectores solares se utilizan principalmente para suministrar agua caliente sanitaria y calefacción o generar electricidad.
Para los colectores de agua caliente sanitaria y calefacción, el depósito de agua almacena el agua sanitaria en contacto con el fluido a través del serpentín. La bobina permite que el fluido transfiera la energía térmica almacenada al agua sin contaminar el agua. Esta agua se puede utilizar como agua caliente sanitaria (80% de integración), y también se puede utilizar para complementar la calefacción por suelo radiante de la habitación (10% de integración). Los paneles solares térmicos pueden proporcionar una gran cantidad de agua caliente, pero debido a la inestabilidad de la energía solar, no pueden reemplazar por completo los métodos de calefacción habituales.
Los colectores solares utilizados para generar electricidad necesitan calentar el intercambiador de calor hasta que hierva. Una vez que el líquido completa el cambio de fase termodinámica y entra en la fase gaseosa, se envía a la turbina termoeléctrica, que convierte el movimiento del vapor de agua en electricidad. Este tipo de sistema se llama termodinámica solar y requiere mucho espacio para instalar paneles solares y un sol continuo. Se han instalado ejemplos de estas plantas en el desierto.
A la hora de definir e instalar instalaciones solares térmicas, se debe tener en cuenta que los colectores solares deben estar distribuidos en grupos. Estos grupos de colectores solares siempre deben estar compuestos por unidades del mismo modelo y distribuidos de la manera más uniforme posible. Existen dos opciones o tipos básicos para agrupar dos o más colectores: serie o paralelo. Además, la zona de recogida de agua se puede configurar combinando dos grupos, que es lo que llamamos circuitos agrupados o híbridos.
Espero que con esta información puedan conocer más sobre los colectores solares y sus características.