Energía renovable y rentable económicamente

La calefacción solar térmica se utiliza, principalmente, para consumo de ACS y calentar tanto viviendas como el agua de piscinas… A pesar de tener las mismas funciones que una calefacción normal, cuida el medio ambiente reduciendo la emisión del CO2 al utilizar energía renovable para su funcionamiento. Inarquia nos explica en el siguiente reportaje todos los detalles de su funcionamiento, su mantenimiento y la rentabilidad que supone esta sostenible opción.

Paneles solares térmicos es lo que emplea la energía solar térmica para obtener calefacción solar térmica. A la larga, esta clase de equipos provocan una gran optimización económica debido a que se pueden sustituir por los clásicos sistemas de calefacción: butano, gas natural, propano, etcétera.

¿Qué energía renovable utiliza la calefacción solar térmica para su funcionamiento?

La fuente de energía renovable que utiliza la calefacción solar térmica es la que su propio nombre indica: la termodinámica o energía térmica (que no es la energía fotovoltaica, aunque sea parecida en algunos aspectos).

La energía térmica aprovecha el calor existente en el ambiente para generar energía. Esta fuente de energía llega a ser muy recomendada por su alta eficacia energética cuando la temperatura del ambiente oscila entre -10 y 40 ºC. Esto quiere decir que hay un alto porcentaje de lugares donde se puede generar esta energía renovable, así que no solo las grandes empresas pueden beneficiarse de la calefacción solar térmica, sino también las viviendas unifamiliares, colectivas, plazas deportivas, etcétera.

Además de la energía térmica, también existen otros tipos de energías limpias que se utilizan para calentar ambientes, como es la geotérmica empleada en las bombas de calor.

¿La energía termodinámica es lo mismo que la energía fotovoltaica?

En un principio, se cree que la fuente de energía renovable termodinámica y la solar fotovoltaica son muy parecidas, si bien no son lo mismo. La energía fotovoltaica se obtiene de los paneles fotovoltaicos y la energía térmica se obtiene de los paneles térmicos.

Las placas solares térmicas y las placas solares fotovoltaicas son diferentes, aunque ambas tengan un diseño extremadamente parecido.

¿Qué ventajas tiene la energía térmica?

Algunas de las ventajas de la energía termodinámica respecto a la solar fotovoltaica son las siguientes:

• En primer lugar, la energía solar fotovoltaica solo se puede obtener cuando es de día y las condiciones climatológicas son favorables; sin embargo, las placas termodinámicas son autosuficientes e independientes, pues obtienen energía renovable las 24 horas del día sin importar que las condiciones atmosféricas sean desfavorables, aunque es cierto que obtienen más energía cuando hay mejor temperatura (más calor).
• En segundo lugar, las placas termodinámicas no tienen que ir instaladas en una dirección y orientación concreta a diferencia de las solares, ya que la energía térmica se adquiere sea cual sea la circunstancia climatológica. Esto ayuda a poder darle más prioridad a la estética del edificio o de la casa en cuestión: las placas termodinámicas se pueden colocar donde mejor convenga, sin preocuparse de si funcionarán o no. No obstante, se puede conseguir mucha más energía térmica para la calefacción solar térmica si priorizamos más otras cuestiones que no sean la estética.
• En tercer lugar, las placas termodinámicas son más fáciles y flexibles de instalar. No solo porque es opcional dirigirlas hacia el sol como las placas solares, sino porque pueden ser puestas tanto en vertical como en horizontal y en casi cualquier superficie sin necesidad de tener que reforzarla, ya que los paneles son ligeros.
• En cuarto lugar, las placas termodinámicas son fuertes y robustas, pueden durar más de 25 años; están hechas de chapa de aluminio.
• En quinto lugar, las placas termodinámicas son de bajo coste económico en comparación a la solar porque su instalación y su mantenimiento son más sencillos.
• En sexto lugar, las placas termodinámicas en comparación a su competencia tienen poco mantenimiento. Sus acciones principales son comprobar que no existan fugas del circuito y que la carga de gas sea la correcta para estar a -5 ºC.

¿Qué clases de paneles termodinámicos existen?

Existen solamente dos clases: los sistemas termosifón y los forzados. La elección de uno u otro depende de las necesidades y los problemas que tenga el usuario que desee comprar unos paneles termodinámicos.

• Sistema termosifón: se instalan directamente sobre el tejado. Son menos eficientes que los sistemas forzados; se colocan en horizontal y como su depósito está a la intemperie, aumentan las pérdidas térmicas. Es menos pesado y más sencillo de instalar y apenas requiere mantenimiento. Al tener menos componentes, es más sencillo de manejar.
• Sistema forzado: se colocan en estancias interiores ayudando a mantener la belleza del entorno. Son más eficientes que el sistema termosifón y se colocan en vertical favoreciendo la estructura de agua caliente. Tiene más elementos y son más caros, si bien requiere un gasto eléctrico mínimo para el funcionamiento de bombas y aparatos de control.

En conclusión, es mejor el sistema forzado, pero requiere más tiempo y más coste que el sistema termosifón

¿Cuántas clases de instalación de paneles termodinámicos existen?

Podemos clasificar en tres clases de instalación dependiendo de la temperatura de agua caliente que busquemos: instalación de baja temperatura: calienta entre 80 ºC; instalación de media temperatura: calienta entre 250 ºC; instalación de alta temperatura: calienta entre 1.000 ºC.

Se piensa que como el agua puede alcanzar una gran temperatura existe el riesgo de quemarse accidentalmente, pero esto no debe ser un problema si la instalación está bien ejecutada y se sigue el mantenimiento recomendado y los cuidados del fabricante.

¿Cómo funciona la calefacción solar térmica?

La calefacción solar térmica obtiene la energía termodinámica a través de unas placas que se deben colocar en el exterior de los edificios. Esas placas reciben el nombre de placas solares térmicas o termodinámicas, poseen un gas refrigerante (sin cloro) a muy baja temperatura (generalmente ronda los – 10 ºC). Este refrigerante va recorriendo el panel y, al chocar con la temperatura del ambiente (que, evidentemente, es más cálida que la del gas), provoca que la diferencia de temperatura garantice que el fluido se evapore, generando la energía térmica.

¿Qué mantenimiento necesita?

El mantenimiento de la calefacción solar térmica es simple porque es un circuito cerrado. Lo que mayoritariamente hay que comprobar es si surgen fugas en el circuito. Otra medida importante es verificar si el gas refrigerante que fluye por las placas termodinámicas está a la temperatura tan baja recomendada.

¿Es posible que el gas refrigerante cambie de temperatura?

No, si todo funciona bien. Sin embargo, la temperatura del medio ambiente es cambiante y cuanta más diferencia de temperatura exista entre el gas refrigerante y el medio ambiente, más energía se conseguirá. Por ello, en los climas cálidos, y en verano, se consigue mucha más energía térmica. Por esta razón, se podría plantear poner la temperatura de este gas lo más fría posible para conseguir máximo rendimiento. No obstante, solo puede soportar una cantidad de frío; si no, puede dañarse el compresor.

¿Qué factores determinan su eficiencia?

Clima del ambiente (cuanto más calor haga mucho mejor), tipo y calidad de la calefacción, tipo de paneles seleccionados y la colocación de los paneles térmicos son los factores que determinan la eficiencia de la calefacción solar térmica.

Los paneles térmicos deben ir dirigidos al máximo aprovechamiento de sol, porque el sol es el que da el calor. A continuación, una serie de medidas para colocar de forma óptima estas placas.

• Colocar las placas termodinámicas orientadas hacia el sur porque el sol refleja la placa hacia las 12 del mediodía hora solar, tiempo donde el sol está más intenso. El sol aporta más calor al ambiente y, por ello, se obtiene más energía térmica.
• Evitar que las placas termodinámicas estén en lugares de sombra por árboles, edificios, etcétera. El invierno es la mejor época para comprobar si los lugares donde queremos colocar las placas tienen sombra.
• En verano, por norma general, va a ser la época donde más energía se puede conseguir para la calefacción solar térmica, evidentemente, por el calor. Cuanto más calor más energía. ¿Por qué sentimos más calor en verano? Porque el sol está más lejos de la tierra, haciendo que los rayos solares lleguen directamente y que existan más horas con luz.
• La inclinación de las placas termodinámicas también es importante, ¿cuál es la inclinación que se tiene que tener en cuenta? Pues dependiendo de cuando vayamos a utilizar más la calefacción térmica: en invierno los paneles se colocan sumándole 18º a la latitud del lugar. Por ejemplo, si Murcia tiene una latitud de 37 grados, se debe colocar el panel a 55º; en verano, los paneles se colocan restándole 18º a la latitud del lugar. Partiendo del ejemplo anterior, en Murcia tendrían que ser a 19º.
• La superficie radiante es lo que más ayuda para que la calefacción solar térmica tenga muchísima más energía para su funcionamiento. La incorporación de esta medida daría lugar a otra instalación optaba a las placas termodinámicas.
• Una vivienda que tenga un buen aislamiento térmico reducirá la demanda de cualquier tipo de calefacción (incluida la calefacción con energía térmica) y, por tanto, indirectamente esto nos ayuda a ahorrar más energía.

¿Se pueden cubrir al 100% las necesidades de un hogar/edificio con este tipo de energía?

La calefacción solar térmica en hogares, y en cualquier otro tipo de edificación, no puede aportarnos una cobertura del 100% de toda la energía que se necesita, por lo que debe recurrirse a otra fuente de apoyo. Como máximo se podría conseguir entre un 90–100% de ACS y un 30–50 % de calefacción. En términos generales, se puede asegurar que se ahorraría como máximo un 70% de toda la energía que vayamos a utilizar.

¿Qué sistema de apoyo debo de utilizar?

Hay mucha gente que cree que su sistema de apoyo ante la energía térmica puede ser el mismo que ya emplean, pero esto no es cierto. Algunas veces simplemente hay que modificarlo añadiendo un calefón solar o unas válvulas que permita un funcionamiento automático una vez que escasea. Las fuentes más usadas como apoyo son la electricidad, el gasóleo y, la más recomendada, el gas natural.

¿Cuántos paneles térmicos necesitaríamos en cada caso?

Esto puede ser muy variante, ya que entran en juego muchísimas variantes dependiendo de la persona, del negocio, del hogar, de la localidad, etcétera. No obstante, la tabla ‘Ejemplos captadores’ recoge algunos datos aproximados de lo que se necesitaría.

Para saber cómo cubrir el 100 % de ACS podemos hacer la fórmula ‘Cobertura ACS’, teniendo en cuenta los litros de agua que gastamos.

Es decir, en este ejemplo podríamos ser un hotel que gasta 3.000 litros de agua al día. Evidentemente esto es una hipótesis extremadamente variable, la producción y fracción solar es muy cambiante dependiendo del sitio, la temperatura, el ambiente, etcétera.

¿Qué coste supone? ¿Cuándo es rentable?

El coste de una calefacción solar térmica depende de muchos factores. No obstante, como referencia podría ser entre 600-1.000 euros por cada m2 de captación. Poniendo el ejemplo anterior, por 3.000 litros de agua caliente el precio oscila entre 550-750 euros. Así que vemos una inversión en cuatro y cinco años, aproximadamente.