TIPOS DE COLECTORES SOLARES

En el mercado actual existen distintos tipos de colectores solares. En este artìculo analizaremos cada tipo.

¿Que es y como funciona un colector solar?

Un colector solar es básicamente una caja plana y se compone de tres partes principales, una cubierta transparente, tubos que llevan un refrigerante y una placa posterior aislada. 

El colector solar funciona según el principio de efecto invernadero; la radiación solar incidente sobre la superficie transparente del colector solar se transmite a través de esta superficie. 

El interior del colector solar generalmente se evacua, la energía contenida dentro del colector solar queda básicamente atrapada y, por lo tanto, calienta el refrigerante contenido en los tubos. 

Los tubos generalmente están hechos de cobre, y la placa trasera está pintada de negro para ayudar a absorber la radiación solar. El colector solar generalmente está aislado para evitar pérdidas de calor.

FUNCIONAMIENTO





Los colectores solares transforman la radiación solar en calor y transfieren ese calor a un medio (agua, fluido solar o aire). Luego, el calor solar puede usarse para calentar agua, para hacer copias de seguridad de sistemas de calefacción o para calentar piscinas.

¿Cuánta energía proporciona un colector solar?

La eficiencia de un colector solar se define como el cociente entre la energía térmica utilizable y la energía solar recibida. Además de la pérdida térmica, también hay pérdida óptica. 

El factor de conversión o eficiencia óptica h0 indica el porcentaje de los rayos solares que penetran en la cubierta transparente del colector (transmisión) y el porcentaje que se absorbe. Básicamente, es el producto de la tasa de transmisión de la cubierta y la tasa de absorción del absorbente.

La pérdida de calor está indicada por el factor de pérdida térmica o valor k. Esto se da en vatios por m 2 de superficie del colector y la diferencia de temperatura particular (en ° C) entre el absorbedor y su entorno.

Cuanto mayor es la diferencia de temperatura, más calor se pierde. Por encima de una diferencia de temperatura específica, la cantidad de pérdida de calor es igual al rendimiento energético del colector, de modo que no se suministra energía al sistema de circulación solar. Un buen coleccionista tendrá un alto factor de conversión y un bajo valor k.

 

Tipo de colectorFactor de conversiónFactor de pérdida térmica (W / m 2 ° C)Temperatura. rango (° C)
absorbente descubierto0.82 – 0.9710 – 30hasta 40
placa plana0.66 – 0.832.9 – 5.320 – 80
placa de vacío0.81 – 0.832.6 – 4.320 -120
tubo de vacío0.62 – 0.840.7 – 2.050 – 120
colector de yacimientosalrededor de 0.55alrededor de 2.420 – 70
colector de aire0.75 – 0.908 – 3020 – 50

 

Los costos específicos de los recolectores también son importantes. Los colectores de tubos de vacío son sustancialmente más caros (a una superficie de colector de 511,29 – 1278,23 Euro / m²) que los colectores de placa plana (153,34 a 613,55 Euro / m²) o incluso absorbedores de plástico (25,60 a 102 , 26 euros / m²). 

Sin embargo, un buen coleccionista no garantiza un buen sistema solar. Por el contrario, todos los componentes deben ser de alta calidad y capacidad y resistencia similares.

En la siguiente galería de fotos encontrarás mas información acerca de los colectores solares, sólo tienes que hacer clic en las imágenes y podrás acceder a toda la información

 

TIPOS DE COLECTORES SOLARES

Sistemas térmicos solares de tubo de vacío

 

El sistema solar térmico de tubo de vacío es uno de los tipos de colectores solares más populares en funcionamiento. Un sistema solar evacuado es el más eficiente y un medio común de generación de energía solar térmica con una tasa de eficiencia del 70 por ciento. 





Como ejemplo, si el colector genera 3000 kilovatios-hora de energía en un año, entonces se utilizarían 2100 kilovatios / hora en el sistema para calentar agua. La tasa de eficiencia se logra debido a la forma en que se construyen los sistemas de tubos de vacío, lo que significa que tienen un excelente aislamiento y prácticamente no se ven afectados por la temperatura del aire. El colector en sí está formado por hileras de tubos de vidrio aislados que contienen tubos de cobre en su núcleo. El agua se calienta en el colector y luego se envía a través de las tuberías al tanque de agua. Este tipo de coleccionista es el más eficiente, pero también el más caro.Hay dos tipos principales de tubos que se usan dentro del colector, que son vidrio-vidrio y vidrio-metal. La versión de cristal de vidrio utiliza dos capas de vidrio fusionadas en ambos extremos. Los tubos de vidrio doble tienen un vacío muy confiable pero reducen la cantidad de luz que llega al interior del absorbente. El sistema de doble vidrio también puede experimentar una mayor corrosión del absorbente debido a la formación de humedad o condensación en el área no evacuada del tubo. El segundo tipo de tubo es una combinación de vidrio y metal. La combinación de vidrio y metal permite que más luz llegue al absorbedor y reduce las posibilidades de que la humedad corroa el absorbente.La forma cilíndrica de los tubos de vacío significa que pueden recoger la luz del sol durante todo el día y en todo momento del año. Los colectores de tubo evacuados también son más fáciles de instalar ya que son livianos, compactos y pueden transportarse individualmente al techo. Además, los tubos se pueden reemplazar individualmente si uno falla, evitando la necesidad de reemplazar todo el colector. El sistema es un sistema eficiente y duradero con una capacidad de vacío dentro de los tubos del colector que ha demostrado durar más de veinte años. 

El recubrimiento reflectante en el interior del tubo tampoco se degradará a menos que se pierda el vacío.

Sistemas térmicos solares de placa plana

 

Otro de los tipos de colectores solares son otro tipo común de colector solar que se han utilizado desde la década de 1950. Los componentes principales de un panel de placa plana son un absorbente de placa plana de color oscuro con una cubierta aislada, un líquido de transferencia de calor que contiene anticongelante para transferir calor desde el absorbedor al tanque de agua y un respaldo aislado.

 La característica de placa plana del panel solar aumenta el área de superficie para la absorción de calor. El líquido de transferencia de calor se hace circular a través de tubos de cobre o silicio contenidos dentro de la placa de superficie plana.

Algunos paneles se fabrican con un absorbente inundado que implica tener dos hojas de metal y permitir que el líquido fluya entre ellas. El uso de un absorbente inundado aumenta el área de la superficie y proporciona un aumento marginal en la eficiencia. 

Las propias placas absorbedoras suelen estar hechas de cobre o aluminio y están pintadas con un recubrimiento térmico selectivo que es mucho mejor absorbiendo y reteniendo el calor que las pinturas ordinarias.

En un área que produce un nivel promedio de energía solar, la cantidad de energía que genera un colector solar de placa plana equivale a alrededor de un panel de pie cuadrado que genera un galón de agua caliente de un día.

El diseño del panel de placa plana utiliza muchas configuraciones diferentes de absorbente, siendo el diseño principal la configuración de arpa. El diseño de arpa generalmente se usa en sistemas de termosifón de baja presión o sistemas de bombeo.

 Otras configuraciones incluyen la serpentina que utiliza un absorbente en forma de S continuo y se usa en sistemas compactos de agua caliente que no utilizan calefacción de espacio. También existen los sistemas absorbedores inundados y los absorbedores de límites que usan múltiples capas de lámina absorbedora donde el calor se recoge luego en la capa límite de las láminas.

Los colectores de placa plana de polímero son una alternativa a los colectores de placa de metal. Las placas de metal son más propensas a la congelación, mientras que las propias placas de polímero son tolerantes a la congelación por lo que pueden prescindir de anticongelante y simplemente utilizar agua como líquido de transferencia de calor. 

Cualquier anticongelante que se agregue al líquido de transferencia de calor reducirá su capacidad de transporte de calor a una velocidad marginal. Un beneficio de las placas de polímero es que se pueden conectar directamente a un tanque de agua existente, eliminando la necesidad de un intercambiador de calor que aumente la eficiencia.

 Algunos paneles de polímero están pintados con pintura negra mate en lugar de una capa de calor selectiva. Esto se hace para evitar el sobrecalentamiento, aunque ahora se usa normalmente silicona de alta temperatura para evitar el sobrecalentamiento.

Este diseño del panel solar es, en general, un poco menos compacto y menos eficiente en comparación con un sistema de tubos de vacío, sin embargo, esto se refleja en un precio más barato. Este diseño de energía solar puede funcionar bien en todos los climas y puede tener una expectativa de vida de más de 25 años.

Paneles termodinámicos 

Los paneles solares termodinámicos son un nuevo desarrollo en tecnología termosolar. Están estrechamente relacionados con las bombas de calor de fuente de aire en su diseño, pero se despliegan en el techo o en las paredes como paneles solares térmicos regulares y no tienen que estar orientados al sur.

 El concepto detrás de la tecnología solar termodinámica es que actúa como un congelador inverso y difieren de la energía solar térmica convencional en que no usan radiación solar para calentar líquidos que transfieren calor.

Los paneles tienen un refrigerante que pasa a través de ellos que absorberá calor. El calor que pasa a través del panel se convertirá a su vez en un gas.

 Luego se comprime el gas, lo que eleva su temperatura y luego se pasa a una bobina de intercambio de calor que se encuentra dentro de un cilindro de agua caliente. El agua calentada en el cilindro se calienta a 55 grados y luego se puede usar alrededor de la propiedad. El sistema tiene una inmersión incorporada que ocasionalmente eleva la temperatura a 60 grados para eliminar el riesgo de legionella.

Un sistema termodinámico puede producir hasta el 100% de las necesidades de calefacción doméstica. Un sistema que utiliza paneles termodinámicos en teoría podrá generar energía durante todo el año debido a que no depende de tener condiciones climáticas óptimas para alcanzar su máximo potencial de producción.

 Un panel termodinámico puede funcionar a temperaturas tan bajas como -5 grados Celsius aunque todavía no hay cifras de rendimiento oficiales para los sistemas que operan en el Reino Unido. Los principales fabricantes de sistemas termodinámicos se encuentran en

España y Portugal y estos sistemas no fueron diseñados inicialmente para el Reino Unido. Más empresas están desarrollando más modelos específicos del Reino Unido y llevándolos al mercado. Como ejemplo de rendimiento, una familia de cuatro personas necesitaría utilizar un panel y un cilindro de 250 litros.

Además, los paneles termodinámicos tampoco están aprobados actualmente por el Esquema de Certificación de Microgeneración, lo que significa que no son elegibles para pagos de calefacción verde del gobierno, como el Incentivo de calor renovable (RHI). 

Sin embargo, esto seguramente cambiará, y es probable que los paneles termodinámicos sean elegibles para el RHI en el futuro. El gobierno dice que actualmente está recopilando información sobre estándares y desempeño.

Colectores de aire termosolares

tipos de colectores solares.:Calentador de aire solar

Los calentadores de aire solares se utilizan principalmente para calefacción de espacios y pueden ser vidriados y sin vidriar. Se encuentran entre las tecnologías solares térmicas más eficientes y económicas disponibles y se utilizan principalmente en el sector comercial. 

La hoja superior de un sistema acristalado tiene una capa superior transparente y un marco aislante y un panel posterior para evitar la pérdida de calor en el aire circundante. Un sistema no vidriado utiliza una placa absorbente por la que pasa el aire mientras se toma el calor del absorbedor.

Colectores de cuencos térmicos solares

tipos de colectores solares.Cuenco-solar-colector térmico

Un cuenco solar térmico es similar a un plato parabólico, pero tiene un espejo fijo en lugar de un espejo de seguimiento que utilizaría un plato parabólico. Un espejo de seguimiento está diseñado para rastrear el movimiento del sol, que es muy costoso a gran escala. Un espejo esférico o de cuenco evita el problema del seguimiento del sol para enfocar la luz en un punto. 





Un espejo fijo está en desventaja con respecto a la producción de energía ya que no puede rastrear el sol para enfocar la luz solar, sin embargo, un recipiente fijo ahorrará la energía que se asocia con tener que mover un espejo gigante para rastrear el sol.Tal vez te interese leer mas sobre: