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Estado del arte de la tecnología solar térmica

Pascual Polo, director general de ASIT (Asociación Solar de la Industria Térmica)

Las tecnologías térmicas solares son muy flexibles y se integran fácilmente con soluciones de calefacción basadas tanto en el combustible como en la electricidad. Además, esta tecnología se puede utilizar a diferentes escalas y cubrir temperaturas de bajas a altas según su aplicación.

 

El funcionamiento de los sistemas solares térmicos es bastante simple: la radiación solar se acumula y se convierte en calor en el absorbedor del colector y ese calor se intercambia con un medio de transferencia de calor, que puede estar en estado líquido o gas.

El medio calentado se utiliza ya sea directamente (para calentar agua del grifo o piscinas) o indirectamente a través de un intercambiador de calor (para calefacción de espacios o calor de procesos industriales). Las tecnologías térmicas solares son muy flexibles y se integran fácilmente con soluciones de calefacción basadas tanto en el combustible como en la electricidad. Además, esta tecnología se puede utilizar a diferentes escalas y cubrir temperaturas de bajas a altas según su aplicación.

Aplicaciones de las tecnologías termosolares
Las aplicaciones clave actuales de las tecnologías termosolares son:

  • Preparación de agua caliente doméstica para casas unifamiliares y multifamiliares con fracciones solares típicas entre 40 y 80% (lo que significa que la energía solar cubre estas partes de la demanda de calor)
  • Calefacción de espacios de casas unifamiliares y multifamiliares con fracciones solares típicas entre 15 y 30%
  • Calefacción de espacios para edificios no residenciales
  • Calefacción urbana, con fracciones solares entre 1-50%, según el tipo de almacenamiento
  • Calor a baja, media y alta temperatura para aplicaciones de procesos industriales

Las aplicaciones más comunes en la actualidad varían entre 40 y 70° C para el agua caliente doméstica y la calefacción de espacios, incluidos los edificios residenciales y comerciales.

La tecnología de calor solar es extremadamente escalable, desde calentadores de agua solares domésticos descentralizados con una capacidad de 2 kW, hasta plantas a gran escala en el rango de MWth.

Los sistemas de calefacción de distrito asistidos por energía solar pueden superar los 100 MW y están disponibles comercialmente en la actualidad, estando especialmente desarrollados en Europa Central y del Norte. Los sistemas térmicos solares a gran escala pueden producir calor a un costo de alrededor de 20 a 30 EUR/MWh.

Los costos del calor solar son altamente predecibles y prácticamente fijos durante toda la vida útil de la planta solar, por lo que la energía solar representa una reducción del riesgo contra las fluctuaciones de los precios del combustible.

También existen aplicaciones bien conocidas de Calor Solar para Procesos Industriales (SHIP) en industrias de alimentos y bebidas (cervecerías, lecherías, etc.), minería y procesos textiles. Estos sistemas solares térmicos muestran un gran potencial y son adecuados para generar calor hasta 150 ° C, con buenos retornos de inversión, pero aún existe la necesidad de promover más proyectos de demostración y estudios de viabilidad.

La energía solar térmica proporciona beneficios claros para las economías locales. Dado que el 90% de los productos disponibles en el mercado interno son de origen en la UE, esta solución permite la producción de energía local limpia, creando nuevos negocios, nuevos trabajos y reconversión de trabajos. Además, este es un sector exportador, con una exportación neta anual que supera en mil millones de euros.

Dentro del sector de calefacción y refrigeración, la energía solar térmica tiene algunas fortalezas específicas clave, ya que:

  • Se integra fácilmente con otras soluciones eléctricas y de calefacción renovable, o con sistemas convencionales de combustibles fósiles
  • Siempre conduce a una reducción directa del consumo de energía primaria;
  • Es una fuente infinita de energía que no produce CO2
  • Crea trabajos locales a lo largo de la cadena de valor (distribución, planificación, instalación y mantenimiento)
  • Es una solución escalable, aplicable a diferentes niveles de temperatura y para propósitos muy diferentes. En particular, las instalaciones a gran escala son rentables y fáciles de estandarizar
  • No está expuesto a la volatilidad de los precios del petróleo, el gas o la electricidad y no causa un aumento significativo de la demanda de electricidad
  • Optimiza el espacio en los techos, proporcionando la máxima eficiencia energética
  • Permite un verdadero autoconsumo e independencia energética
  • Los sistemas térmicos solares son casi completamente reciclables y tienen un impacto muy bajo en el ciclo de vida
  • Tecnología estratégica por reducir notablemente la huella de carbono en los sistemas de calefacción y ACS en comparación con otras tecnologías, dada la importancia de los objetivos de descarbonización

Potencial de la tecnología solar térmica
Se espera que las soluciones de calefacción renovables desempeñen un papel prominente para lograr un escenario de 2050 descarbonizado. Esto no podría alcanzarse sin la energía solar térmica, que se espera que cubra al menos el 10% de la demanda de energía final para calefacción y refrigeración en Europa. El mercado en Europa está mostrando tendencias positivas y esta es la razón por la cual las soluciones RES con una alta fracción solar tienen un alto potencial sin explotar.

Hoy en día, el potencial de calefacción de distrito está subestimado y limitado en áreas con redes de gas natural. La calefacción urbana a base de energía solar es una solución innovadora y prometedora que puede ser más rentable que la calefacción urbana a base de gas. En particular, la energía solar térmica puede ser de gran ayuda para el alivio máximo de la estación cálida, cuando la mayor parte de la energía de la red se desperdicia, y cuando la energía solar térmica está en la máxima producción. La integración de la energía solar térmica con otras fuentes de calor a baja temperatura también será beneficiosa. Usando almacenamientos estacionales, la energía solar térmica también puede contribuir significativamente a la demanda de calor en el invierno.

Otra realidad creciente es la representada por el uso del calor solar para procesos industriales, que ya muestra buenos resultados, especialmente en sectores como la industria de alimentos y bebidas, donde las plantas más grandes de Europa crecieron desde 2 MW hasta 12 MW.

Entre las tendencias que influyen en el potencial de la tecnología solar térmica, la digitalización jugará un papel clave. Permitirá una mayor integración entre diferentes tecnologías y dispositivos, pero representará un desafío especialmente para las pequeñas y medianas empresas que caracterizan el sector de la energía solar térmica.

Se espera que el Internet de las cosas (IoT), la domótica y la integración general entre los dispositivos térmicos y de potencia tengan un gran impacto en hacer que las soluciones de red y fuera de la red sean más inteligentes.

Otra medida política que sería beneficiosa para un despliegue acelerado sería una legislación de racionalización clara a nivel de la UE, que se implementara a nivel nacional y local, para facilitar e incentivar el uso de superficies disponibles (tejados, edificios industriales y comerciales, superficie de suelo industrial, áreas recuperadas, etc.) para instalar soluciones solares térmicas, dedicadas a la comunidad local.

La energía solar térmica es una tecnología madura y que funciona perfectamente, con un sector preparado para el desarrollo correcto de instalaciones. Contamos con proyectistas e instaladores con sobrada experiencia, y fabricantes con soluciones técnicas cada vez más sencillas, fiables y con menos necesidades de mantenimiento. Las instalaciones que se hacen actualmente funcionan perfectamente gracias a la experiencia adquirida durante 10 años de repercusión del CTE, las nuevas instalaciones se diseñan, se ejecutan y se mantienen de manera correcta, esto hace que los usuarios perciban ahorros muy importantes a nivel energético y económico.

España sigue teniendo capacidad de fabricación y, por supuesto, de instalación al alcance de empresas pequeñas y medianas. De hecho, en España tenemos 5 fábricas de captadores solares térmicos con una capacidad aproximada de producción anual de 1.300.000 M2 (910 MW th), fabricando en 2018 203.300 metros cuadrados (un 3% más que en 2017), el 15% de su potencial, de los cuales 67.108 metros cuadrados se instalaron en España y 136.200 metros cuadrados se exportaron.

Artículos sobre solar térmica | 04 de julio de 2019

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