Caldera solar de agua
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Muchos propietarios de viviendas en el Reino Unido tienen instalada la energía solar fotovoltaica para beneficiarse de una electricidad más ecológica. La mayoría de los propietarios de viviendas no utilizan toda la energía solar que genera su sistema fotovoltaico, por lo que el excedente se exporta a la red. Dado que el coste medio de importación de electricidad es de 16 peniques/kW, y que el pago medio de la Garantía de Exportación Inteligente es de sólo 5,5 peniques/kWh, tiene sentido querer utilizar su propia energía solar en lugar de exportarla a la red. Instalando un desviador de potencia por inmersión podrá maximizar su uso de energía solar, e incluso beneficiarse de agua caliente gratuita.
Los desviadores de inmersión se conocen con muchos otros nombres, entre ellos: Optimizadores solares fotovoltaicos, desviadores de potencia, desviadores de energía y optimizadores de inmersión. Básicamente, le permiten aprovechar al máximo la energía verde que genera su panel solar. Esto se debe a que, un desviador de energía solar, tiene la capacidad de desviar su excedente de energía para calentar su tanque de agua caliente.
Depósito del calentador solar de agua
Los sistemas Drainback utilizan bombas para hacer circular el agua del hogar entre los colectores y un calentador de agua dentro de la vivienda. Cuando los colectores se enfrían y las bombas se apagan, el agua se drena automáticamente de los colectores a un depósito dentro de la casa.
Un sistema de colectores planos acristalados está formado por placas absorbentes de calor solar provistas de una red de tubos de cobre. Los tubos se encuentran en una caja aislante cubierta de vidrio (acristalada). El sol atraviesa el cristal y calienta el fluido de los tubos de cobre. El acristalamiento reduce la cantidad de calor que se escapa y protege los paneles de la humedad y otros contaminantes. La mayoría de los sistemas domésticos constan de 1 o 2 colectores. Los colectores planos no acristalados pueden absorber más energía del sol, pero pierden más calor en el aire cuando hace frío. Los colectores no acristalados funcionan bien en aplicaciones estacionales, como la calefacción de piscinas exteriores en verano.
Un sistema de colectores de tubos de vacío consiste en una serie de tubos de vidrio aislados dispuestos en filas paralelas, cada uno de los cuales contiene un pequeño tubo absorbedor. El tubo interior absorbe la energía solar y la transfiere a una solución de agua o glicol. El aire entre el tubo y el vidrio se evacua para atrapar el calor (como un termo), maximizando la cantidad de energía térmica transferida al fluido. Estos sistemas de colectores de tubos de vacío suelen ocupar menos espacio que los sistemas de colectores planos equivalentes.
Cómo funciona la calefacción solar
Cuando el sol brilla, los colectores situados en el tejado convierten la energía de la radiación solar para calentar el agua. El calor sube, y eso también se aplica al agua caliente. Por eso, cuando el agua se bombea hacia el fondo del depósito, el agua calentada se desplaza hacia la parte superior del depósito. El agua caliente se extrae de una tubería situada cerca de la parte superior del depósito y está disponible al instante para su hogar.
Los colectores planos están formados por tubos de cobre que atraviesan una placa plana oscura que absorbe la energía solar y está recubierta de vidrio para reducir la pérdida de calor. El fluido circula por los tubos para transferir el calor del absorbedor a un depósito de agua aislado.
Los colectores solares de tubos de vacío están formados por tubos de vidrio con tubos de cobre que pasan por el centro. El aire se retira (se evacua) del espacio entre los dos tubos de vidrio para formar un vacío, eliminando la pérdida de calor por conducción y convección. El tubo de cobre transmite el calor al colector de transferencia de calor del colector, que a su vez se transfiere al agua a medida que ésta recorre el colector.
Paneles solares térmicos
El calentamiento solar del agua (SWH) consiste en calentar el agua mediante la luz solar, utilizando un colector solar térmico. Existe una gran variedad de configuraciones con distintos costes para ofrecer soluciones en diferentes climas y latitudes. Los sistemas de calentamiento de agua se utilizan ampliamente para aplicaciones residenciales y algunas industriales (por ejemplo, en Israel)[1].
Un colector orientado al sol calienta un fluido de trabajo que pasa a un sistema de almacenamiento para su posterior uso. Los SWH son activos (bombeados) y pasivos (por convección). Utilizan sólo agua, o bien agua y un fluido de trabajo. Se calientan directamente o mediante espejos de concentración de luz. Funcionan de forma independiente o como híbridos con calentadores eléctricos o de gas[2]. En las instalaciones a gran escala, los espejos pueden concentrar la luz solar en un colector más pequeño[¿investigación original?]
En 2017, la capacidad térmica mundial de agua caliente solar (ACS) es de 472 GW y el mercado está dominado por China, Estados Unidos y Turquía[3]. Barbados, Austria, Chipre, Israel y Grecia son los principales países por capacidad por persona[3].
Los registros de colectores solares en Estados Unidos son anteriores a 1900,[4] y consisten en un tanque pintado de negro montado en un tejado. En 1896, Clarence Kemp, de Baltimore, encerró un depósito en una caja de madera, creando así el primer “calentador de agua por lotes”, como se conoce hoy en día. Frank Shuman construyó la primera central termosolar del mundo en Maadi (Egipto), utilizando colectores parabólicos para alimentar un motor de 45 a 52 kilovatios (60 a 70 caballos) que bombeaba 23.000 litros de agua por minuto desde el río Nilo a los campos de algodón adyacentes.