Dpto. Energías Renovables Por sistemas de energía solar térmica se conocen aquellas tecnologías en las cuales la radiación solar incidente se transforma en energía térmica generalmente, mediante el aumento de temperatura de un fluido. Si bien desde la antigüedad se conocía el poder de concentración de la radiación solar que poseían las lentes para generar focos de calor, el primer captador solar térmico como tal, fue construido por Horace de Saussure en 1767 cuando inventó lo que él denomino "caja caliente". En relación a las aplicaciones para ACS, la primera patente de invento para calentar agua con el sol de una manera más eficaz, se dio en 1891 cuando Clarence Kemp comercializó en el mercado de Estados Unidos el calentador de agua "Climax". En función de las temperaturas que nos permita alcanzar la tecnología solar térmica que estemos utilizando, podemos clasificar los sistemas en tres grupos principales: De baja temperatura: Son sistemas en los que se alcanzan temperaturas máximas del orden de 80 ºC. Sus usos fundamentales son los sistemas de Agua caliente sanitaria, calefacción por suelo radiante y climatización de piscinas. El tipo de captador más utilizado en estos sistemas, es el captador solar plano. Este tipo de captador aprovecha el efecto invernadero que se crea en su interior debido a sus particulares características constructivas para calentar el fluido que circula por los tubos de su interior. Este fluido posteriormente suele utilizarse para que ceda su energía en un intercambiador de calor a un agua contenida en un depósito de acumulación (en el caso de una aplicación para Agua caliente sanitaria). De media temperatura: Sistemas en los que se alcanzan temperaturas entre 80ºC y 200 ºC, sus usos fundamentales son algunos procesos industriales, como foco caliente en refrigeración por absorción, en calefacción etc. Un sistema muy utilizado es el denominado captador de tubos de vacío. Estos captadores están constituidos por tubos de vidrio que contienen a su vez una lamina absorbedora de la radiación y un tubo soldado a ella por cuyo interior circula un fluido que se calienta al incidir la radiación solar. Debido a que en el interior del tubo de vidrio se ha realizado el vacío, se pueden alcanzar temperaturas mayores en el fluido que en el caso del captador solar plano.
De alta temperatura: Sistemas en los que se alcanzan temperaturas superiores a 200 ºC. Su aplicación principal se encuentra en las centrales de generación de energía eléctrica conocidas como centrales termosolares. En nuestra Comunidad Autónoma existe una gran cantidad de proyectos de centrales de este tipo (algunas ya en funcionamiento), lo que la ha situado en los puestos de cabeza a nivel nacional en cuanto a número de instalaciones para este tipo de aprovechamiento. Dentro de las centrales termosolares encontramos dos tipos principales: Centrales de canales cilindroparabólicos: Están formadas por colectores de espejo que reflejan la radiación sobre un tubo situado en la línea focal, el cual contiene el absorbente y el fluido caloportador. El fluido es calentado hasta 400ºC. Posteriormente este fluido térmico cede su calor produciendo vapor sobrecalentado que alimenta una turbina convencional que genera electricidad. Estos sistemas además están provistos de un dispositivo de seguimiento del movimiento del sol.
Centrales de torre central: Formadas por un campo de helióstatos, es decir, espejos que siguen al sol en su movimiento y que reflejan la radiación sobre un intercambiador de calor situado en la parte superior de una torre central. Se alcanzan temperaturas de 600 ºC que al igual que en el caso anterior sirven para generar vapor y mover una turbina. Aparte de estas tecnologías, existen también otros sistemas de gran interés como pueden ser los sistemas Disco Stirling y los receptores con tecnología Fresnel. Entre las ventajas del uso de la energía solar térmica, podemos citar: Al igual que en el resto de los sistemas de aprovechamiento de la energía solar, los sistemas de energía solar térmica suplantan a otras fuentes de energía como los combustibles fósiles por lo que suponen un importante beneficio medioambiental. Son sistemas autónomos y descentralizados y utilizan una fuente de energía gratuita e inagotable. Es importante señalar además, que un sistema solar térmico de baja temperatura puede llegar a cubrir el 7080% de las necesidades de ACS de una vivienda. Situación en Extremadura: Solar térmica de baja temperatura:
La implantación en el año 2007 del Código Técnico de la Edificación hizo obligatoria la instalación de sistemas solares térmicos para edificios de nueva construcción. Esto ha traído consigo un importante aumento del número de metros cuadrados de captadores solares, aunque no tanto como se esperaba pues la mayoría de las licencias para construcción se han solicitado en el año 2007, antes de la entrada en vigor de la normativa. Como se explicó, esta tecnología aprovecha la energía solar para procesos que requieren temperaturas por debajo de los 80 ºC, principalmente para la producción de Agua Caliente Sanitaria, aunque también puede cubrir necesidades de calentamiento de piscinas, calefacción, procesos industriales, etc. En la actualidad se encuentran instalados en Extremadura alrededor de 11.000 m2 de captadores solares. La evolución de la superficie instalada de captadores solares térmicos de baja temperatura en nuestra Comunidad Autónoma, se refleja en el siguiente cuadro: AÑO
2005
2006
2007
2008
2009
2010
m2
3.626
5.488
6.100
7.000
9.000
11.000
Fuente IDAE y ASIT
En 2009, Extremadura disponía de 9.000 m2 de captadores. Esta cifra de superficie instalada traducida a energía supone unos 11.497.500 kWh en ese año de energía térmica producida de origen solar (considerando una potencia según RITE de 0,7 kW/m2 y una media anual de 5 horas de sol). Solar termoeléctrica de alta temperatura: En el año 2009, se produjo la puesta en marcha de las primeras dos instalaciones termosolares en Extremadura con una potencia total instalada de 100 MW. A lo largo del 2010 se han puesto en marcha otras 4 centrales por lo que Extremadura cuenta con 6 plantas termosolares operativas contabilizando un total de 300 MW de potencia instalada de esta tecnología. Todas las plantas ejecutadas están proyectadas con tecnología de espejo cilindro parabólico. A día de hoy, existen otras 13 instalaciones termosolares pre asignadas con un porcentaje cercano al 40% sobre la potencia total a nivel nacional, siendo la comunidad autónoma con mayor número de instalaciones de este tipo.
Suponiendo que el 80% de las plantas termosolares disponen de depósito de acumulación de sales, se pueden estimar 3.000 horas de producción anual de media, por lo que la energía producida a lo largo del año 2020 por este tipo de centrales, podría estimarse en 4.650 GWh. Para este cálculo se ha considerado una previsión de potencia instalada en Extremadura de 1.550 MW de tecnología Termosolar a principios de 2020. La potencia instalada prevista a finales de ese mismo año es de 1.650 MW.
ANEXOS (Haga clic en las imágenes para abrir los documentos pdf):
(/files/optinstsol
(/files/MAPATERMOSOLARES_SEP2011.pdf) term.pdf) Localización de centrales termosolares en Extremadura. Fuente: Protermosolar
Eficiencia Energética en Instalaciones Solares Térmicas
Vídeo de simulación 3D, de la instalación solar térmica para ACS ubicada en la cubierta de las oficinas de AGENEX.