Se está demostrando que el uso de energías renovables y el fomento de la eficiencia energética son cruciales para descarbonizar la economía y, en concreto, las energías termosolares están llamadas a desempeñar un papel importante en la satisfacción de las demandas térmicas en los procesos industriales.
Después de conocer las ventajas de la aplicación de las tecnologías solares térmicas y de repasar los indicadores clave para el diseño y el dimensionado de proyectos industriales basados en propuestas termosolares, vamos a tratar los distintos sistemas de captación de este tipo de energía en el ámbito de la industria.
La integración de la instalación solar térmica en los sistemas de producción de calor puede hacerse de múltiples maneras, entre las que podemos destacar:
- Sistema de precalentamiento o de calentamiento del retorno en sistemas con recirculación o cerrados para trabajar a temperaturas más bajas y evitar la dependencia de las temperaturas de suministro.
- Calentamiento a la temperatura de suministro: la conexión requiere mayor temperatura y el nivel de estabilidad necesario para mantener las temperaturas de consigna
- Sistemas de precalentamiento de agua de alimentación al generador de vapor o en el retorno del circuito de condensados.
Podemos decir que los captadores solares son los generadores de calor de una instalación de energía solar térmica, captan la radiación solar y la transforman en energía térmica.
Los captadores solares capturan la radiación solar y la transforman en energía térmica
Estos captadores solares se pueden clasificar en función de su capacidad de seguir el sol y de su concentración y de si disponen de concentración:
- Captadores estacionarios sin y con concentración
- Captadores con concentración, normalmente dotados de seguimiento del sol
En este sentido, los tipos de captadores estacionarios más utilizados son:
- Captador plano sin cubierta: fabricado generalmente con materiales plásticos, sin cubierta transparente protectora, ni aislamiento térmico posterior. Muestra un buen rendimiento en aplicaciones donde se precise temperaturas no demasiado altas (30-40ºC), que sean demandadas en periodos con adecuados niveles de radiación y temperatura ambiente no demasiado baja (por ejemplo, piscinas estivales) ya que el rendimiento de este tipo de paneles no suele ser demasiado alto y las pérdidas con el ambiente pueden superar la ganancia si no se dan las adecuadas condiciones.
- Captador plano con cubierta de vidrio: especialmente adecuado para aplicaciones de temperaturas medias de entre 40 y 100ºC (agua caliente de Proceso y calefacción), durante todo el año y con niveles de radiación medios.
- Captador plano con cubierta de vidrio antireflexivo y captador de tubo de vacío: captadores especialmente adecuados para trabajar en aplicaciones con un salto térmico elevado (por ejemplo, frío por absorción), en lugares con bajos niveles de radiación o cuando hay limitaciones en el espacio disponible para colocar los captadores solares y se desean maximizar los rendimientos solares.
Como variantes dentro de los captadores estacionarios sin concentración podemos encontrar:
- Captadores solares de aire, que son captadores planos en los que el fluido caloportador es aire. Existen captadores de aire con y sin cubierta de vidrio.
- Captador solar plano de gran formato, en los que el área de apertura de cada unidad puede superar los 10m2.
- Captador solar plano de vacío, en los que se hace el vacío en el espacio comprendido entre el vidrio y el absorbedor.
- Captadores de tubo de vacío con concentrador auxiliar tipo CPC.
- Captadores solares híbridos: son captadores solares planos que hibridan la tecnología solar térmica con la fotovoltaica en los que adicionalmente se produce electricidad fotovoltaica.
A todos los captadores estacionarios se les puede acoplar un sistema de espejos móviles y obtener así un captador con una concentración pequeña.
La mayor parte de los captadores estacionarios pueden integrarse arquitectónicamente en el edificio, sustituyendo incluso elementos de fachada o de cubierta.
Los captadores de concentración con seguimiento cuentan con relaciones de concentración de la radiación solar que oscilan entre 2 y 20
En todos ellos el seguimiento se realiza, normalmente, alrededor de un único eje. Entre los primeros, los más usuales son:
- Colector cilindro parabólicos (CCP): Formado por un espejo lineal, de sección parabólica con el absorbente en la zona focal de la parábola. Tanto el espejo como el absorbente se mueven para seguir el movimiento aparente del sol
- Colector linear de Fresnel (FRL): Formado por un conjunto de espejos planos, o con una ligera curvatura, que se mueven de una manera sincronizada para redirigir la radiación solar hacia un absorbente estacionario lineal
Con este vistazo general a los principales sistemas de captación terminamos de repasar cómo puede ayudarnos la energía solar térmica en los procesos industriales más relevantes.
