La energía solar térmica utiliza la radiación solar para calentar un fluído, como el agua o un aceite térmico. Luego utiliza ese calor para generar energía útil como calefacción por suelo radiante o radiadores, agua caliente sanitaria (ACS), generación de agua caliente para climatización de piscinas, hornos solares, procesos industriales o para producir electricidad. A diferencia de la energía solar fotovoltaica, que convierte la luz solar directamente en electricidad, la energía solar térmica se centra en la captación y conversión del calor solar.

Tipos de energía solar térmica:

Se pueden distinguir principalmente dos sistemas, los activos y los pasivos. Los sistemas solares térmicos activos requieren de una instalación. Comúnmente son los colectores solares, de los cuales hablaré más adelante. Y tenemos los sistemas solares térmicos pasivos, donde no hay una instalación que necesite energía, ni ningún sistema mecánico. Esto se basa en el aprovechamiento del calor producido por los rayos del sol y forman parte de las estrategias bioclimática del diseño pasivo. Puedes aprender más sobre esto en este artículo donde habla acerca de la arquitectura bioclimática.

Cuando hablamos de energía solar térmica, comúnmente pensamos en los sistemas solares térmicos activos, así que este artículo se centrará en estos. 

Elementos de la energía térmica activa:

Las instalaciones solares térmica se encuentran constituidas por un conjunto de componentes que tienen la función de captar la radiación solar y transformarla directamente en energía térmica. 

Esta energía solar calienta un fluido a temperaturas de entre 40ºC/ 50ºC no superando la temperatura de 80ºC por las patologías que se pueden presentar en el sistema. 

Sus elementos son los siguientes:

Captadores: Son un dispositivo que se recoge la energía solar. Existen dos tipos según su cubierta: No vidriados y vidriados. Su función es la de transformar la energía radiante solar en energía térmica y esta será transmitida al fluido que pasa a su interior.

• Captadores planos: se encuentran cubiertos por una caja herméticamente cerrada, en la superficie de ésta, acristalada, se produce la radiación solar impidiendo que se pierda la radiación solar conseguida. El interior de la caja se encuentra distribuida, en forma de serpentina, la placa absorbedora por la que circula el fluido. Dentro de los captadores planos podemos encontrar:
  • Sin cubierta
    • Flexibles
    • Rígidos
  • Con cubierta
• Captadores tubulares: En este tipo de captador se crear un vacío entre el espacio que queda entre el cristal protector y la superficie absorbente rediciendo así las pérdidas de convención interna. Dentro estos podemos encontrar:
  • Con concentradores externos al tubo.
  • Con concentradores incorporados al tubo.
    • Tubos de vacío con fluído térmico sin cambio de estado.
    • Tubos de vacío con fluido térmico con cambio de estado.

Circuitos primarios y secundarios: Son los encargados del transporte del fluído, ya caliente, hasta el punto de consumo.

El circuito primario (o circuito abierto) transporta calor directamente al depósito de acumulación, mientras que el circuito secundario (o cerrado) es donde entra agua fría de suministro y ésta sale por otro lado como caliente.

Intercambiadores: Son una especie de caja metálica conformada por un amplio número de placas, que se encuentran en contacto mutuo permitiendo el intercambio de energía entre fluídos sin necesidad que estos se mezclen. Los intercambiados disponen de cuatro tomas para su conexionado, dos para cada uno de los circuitos.

Depósitos de acumulación: Los equipos encargados son los acumuladores, depósitos o boiler.

Existen diversos tipos de acumuladores:

Según su posición en la instalación:

• Interiores
• Exteriores

Según la disposición del intercambiador en su construcción:

• De serpentín helicoidal.
• De haz tubular.
• De doble envolvente.
• De placas.

Depósitos/vasos de expansión: Tienen la función de absorber las variaciones del fluido contenido en un circuito al variar su temperatura, manteniendo la presión entre límites preestablecidos e impidiendo, al mismo tiempo, pérdidas y reposiciones de la masa de fluído. 

Los depósitos pueden ser:

• Abiertos: Normalmente estan en un lugar elevado y puedenservir de sistema de alimentación y purga. 
• Cerrados: En el que se emplean vasos de expansión de tipo membrana elástica presurizados por nitrógeno o aire. 

Bombas de circulación: Se caracterizan por ser aparatosque se activan con un motor eléctrico, capaces de suministrar al fluído una cantidad de energía suficiente para transportarlo a través de un circuito, venciendo las pérdidas de carga existentes en el mismo. 

Características del sistema de energía solar térmica

• Es una energía renovable e ilimitada que aprovecha la radiación del sol en forma de calor. 
• Nunca podrá producir de forma instantánea agua caliente necesaria para consumo, por eso necesita disponer de una acumulación que permita disponer del servicio con independencia de las condiciones de irradiación de cada momento.
• La función principal de los depósitos es conservar, a cierta temperatura, el agua calentada por la radiación, durante un tiempo de 1-4 días en sistemas pequeños.
• En algunas aplicaciones, como el calentamiento de piscinas o algunos sistemas de apoyo a la calefacción, en principio no es necesario emplear depósito de acumulación.
• No contaminia ni genera gases de efecto invernadero (CO2)