Colector solar térmico: ¿qué es y para qué sirven?

¿Qué es un colector solar térmico?

Un colector solar es un dispositivo que captura y concentra la radiación solar para su aprovechamiento. Una vez que los colectores han captado la radiación solar, se transfiere a un líquido que fluye a través del colector en forma de calor. Normalmente se utiliza agua como fluido de transferencia, aunque también es posible utilizar aire en colectores solares particulares. Los colectores solares son una gran alternativa a los sistemas tradicionales de calefacción y calentamiento de agua, ya que no requieren de ningún tipo de combustible para su funcionamiento. De esta forma, se pueden reducir gastos.

¿Cómo funcionan los colectores solares?

Generalmente, el funcionamiento de un colector solar es el siguiente: funciona como un intercambiador de calor entre fluidos. Esto se lleva a cabo a través de una superficie receptora que absorbe la radiación solar y la transfiere a un fluido que circula por una tubería de metal. La parte inferior de la superficie absorbente debe estar bien aislada para reducir las pérdidas generadas por la convección del calor hacia el exterior.

Tipos de colectores solares

A continuación explicamos los tipos de colectores solares que se pueden encontrar. Dependiendo del tipo, las partes de un colector solar pueden variar.

Colectores solares de no concentración

Los colectores solares de no concentración son los más económicos y, por tanto, también uno de los más famosos. No requieren de costes adicionales de operación para que funcionen. Este tipo de colectores aprovechan la radiación solar directa y difusa, por lo que no se requiere instalar un sistema de seguimiento solar. De este tipo se derivan los siguientes dos subtipos de colectores solares: colectores planos y colectores solares de tubos de vacío.

Colectores planos

Es otro de los colectores solares más utilizados gracias a fácil instalación y bajo coste. Estos colectores están diseñados para colocarlos de forma fija sobre un techo o un marco de soporte. De forma general, los colectores planos funcionan al pasar el flujo del fluido que se va a calentar a través de una tubería de cobre o aluminio soldada a una placa que absorbe calor. Es importante señalar que este tipo de colectores no son muy recomendables en climas fríos, nublados o con mucho viento.

Colectores solares de tubos de vacío

En comparación con los colectores solares tradicionales, los colectores solares de tubos de vacío eliminan en gran parte las pérdidas generadas por convección, lo cual reduce las pérdidas que se generan en condiciones climáticas no favorables. Esto se debe a que los tubos por donde pasa el fluido se encuentran aislados al vacío.

Colectores solares de concentración

Los colectores solares de concentración se caracterizan por interponer unos determinados dispositivos ópticos, ya sean lentes o espejos, que dirigen la radiación solar a un punto concreto. De esta forma, la superficie receptora es capaz de absorber una gran cantidad de energía.

Este tipo de tecnología permite llegar a temperaturas mucho más altas que los colectores de no concentración con la misma área, concretamente se alcanzan temperaturas entre 400 °C y 2000 °C dependiendo de la tecnología. Esto hace que el sistema sea más eficiente y también más flexible. No obstante, estos sistemas requieren de un sistema de seguimiento solar, por lo que los dispositivos ópticos usados deben estar alineados para que su superficie se encuentre siempre de forma perpendicular a la radiación solar. El mayor inconveniente de este tipo de colectores es que requiere de una inversión adicional para que el sistema pueda funcionar correctamente. De este tipo se derivan los siguientes dos subtipos de colectores solares: concentradores de punto de foco y colector de línea.

Concentradores de punto de foco

En este tipo de concentrador se usan diversos dispositivos ópticos para concentrar la radiación solar en un solo punto. Generalmente, las matrices de espejos o lentes se montan sobre el suelo, mientras que el punto focal se coloca por encima.

Colector de línea

En este otro tipo de concentrador, las lentes o espejos concentran la radiación solar en una sola tubería por donde pasa el fluido.

Hornos solares

Un horno solar es una estructura que usa energía solar concentrada para producir temperaturas muy altas, y normalmente es de uso industrial. Los reflectores parabólicos o helióstatos concentran la luz sobre un punto focal, en el cual la temperatura puede llegar a los 3500 °C. Este calor se puede emplear para generar electricidad, fundir acero o fabricar combustible de hidrógeno o nanomateriales.

Calentadores de agua

Un calentador de agua es un dispositivo termodinámico que usa energía para subir la temperatura del agua. Entre los usos domésticos y comerciales del agua caliente se encuentran la limpieza, la calefacción o la cocina.

Generación de electricidad residencial

La electricidad residencial es la tensión eléctrica que fluye en la vivienda a través del flujo de corriente eléctrica, más conocido como corriente alterna, que se encarga de suministrar la energía eléctrica a las viviendas.

Ventajas de los colectores solares

Gracias a las características de un colector solar, son muchas sus ventajas. Estos son los principales beneficios de los colectores solares:

¿Cuánto cuesta instalar un colector solar?

El precio de un colector solar dependerá de las necesidades que quieran cubrirse. Ahora bien, un equipo para una vivienda independiente de unas cuatro personas puede costar alrededor de 2000 y 3000 euros, y si es una instalación en un edificio multivivienda, podría costar alrededor de 1500 euros por cada vivienda.