Índice Energía solar térmica .............................................................................................................................. 1 Objetivos ................................................................................................................................................. 1 1. Introducción ........................................................................................................................................ 2 La radiación solar ................................................................................................................................ 3 El espectro solar. Componentes de la radiación solar .................................................................................. 3

2. Bases de datos para radiación solar.................................................................................................... 5 3. Balance energético.............................................................................................................................. 8 en un captador solar térmico.................................................................................................................. 8 Funcionamiento térmico de un captador solar térmico..................................................................... 8 Mecanismos de transporte de energía............................................................................................. 10 Radiación ..................................................................................................................................................... 10 Conducción.................................................................................................................................................. 11 Convección .................................................................................................................................................. 11

4. Sistemas solares térmicos: del captador plano a los discos de concentración ................................ 12 Captadores de baja temperatura (menor de 125oC) ........................................................................ 13 Captadores de media y alta temperatura ........................................................................................ 17 5. Agua caliente sanitaria y calefacción solar ....................................................................................... 20 Configuraciones posibles .................................................................................................................. 20 Sistemas Directos ........................................................................................................................................ 20 Sistemas indirectos ..................................................................................................................................... 21 Sistemas termosifón o circulación natural .................................................................................................. 22 Sistemas compactos .................................................................................................................................... 23

Orientación e inclinación de los captadores .................................................................................... 23 Calefacción solar ............................................................................................................................... 24 6. Refrigeración y aire acondicionado solar .......................................................................................... 26 Equipos térmicos de refrigeración en ciclo cerrado ......................................................................... 27 Ciclos abiertos de refrigeración solar ............................................................................................... 28 Desarrollo en países de Latinoamérica y Caribe............................................................................... 30 7. Calor solar para procesos industriales .............................................................................................. 32 Claves para la integración de plantas solares ................................................................................... 33 Nivel de temperatura de proceso ............................................................................................................... 33 Medio de transferencia del flujo de energía ............................................................................................... 35

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Perfil de consumo ....................................................................................................................................... 36

Ejemplos de instalaciones solares en países de Latinoamérica y Caribe ......................................... 36 Secado de frutas y hortalizas en Nicaragua ................................................................................................ 36 Secado de café en Perú ............................................................................................................................... 37 Industria minera en Chile ............................................................................................................................ 38

8. Tecnología de foco lineal: captadores Cilindroparabólicos y Fresnel ............................................... 39 Componentes de captadores cilindroparabólicos ............................................................................ 39 Concentradores lineales tipo Fresnel ............................................................................................... 42 Aplicaciones ...................................................................................................................................... 43 Plantas de captadores de foco lineal ................................................................................................ 44 Prediseño del campo solar .......................................................................................................................... 45

9. Tecnología de foco puntual: centrales de Receptor central y Discos parabólicos ........................... 47 Sistemas de receptor central o centrales de torre ........................................................................... 47 El Campo Solar ............................................................................................................................................ 47 El Receptor .................................................................................................................................................. 49 El sistema de aprovechamiento de la energía térmica ............................................................................... 50

Sistemas de discos parabólicos ........................................................................................................ 50 10. Almacenamiento térmico ............................................................................................................... 52 Almacenamiento en calor sensible................................................................................................... 52 Materiales de almacenamiento sensible .................................................................................................... 52 Configuraciones de almacenamiento sensible ............................................................................................ 54

Almacenamiento en calor latente .................................................................................................... 56 Materiales para almacenamiento en latente .............................................................................................. 56 Configuraciones de almacenamiento sensible ............................................................................................ 57

Almacenamiento termoquímico....................................................................................................... 57 Aplicaciones ...................................................................................................................................... 58 11. Situación Mundial ........................................................................................................................... 59 Sistemas solares para baja temperatura .......................................................................................... 59 Sistemas solares para media y alta temperatura ............................................................................. 61 Barreras al despegue real de la energía solar térmica ..................................................................... 62 Bibliografía ............................................................................................................................................ 66 Páginas Web............................................................................................. ¡Error! Marcador no definido. Índice de figuras .................................................................................................................................... 68 Tablas/Gráficos/Figuras .............................................................................................................................. 68

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Energía solar térmica Objetivos El objetivo de este curso es dar una visión general de las potenciales aplicaciones de la energía solar térmica, poniendo especial atención en aquellas que mejor se adapten a las condiciones y necesidades de países de América Latina y del Caribe. Empezando desde los fundamentos físicos involucrados más relevantes y acabando perfilando los avances tecnológicos más actuales, el estudiante adquirirá las capacidades y habilidades necesarias para definir y diseñar, de forma elemental, sistemas energéticos que aprovechen la energía solar térmica en un determinado emplazamiento.

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1. Introducción El principio común que rige todos los sistemas solares térmicos es el que la radiación solar es captada y utilizada para calentar un fluido (normalmente un líquido, aunque también puede ser un gas como aire o CO2).

Importante Los sistemas solares térmicos utilizan la capacidad que tiene la radiación solar de calentar, diferenciándose claramente de los sistemas fotovoltaicos, los cuales se basan en la capacidad de ciertos materiales de transformar, directamente, la radiación solar en energía eléctrica. Las diferencias entre estos dos tipos de sistemas solares son tales, tanto en términos tecnológicos, aplicaciones y desarrollo que debe tenerse clara su distinción y tratamiento.

En los sistemas solares térmicos se utilizan captadores para recoger la energía solar. Hay muchos tipos de captadores, pero los más simples y grandes son los edificios mismos. Este tema es tratado en el módulo titulado Eficiencia Energética en la Edificación. Los sistemas solares activos son aquellos que usan un equipamiento específico para captar la energía solar: los captadores solares térmicos. El fluido calentado por energía solar que circula por su interior puede directa o indirectamente –por medio de un intercambiador de calor- transferir su energía al destino o aplicación final.

¿Qué ventajas específicas cree usted que tiene la energía solar térmica activa? El impacto ambiental del ciclo de vida de los sistemas solares activos es prácticamente nulo. El uso de carbón, gas, petróleo o energía nuclear supone un impacto importante en el medio ambiente, y por tanto en los fondos públicos y la sociedad. Impacto que no está reflejado en el coste específico al usuario, por lo que las energías renovables en general y los sistemas solares térmicos activos en particular compiten en desigualdad de condiciones. La energía solar está disponible casi en cualquier parte del mundo, lo que le confiere un inmenso potencial de aprovechamiento, sobre todo con sistemas solares térmicos que aprovechan la radiación solar global (sistemas para baja y media temperatura) La energía solar térmica activa siempre induce una reducción en el consumo de energía primaria, pudiéndose combinar con casi cualquier sistema auxiliar de respaldo Los sistemas solares térmicos activos tienen un coste predecible, ya que el montante principal del mismo está asociado a la inversión inicial, no dependiendo de variaciones o fluctuaciones de mercado del coste de combustible alguno.

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La radiación solar El Sol es un enorme reactor de fusión nuclear formado por una esfera de materia gaseosa caliente de 1,39 millones de kilómetros de diámetro, que constituye la principal fuente de energía para la Tierra, situada a una distancia media de 1,496·108 km. Debido a la radiación solar, la temperatura en la superficie terrestre es alrededor de 250ºC superior a la temperatura que habría en la superficie si ésta dependiera solo del calor interno. El Sol radia continuamente una potencia de 3,8·1023 kW, de los cuales la Tierra intercepta 1,7·1014 kW. La energía solar recibida en la atmósfera exterior de la Tierra en un año se conoce con el nombre de SERPY (Solar Energy Received Per Year) y corresponde a 1,55·1015 MWh, cantidad que equivale aproximadamente a 12000 veces la energía consumida en el mundo, si se tienen en cuenta los datos publicados de producción y consumo energético mundial durante el año 2005 [British Petroleum, 2006]. De la radiación recibida en la superficie exterior, el 30% se refleja al espacio, el 47% es absorbido por la atmósfera, mares y tierra para mantener la temperatura ambiente, y el restante 23% se usa para mantener la convección atmosférica y el ciclo hidrológico.

El espectro solar. Componentes de la radiación solar Las diversas formas que presenta la energía radiante se reúnen en el llamado espectro electromagnético, dividido a su vez en diferentes bandas caracterizadas por sus frecuencias o longitudes de onda. La energía radiante se puede considerar como un haz de partículas o cuantos de energía luminosa denominados fotones que viajan describiendo un movimiento ondulatorio a la velocidad de la luz. Cada fotón tiene una longitud de onda, , y una cantidad de energía, E, relacionadas entre sí por la constante de Planck. Ciertas bandas de longitud de onda son conocidas con nombres especiales. La más conocida es el espectro visible, que comprende el intervalo de radiación con longitudes de onda de 0,38 a 0,75 m. La región infrarroja comprende la radiación con longitudes de onda de 0,75 a aproximadamente 100 m; las ondas de radiación de longitudes de onda que exceden los 100 m se conocen como ondas de radio. La región de radiación con longitud de onda inferior a la del visible comprende las regiones del ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma. La radiación solar no es más que energía radiante que viene del Sol y en su espectro pueden distinguirse igualmente las distintas regiones del visible, infrarrojo y ultravioleta. El máximo de intensidad del espectro solar cae en el centro del espectro visible que se extiende de 0,38 a 0,74 m. ¿Cree usted que la atmósfera terrestre tiene alguna influencia sobre la radiación solar que se recibe en la superficie de la Tierra? La radiación solar, en su camino hacia la superficie terrestre, sufre al pasar por la atmósfera atenuación debido a procesos de absorción y de dispersión (o difusión).

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La absorción de la radiación solar en la atmósfera, que produce una disminución de su intensidad, se debe principalmente al ozono para la zona ultravioleta del espectro y al vapor de agua y el dióxido de carbono en las bandas del infrarrojo. La dispersión de la radiación a su paso por la atmósfera, fenómeno más conocido como scattering, está causada por la interacción de la radiación con las moléculas de aire, agua (vapor o gotas de condensado), y en general con las partículas en suspensión. El grado de dispersión ocurrido es función del número y tamaño de partículas a través de las cuales la radiación solar debe pasar. La dispersión de la radiación solar provoca múltiples cambios en su dirección y, junto con la absorción, una considerable disminución de energía. La fracción de la radiación solar que llega a la superficie terrestre sin una trayectoria definida (radiación multidireccional) se denomina radiación solar difusa (Gd). La radiación difusa varía en un rango desde menos del 10% de la radiación global, para condiciones de cielo claro y elevaciones solares altas (mediodía), hasta el 100% cuando el disco solar no está visible debido a la presencia de nubes. La radiación solar directa (Gb) es aquella fracción de la radiación solar que llega a la superficie terrestre con una trayectoria bien definida, que es la que une al Sol con el punto donde está situado el observador en la superficie terrestre. Por tener carácter vectorial, puede ser concentrada por lentes o reflectores. Esta componente puede significar una fracción del 90% de la radiación global en días muy soleados (cielo claro), siendo nula en días completamente cubiertos por nubes. La radiación reflejada (Gr), también denominada albedo, es la radiación que llega a una superficie determinada como consecuencia de la reflexión de la radiación solar en el suelo o en superficies verticales. Normalmente representa una fracción muy pequeña de la radiación solar global, pero puede llegar a ser algo más del 40% de la radiación global. La radiación global (G) sobre una superficie horizontal es la suma de estos tres componentes. G = Gb(H) + Gd + Gr donde Gb(H) es la radiación directa sobre el plano horizontal, i.e., Gb·cos , siendo el ángulo de incidencia de la radiación solar, es decir el ángulo que forman el vector que une el sol con la tierra y la superficie horizontal correspondiente. Por tanto, en un día soleado predominará la radiación solar directa y en uno nublado, la difusa, mientras que la reflejada depende siempre del entorno, y es muy importante en zonas nevadas o en las ciudades con edificios altos.

Importante Según qué componente o componentes de la radiación solar a utilizar se requieren un tipo u otro de captadores solares térmicos

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2. Bases de datos para radiación solar En el estudio y dimensionado de sistemas de aprovechamiento de energía solar térmica es necesario conocer la disponibilidad energética de la fuente, tanto cuantitativa como cualitativamente. Así, y dependiendo del tipo de captador solar térmico a utilizar, es necesario determinar cada una de las componentes de la radiación solar incidente en la superficie de aprovechamiento: directa, difusa y reflejada.

Importante Las bases de datos disponibles en internet o procedentes de paquetes de software comerciales constituyen una herramienta muy útil para verificar, al menos en primera instancia, lo adecuado o no de un emplazamiento para una instalación solar térmica.

Reflexione por un momento ¿Qué datos cree que se usan para la construcción de estas bases de datos? Efectivamente, estas bases de datos están construidas a partir de datos de radiación de años anteriores, ya sean de sensores o de imágenes de satélite, ya que los factores climáticos que condicionan la cantidad y forma de radiación que llega a una determinada superficie en la Tierra son imposibles de predecir con mucha antelación. A continuación se presentarán algunas de las páginas web que proporcionan datos de radiación solar para países de Latinoamérica y Caribe Internacional H-World alumnos y previo pago a otros usuarios.

Dirección electrónica: http://www.censolar.es Procedencia de los datos: Dispone de datos mensuales de todo el mundo. El

origen de estos datos son 2000 localidades de distintos países y origen entre los que figuran Barbados, Belice, Bolivia, Brasil, Chile, Colombia, Costa Rica, Cuba, Dominica, Ecuador, El Salvador, Gran Caimán, Guatemala, Guyana, Haití, Honduras, Martinica, México, Nicaragua, Panamá, Paraguay, Perú, República Dominicana, Surinam, Uruguay y Venezuela Comentario: no se tiene información sobre la calidad de los datos proporcionados

SoDa (SolarData) es una página resultado de un proyecto europeo que incluye datos de radiación solar con muestreos temporales desde semi-horarios hasta mensuales de Europa, África y Brasil. Actualmente las descargas de información se encuentran restringidas.

Dirección electrónica: http://www.soda-is.com (también disponible desde la página lanzadera http://www.helioclim.org) Procedencia de los datos: Los datos, según categoría y nivel, proceden tanto de estaciones radiométricas como de imágenes de satélite.

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Comentarios: Utiliza tanto datos de sensores terrestres –cuya calidad de medición se desconoce-, como mapas de satélite. Es capaz de generar mapas de radiación. Meteonorm es una aplicación comercial orientada fundamentalmente a la generación de “Años Meteorológicos Tipo” (TMY) en los formatos requeridos por los programas de simulación de sistemas solares térmicos más habituales (DOE, TRNSYS, PVSYST,...).

Dirección electrónica: http://www.meteonorm.com Procedencia de los datos: Datos climatológicos de 7.400 estaciones de medida. Comentarios: Utiliza tanto datos de sensores terrestres –cuya calidad de medición se desconoce-, como mapas de satélite. Las series horarias que proporciona son series sintéticas generadas a partir de una base de datos mensual incluida en el propio paquete; esta base puede enriquecerse con los datos correspondientes a emplazamientos que el usuario introduzca.

SOLEMI es un servicio comercial operado por el DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) que ofrece diferentes niveles de información, desde estudios en un área espacial extensa a estudios para una localización concreta. Brasil es el único país de Latinoamérica y Caribe considerado.

Dirección electrónica: http://www.solemi.de/home.html Procedencia de los datos: Estimación a partir de imágenes del satélite Meteosat,

con resolución espacial de 2.5km y una resolución temporal de media hora Comentarios: El nivel de información suministrado se acuerda y valora con los interesados y puede incluir informaciones diversas como geomorfología, redes eléctricas, áreas protegidas, criterios de exclusión debidos a usos de suelo.

WRDC (World Radiation Data Centre) es una página que depende de la Organización Meteorológica Mundial, a través del Russian Federal Service for Hydrometeorology and Environmental Monitoring y el NREL (National Renewable Energy Laboratory). Suministra datos de la Red Radiométrica Mundial en la que están incluidas algunas estaciones de medida de radiación solar de Argentina, Chile, Colombia y Venezuela.

Dirección electrónica: http://wrdc-mgo.nrel.gov Procedencia de los datos: Red Radiométrica Mundial Comentarios: Gratuita vía e-mail. Suministra datos de 1964 a 1993. La página no se actualiza desde el año 2002

BSRN (Baseline Surface Radiation Network) está formada por estaciones de medida de muy alta calidad, entre las que se encuentra la de Plataforma Solar de Almería (PSA), España, y alguna de Brasil. Se gestiona desde Suiza por el WRMC (World Radiation Monitoring Center).

Dirección electrónica: http://bsrn.awi.de/en/home Procedencia de los datos: 42 estaciones de medida con cobertura mundial Comentario: se prevé que en breve se podrán consultar los datos on-line SSE-NASA. (Surface Meteorology and Solar Energy) está gestionada por la Web de Recursos en Energías Renovables, patrocinado por la NASA mediante el programa Earth Science Enterprise Program.

Dirección electrónica: http://eosweb.larc.nasa.gov/sse/ Procedencia de los datos: Estimaciones a partir de satélite. Cobertura mundial Comentarios: Información gratuita, se solicita desde la misma página en el formato deseado.

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EnergyPlus Weather Data ofrece datos climáticos para más de 2100 lugares en el mundo, entre las que figuran Argentina, Bolivia, Brasil, Chile Colombia, Ecuador, Perú, Paraguay, Uruguay y Venezuela.

Dirección electrónica:

http://apps1.eere.energy.gov/buildings/energyplus/weatherdata_about.cfm?CF ID=763647&CFTOKEN=ac6780384023e2c0-A1BB644D-BF46-DBD3D5A448C5BEA6CA20 Procedencia de los datos: Estimaciones hechas en diferentes organizaciones meteorológicas regionales y nacionales.

Solar and Wind Energy Resource Assessment (SWERA) ofrece mapas de radiación directa horaria, años meteorológicos tipo y otras variables de interés para proyectos de viabilidad de energías renovables, con una resolución de 40km en regiones de África, China, India, Sudeste de Asia y Latinoamérica y Caribe (Brasil, Cuba, Nicaragua, El Salvador, Honduras y Guatemala).

Dirección electrónica: http://en.openei.org/wiki/SWERA/Data

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3. Balance energético en un captador solar térmico En este capítulo se describe, de forma general, cuáles son los mecanismos por los cuales es posible aprovechar la energía solar por medio de un captador solar térmico. Para ello es necesario conocer los mecanismos de transferencia de energía térmica, así como los parámetros que caracterizan o definen dichos mecanismos. Concretando estos conceptos para un captador solar térmico es posible encontrar cuáles han de ser los requerimientos para un funcionamiento óptimo.

Funcionamiento térmico de un captador solar térmico El funcionamiento térmico de cualquier captador solar térmico está determinado por el llamado rendimiento global, , definido como la relación entre la potencia térmica que es capaz de proporcionar, o potencia térmica útil Pútil, y la potencia procedente del Sol que se tome como referencia, Psolar, es decir,

Pútil Psolar

(1)

La potencia térmica procedente del Sol, Psolar, no es sino el producto del área neta del captador que intercepta la radiación solar, Ac, y de la irradiancia solar que se tome como referencia, Ec,, Psolar Ac E c En estado estacionario la potencia térmica útil, Pútil, es el resultado del balance entre la potencia energética absorbida por el receptor, Pabsorbida, y la potencia que éste pierde hacia el ambiente, Pperdida,

Pútil

Pabsorbida

Pperdida

No toda la potencia solar, Psolar, puede ser absorbida por el receptor. Existen una serie de pérdidas de energía debidas tanto a la geometría y óptica del captador, como a las propiedades de los materiales del propio receptor que hay que tener en cuenta ( Ilustración 1). Se llama rendimiento óptico, opt, al factor de corrección que da la potencia absorbida por el receptor a partir de la potencia solar considerada. Es decir,

Pabsorbida

opt

Psolar

(2)

El receptor pierde energía hacia el exterior ya que, al incidir la radiación solar sobre él, se calienta, es decir, aumenta su temperatura respecto a la temperatura ambiente. Así, cuanto mayor es la diferencia de temperaturas entre el absorbente, TA, y el ambiente, T , mayores serán las pérdidas de energía. Las pérdidas del receptor también han de ser proporcionales al área de intercambio de esta energía, es decir, al área del absorbente, AA. Al factor de proporcionalidad con este conjunto de variables se le denomina coeficiente global de pérdidas del receptor, UL, y tiene en cuenta todos los intercambios de energía entre el absorbente y el ambiente. De esta forma se puede escribir que,

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Pperdida

U L AA TA

(3)

Pérdidas térmicas

Pérdidas ópticas

Psolar

T

CAPTADOR SOLAR TÉRMICO

Pútil

Ilustración 1: Balance energético en un captador solar térmico

La razón de concentración, C, es la relación entre el área neta del captador que intercepta la radiación solar, Ac, [Kreith&Kreider, 1978], y el área del receptor, AA, (área de pérdidas de energía hacia el ambiente exterior).

Importante

La potencia térmica útil viene dada por

Pútil

opt

Ac Ec

y el rendimiento de un captador solar térmico

U L AA T A Putil Ac E c

opt

T UL TA T C Ec

Todas las superficies en las que incide la radiación solar, ya sea para reflejarse –si se trata de captadores con concentración por espejos-, para transmitirse –cubiertas de vidrio que protegen al absorbente del exterior- o para calentar un fluido –a través de un absorbente solar-, imponen una atenuación de dicha radiación solar. Así, sabiendo que el rendimiento óptico, opt, es el porcentaje que determina esa atenuación, se puede decir que tiene su origen en que: en captadores de concentración, los espejos no son reflectores perfectos, por lo que hay que tener en cuenta el valor de su reflectividad especular. la cubierta de vidrio no es perfectamente transparente sino que deja pasar una proporción de la radiación incidente, determinada por su transmisividad. la superficie absorbente tiene una absortancia de la radiación solar determinada. en los captadores de concentración pueden existir errores en el posicionamiento del receptor en el correspondiente foco, errores en la propia forma concentradora de los espejos, errores en el seguimiento del Sol que se traducen en rayos reflejados que no interceptan al

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absorbente, etc. Todos estos posibles errores se engloban en el llamado factor de interceptación Según lo dicho anteriormente, con un coeficiente de pérdidas constante, cuanto mayor es el valor del rendimiento óptico, mayor será el rendimiento del captador. Así, cuanto mayores sean los valores de las variables que lo definen, mejor será el rendimiento de los captadores.

¿El estado de limpieza del captador afecta a su rendimiento óptico y por tanto a su rendimiento global? Por supuesto que sí…. La reflectividad de los espejos y la transmitancia de la cubierta vienen en gran parte determinada por la limpieza en el captador. Esto es especialmente crítico en captadores de concentración, por lo que es importante, dentro de las actividades de mantenimiento de una planta de captadores de concentración, tener una estrategia adecuada de mantenimiento y limpieza de los mismos.

Mecanismos de transporte de energía La energía térmica se transporta de regiones de mayor temperatura a regiones en donde la temperatura es menor. Los mecanismos básicos de transferencia de esta energía son: radiación, convección y conducción, aunque ya se verá que entre estos dos últimos hay una estrecha vinculación a escala microscópica. En la práctica, la transferencia de energía suele ocurrir por varios de estos mecanismos actuando en paralelo. En los siguientes apartados se explican muy brevemente los fundamentos de estos tres mecanismos, así como algunos conceptos que permitan de forma rápida trabajar con bibliografía especializada en el tema (para una descripción más detallada ver, por ejemplo, [Costa Novella, 1986], [Siegel&Howell, 1972], [Rohsenow et al., 1985]).

Radiación La radiación térmica de un cuerpo es la radiación electromagnética emitida debido a su temperatura y a expensas de su energía interna. Esta radiación electromagnética cubre un rango de longitudes de onda entre 0.1 y 100 m. Para estudiar la radiación térmica a nivel macroscópico se recurre al concepto de cuerpo negro (black-body) y a las leyes que gobiernan su comportamiento. Un cuerpo negro es un cuerpo ideal que absorbe toda la radiación que sobre él incide, cualquiera que sea su longitud de onda y su ángulo de incidencia, y que emite la máxima energía posible. Las superficies reales no se comportan como cuerpos ideales o cuerpos negros ya que ni absorben toda la radiación que reciben ni emiten la máxima energía posible y en la proporción en que lo hacen sí depende tanto de la longitud de onda como de la dirección de la radiación –ya sea absorbida o emitida-. Por eso los cuerpos reales –o más

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bien las superficies de esos cuerpos reales- están caracterizados por sendos factores llamados absortancia, , y emitancia, , que consideran su desviación respecto del comportamiento ideal. El flujo de energía emitido por un cuerpo negro es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta (Ley de Stefan-Boltzman).

Conducción Es el mecanismo de transferencia de energía que se produce entre dos cuerpos que están en contacto físico. El flujo de energía transmitido por conducción por unidad de área atravesada es proporcional al gradiente de temperaturas a través de un factor llamado conductividad térmica. Es característica del medio y función de la temperatura a la que se encuentre ( Ley de Fourier.)

Convección Es el mecanismo de transmisión de energía que tiene lugar entre un sólido y un fluido en virtud de los movimientos macroscópicos del propio fluido. Este movimiento puede producirse por causas externas (por ejemplo, por un agitador, un ventilador o una bomba), en cuyo caso el proceso se denomina convección forzada, o puede ser debido a un gradiente de densidad originado por un gradiente de temperaturas, y entonces el proceso se denomina convección natural o libre. A nivel macroscópico la convección se estudia a partir de la ley de Newton de enfriamiento, donde el flujo de energía se considera proporcional a la diferencia de temperaturas entre la superficie sólida y el fluido por medio de un coeficiente de transferencia, h, sensible a la geometría del sistema así como a las propiedades físicas y al perfil de velocidades del fluido.

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4. Sistemas solares térmicos: del captador plano a los discos de concentración Con energía solar se puede suministrar energía térmica a distintos niveles de temperatura. De hecho, las principales características (necesidad de seguimiento del Sol y la relación de concentración) de los diferentes sistemas solares térmicos vienen determinadas por el nivel de temperatura que se requiera (Ilustración 2)

Discos

Receptor central

Cilindro parabólicos Fresnel

Generación eléctrica Calor de procesos industriales Refrigeración ACS y Calefacción Piscinas y secado de grano

Diseños avanzados Planos, de vacío Sin cubierta

100

200

300

400

500

Temperatura (ºC) 600 Ilustración 2: Temperaturas proporcionadas por diferentes sistemas solares térmicos

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Captadores de baja temperatura (menor de 125oC) Para aplicaciones que requieran un fluido a baja temperatura (menor de 125ºC) se trabaja con captadores sin seguimiento y con pequeña ó ninguna concentración. Existe una amplia variedad de modelos, diferenciándose principalmente por el fluido de trabajo y por el número y la eficacia de barreras térmicas que incorporan para evitar pérdidas térmicas hacia el ambiente exterior –i.e., un coeficiente de pérdidas bajo- y poder, así, alcanzar un determinado nivel de temperatura. Los captadores sin cubierta se suelen utilizar para climatizar piscinas elevando unos cuantos grados la temperatura del agua y alargando la temporada de baño. Estos captadores no son sino una parrilla de tubos fabricados en polímeros de alta calidad que tienen una buena capacidad de absorción de la radiación solar (color negro) y elevada durabilidad y por los que circula el fluido a calentar. El sistema de funcionamiento es bastante sencillo; una vez que el agua de la piscina ya ha pasado por el sistema de filtración, en lugar de volver a ser enviada al vaso de la piscina, es enviada a los captadores solares, donde se calienta y vuelve a ser enviada a la piscina.

¿Cómo podría reducir las pérdidas térmicas al exterior de estos captadores para piscina? La mejor forma de reducir las pérdidas al exterior es aislando el captador. Este aislamiento ha de ser transparente en la zona sobre la que incide la radiación solar y puede ser opaco en el resto. Tenemos así los captadores planos con cubierta de vidrio.

Los captadores planos tienen una parrilla de tubos o similar, generalmente de cobre, por las que circula el fluido a calentar. Esta parrilla está protegida del exterior por una caja metálica, de aluminio y/o acero galvanizado, cuyas dimensiones habituales oscilan entre los 80 y 120 cm de ancho, los 150 y 200 cm de alto, y los 5 y 10 cm de grosor, si bien existen modelos más grandes. La cara expuesta al sol está cubierta por un vidrio (habitualmente templado y siempre de bajo contenido en hierro para mejorar la transmitancia solar), mientras que las cinco caras restantes son opacas y están aisladas térmicamente del exterior con lana de roca o similar. Para aumentar el área de captación solar de la parrilla de tubos o conducciones se tiene un placa, normalmente de cobre o aluminio, llamada absorbente, y a la que se le ha dado algún tipo de tratamiento para que aumentando su capacidad de absorber la radiación solar –i.e., tener una absortancia alta-, tenga pequeñas pérdidas por radiación –i.e., una emisividad baja-. A este tipo de superficies tratadas así se les denomina selectivas. El fluido que circula por el interior de los conductos puede ser un líquido, que puede ser agua, glicol u otro tipo de anticongelante, o una mezcla de agua y anticongelante. La elección de uno u otro depende de las condiciones climáticas del emplazamiento del captador y de la posibilidad de congelamiento del fluido por bajas temperaturas ambientales (Ilustración 3 (a)). un gas como aire. La geometría de las conducciones por las que circula el aire son tales que no tengan caídas de presión importantes a lo largo de su recorrido –minimizando, así, el consumo en bombeo de aire- y que sean lo más económicas de fabricar. De aquí que suelan ser conducciones de sección

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cuadrada, en lugar de tubos como se tienen cuando el fluido es agua o similar (Ilustración 3 (b)). Los captadores de aire suelen utilizarse en aplicaciones en las que se requiera aire caliente directamente: sistemas de calefacción por aire para grandes espacios, como naves industriales, y procesos de secado agrícola e industrial.

Ilustración 3: Esquemas generales de captadores solar térmicos con cubierta

(a) circula un líquido (agua y/o glicol) http://www.calefaccionsolar.com/calefaccionsolar.html

(b) circula aire http://www.torsolar.es/servicios/aire_solar/jumbo solar/

Para saber +

La emisividad de una superficie depende de la temperatura a la que ésta se encuentre y ello determina la longitud de onda que caracteriza la radiación emitida (de acuerdo con la ley de desplazamiento de Wien). Los absorbentes de un captador solar térmico trabajan a unas temperaturas que podrían englobarse en el rango entre los 40ºC y 700ºC, lo cual implica que emiten principalmente en el IR. El Sol, sin embargo, emite radiación principalmente en el visible (su temperatura está en torno a los 5487ºC). Es por tanto deseable que la superficie del absorbente sea capaz de absorber la máxima energía posible en el visible (radiación emitida por el Sol) y de emitir la mínima posible en el IR térmico (radiación emitida por el mismo absorbente). A las superficies con esta peculiaridad se las denominan selectivas.

Un paso más para reducir las pérdidas térmicas en el captador y, así, aumentar su rendimiento, es evacuar el aire que está contenido entre la cubierta de vidrio y el absorbente. Se tiene así los llamados tubos de vacío.

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En los captadores planos con cubierta de vidrio la mayor pérdida de energía se produce por conducción y convección entre la superficie captadora o absorbente (caliente) y el cristal de la cubierta de vidrio (frío) a través del aire existente entre ellos. En un captador de tubos de vacío esto no ocurre, ya que a través del vacío casi total entre el absorbente y la cubierta no se produce esta perjudicial pérdida de energía, pudiéndose reducir el coeficiente global de pérdidas hasta un 45%. El vacío no solo contribuye a la reducción de pérdidas, sino también a minimizar la influencia de las condiciones climáticas externas sobre el funcionamiento del captador. Es por esto que este tipo de captadores es adecuado en emplazamientos fríos y/o con diferencias elevadas entre la temperatura del captador y la del ambiente. Existen varias configuraciones de tubos de vacío: Absorbente depositado sobre superficie vidriada. Se trata de dos tubos concéntricos de vidrio entre los cuales se ha aspirado el aire produciéndose un vacío. En la superficie exterior del vidrio interior es donde se deposita el recubrimiento absorbente que favorece la absorción de radiación solar (absorbente). En el interior de este tubo de vidrio se sitúa un tubo por el que circula el fluido a calentar, ya sea sin cambiar de fase –sistema de doble tubo- o cambiando de fase y evaporándose –sistema heat pipe o tubo de calor- (Ilustración 4(a)). Absorbente depositado sobre superficie metálica. Esta superficie se configura como una aleta adosada al circuito del fluido a calentar. Normalmente en esta configuración se trata con sistemas heat-pipe, pero también puede ser un sistema de doble tubo ( Ilustración 4(b)). Ilustración 4: Esquemas de tubos de vacío, [www.sitiosolar.com; www.anpasol-energiasolar.com; www.climacity.com, 2013]

(a) Superficie vidriada y heat-pipe

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(b) Superficie metálica y doble tubo

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Para saber +

El sistema de tubos de calor, caloducto o heat-pipe, en su nomenclatura inglesa, consiste en un tubo cerrado por ambos extremos en cuyo interior hay un fluido que puede cambiar de fase entre evaporación y condensación al ser sometido a una diferencia de temperatura. Al aplicarle calor en un extremo -en nuestro caso, debido a la incidencia de la radiación solar- se evapora el líquido de ese extremo y se desplaza al otro lado, ligeramente más frío, condensándose y transfiriendo su calor latente (de cambio de fase) a otro fluido que es el que utilizaremos, directa o indirectamente, para posteriores usos. Este sistema de heat-pipe es considerado como un superconductor térmico por lo eficaz de su funcionamiento y no solo se utiliza en sistemas de energía solar, sino también en sistemas que requieran de una eficaz refrigeración, como sistemas electrónicos e informáticos, por ejemplo.

Reflexione por un momento. Si los tubos de vacío marcan el límite de disminuir las pérdidas térmicas, ¿cómo podría aumentar la energía térmica útil del captador? Fíjese en la ecuación de la página 9 (capítulo 3) que proporciona dicha energía térmica útil. Efectivamente, la forma ha de ser aumentando la superficie de captación (el Ac de la ecuación). Para ello se necesita una superficie reflectante con la geometría adecuada para que, siendo un sistema estacionario –i.e. no haciendo un seguimiento activo del sol-, redirija la radiación hacia el absorbente. Los captadores que incorporan estos reflectores concentradores estacionarios se denominan CPCs que es la abreviatura de captadores Cilindro Parabólicos Compuestos.

Los captadores CPS suelen tener tubos de vacío con cualquiera de las configuraciones anteriormente mencionadas.

Ilustración 5: Esquema de funcionamiento y vista ampliada de un captador CPC [www.ritter-xl-solar.com; andyschroder.com, 2013]

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Captadores de media y alta temperatura Debido a la baja densidad energética de la radiación solar, para niveles de temperatura por encima de los 125ºC es necesario utilizar captadores solares de concentración. El grado de concentración deberá ser tanto más alto cuanto mayor sea la temperatura que se desea conseguir, siendo posible alcanzar temperaturas incluso superiores a los 2000ºC. La concentración de la radiación solar puede realizarse de diversas formas, siendo las más comunes las dos siguientes: Utilización de una superficie reflectante (espejo) que concentra mediante reflexión la radiación solar directa sobre un receptor o absorbente (Ilustración 6 (a)), Utilización de lentes Fresnel o lentes convexas que concentran mediante refracción (Ilustración 6 (b)). Ilustración 6: Métodos más comunes para concentrar la radiación solar directa.

Radiación solar directa

Receptor

Radiación solar directa

Superficie reflectante

Lente de Fresnel

Radiación solar directa

Receptor

a) concentración mediante reflexión

b) concentración mediante refracción

Los captadores que utilizan espejos para concentrar la radiación solar son los más extendidos puesto que, y principalmente, permiten valores de concentración más altos y sus precios son mucho menores que cuando se utilizan lentes. La parábola es la única forma geométrica posible que puede tener un reflector para concentrar un haz colimado de radiación en un punto. La focalización perfecta solo se consigue si el haz incidente es paralelo al eje de simetría de la parábola. Un haz colimado procedente de otras direcciones distintas a ésta, no sólo no focaliza en un punto, sino que, debido a las aberraciones ópticas propias de un espejo, por no ser nunca perfecto, no converge en un punto.

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¿Qué componente de la radiación solar tiene una dirección clara y definida en el tiempo? Efectivamente, la radiación solar directa tiene una trayectoria bien definida y, por tanto, es la única aprovechable en sistemas solares térmicos de concentración.

Debido a que los sistemas solares con concentración utilizan solamente la radiación solar directa, y puesto que la trayectoria de dicha radiación viene dada por la posición del Sol con respecto a la Tierra, los captadores de concentración tienen que ir provistos de un sistema de movimiento que les permita hacer un seguimiento del Sol a lo largo del día.

Atendiendo a la geometría del foco o lugar donde se transforma la radiación solar concentrada en energía térmica, los sistemas de concentración se puede clasificar como de foco puntual: discos parabólicos, sistemas de receptor central de foco lineal: captadores cilindro-parabólicos, concentradores lineales Fresnel. Los sistemas más desarrollados comercialmente son los de captadores cilindroparabólicos, y los que menos son los concentradores lineales Fresnel, pero todos resultan interesantes. Receptor / Motor Reflector

Receptor

Heliostatos

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Discos parabólicos. Los captadores de disco parabólico consisten en un concentrador de superficie especular que enfoca los rayos del sol y los refleja en un receptor instalado por encima del disco en su punto focal. Cada disco puede ser una unidad independiente o ser un módulo de un sistema múltiple para producir potencia. El fluido en un disco parabólico puede alcanzar temperaturas hasta 1500ºC y puede producir hasta 50 kW de electricidad o 150 kW de potencia térmica.

Sistemas de receptor central. Utilizan espejos de gran superficie (40-125 m2 por unidad) denominados helióstatos, que están dotados de un sistema de control para que cada espejo refleje la radiación solar directa sobre un receptor central situado en la parte superior de una torre (ver Fig. 7). En la zona focal se sitúa un receptor que absorbe la energía reflejada por el campo de helióstatos, dependiendo la potencia absorbida (hasta cientos de megavatios), del tamaño del receptor y del tamaño del campo de helióstatos. El sistema entrega calor al fluido de transferencia a temperaturas que sobrepasan los 1000ºC, el cual posteriormente puede usarse para alimentar energéticamente un proceso industrial que requiera calor a esos niveles de temperatura, o bien producir vapor en un intercambiador de calor para alimentar a una turbina acoplada a un generador eléctrico. 18

Captadores cilindroparabólicos. Estos captadores redirigen la radiación solar gracias a una superficie espejada, de sección transversal parabólica, hacia el receptor. Este receptor suele ser un tubo cilíndrico por cuyo interior circula el fluido a calentar y puede llegar a tener una superficie hasta 25 veces menor que el área de captación de la energía solar (área de apertura).

Tubo receptor

Reflectores Tuberías

parabólicos

Tubo absorbedor

Ejes de giro

Segmentos longitudinales

Concentradores Lineales tipo Fresnel. En un concentrador lineal Fresnel la radiación solar directa es reflejada por largos espejos rectangulares que poseen una curvatura muy pequeña, y que reflejan la radiación solar sobre un tubo receptor común, el cual está fijo y situado sobre los reflectores. Cada reflector tiene su propio eje de giro y sistema de seguimiento solar, de forma que giran independientemente unos de otros. En realidad, los Concentradores lineales tipo Fresnel pueden considerarse como un híbrido entre los captadores cilindroparabólicos y los sistemas de receptor central, ya que tienen un receptor longitudinal semejante al de los captadores cilindroparabólicos, pero sobre el tubo receptor se concentra la radiación solar reflejada por varios espejos, de forma semejante a los sistemas de receptor central.

Los hornos solares constituyen una variante que toma elementos de los dos sistemas anteriores, con el fin de lograr una concentración muy alta en una superficie relativamente pequeña. En ellos, un campo de helióstatos planos refleja los rayos solares paralelos y horizontales sobre un disco parabólico estático, el cual los vuelve a reflejar concentrándolos en su foco donde está situada el área de ensayos. Estos sistemas pueden alcanzar concentraciones de hasta 10.000 soles, lo que equivale a una temperatura de 3500ºC, siendo especialmente adecuados para procesos que requieran temperaturas muy elevadas (superiores a los 1000ºC) y también para aquellos en los que el aporte energético sea necesario en forma de choque térmico. El campo de aplicación de los hornos solares comprende principalmente el tratamiento de materiales, tanto en condiciones ambientales como en atmósferas controladas y en vacío, y los procesos químicos, mediante receptores conectados a reactores químicos, siendo el abanico de aplicaciones de estos sistemas cada vez más amplio.

Para saber +

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5. Agua caliente sanitaria y calefacción solar El calentamiento de agua sanitaria para uso doméstico es la aplicación tradicional de la energía solar térmica. Esto se debe a dos razones principales: el rango de temperatura de la energía térmica necesaria cuadra perfectamente con captadores solares, incluso de bajo coste la demanda de agua caliente sanitaria (ACS) es bastante uniforme a lo largo del año

Configuraciones posibles Existen muchas formas de clasificar las diferentes tipologías y configuraciones de los sistemas solares térmicos para ACS (Ilustración 7). Una primera aproximación genérica es diferenciar entre sistemas directos e indirectos.

Sistemas Directos Los sistemas directos o de circuito abierto (Ilustración 7 (a) y (b)) son aquellos en donde el agua de consumo se calienta directamente en los captadores solares. Son sistemas con esquemas realmente simples, donde el campo de captadores está directamente conectado a un tanque, que actúa de almacenamiento, existe una bomba de circulación, un sistema auxiliar alternativo y el correspondiente sistema de control. Así, a medida que se va consumiendo el agua caliente, extraído desde la parte alta del tanque, el agua fresca entra al tanque por su parte baja y de ahí al campo de captadores.

¿Qué problemas o limitaciones prevé para los sistemas solares directos? Efectivamente, la principal limitación del uso de estos sistemas viene dada por la climatología del emplazamiento y el riesgo asociado de congelamiento del agua.

La mayoría de los anticongelantes de agua (glicol, principalmente) son tóxicos para el consumo humano, por lo que no pueden utilizarse en este tipo de sistemas. Las estrategias posibles cuando existe un riesgo de congelación moderado son o bien vaciar campo de captadores al tanque de almacenamiento (drain-back, en nomenclatura inglesa) o bien mantener circulando una pequeña cantidad de agua en el circuito de captadores.

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A la hora de diseñar estos sistemas directos hay que tener precaución y controlar que la presión del agua de red sea asumible por los captadores solares, y que el agua no sea muy dura, para evitar excesos e incrustaciones calcáreas.

(a): sistema directo y termosifón

(b) sistema directo

(c) sistema indirecto con intercambiador integrado en tanque de almacenamiento

(d) sistema indirecto con intercambiador externo al tanque de almacenamiento

Ilustración 7: Esquemas generales de las configuraciones típicas de sistemas solares térmicos de baja temperatura [Rabl, 1985]

Sistemas indirectos En los sistemas indirectos, o de circuito cerrado, (Ilustración 7(d) y (d)), existe un intercambiador de calor entre el fluido que circula por el campo de captadores y el ACS. Este intercambiador aumenta el coste del sistema e induce una ligera penalización en la eficiencia del sistema, pero asegura una eficaz protección antiheladas. Es la configuración indirecta la más usada. Una de las claves principales para asegurar el buen funcionamiento de un sistema indirecto es el adecuado diseño del intercambiador de calor: cuando el tamaño del intercambiador se subestima, los

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captadores solares trabajan a temperaturas por encimas de las habituales, por lo que sus rendimientos son relativamente bajos; si se sobrestima el tamaño del intercambiador, se tiene un sobre coste asociado que no compensa la mejora en el rendimiento de los captadores. En los sistemas solares de circuito cerrado se utilizan muchos tipos de intercambiadores: externos (Ilustración 7(d)) de placas, en forma de espiral e internos (Ilustración 7(c)) al tanque de almacenamiento, etc. La ventaja de los intercambiadores integrados en el tanque de almacenamiento es que se elimina la bomba del circuito de ACS. La dificultad de esta configuración, con intercambiador integrado en tanque, radica en mantener una buena estratificación en el tanque, es decir, en no tener una zona de mezcla de agua caliente y fría importante y que las zonas de ACS caliente y fría estén claramente separadas entre sí (ver capítulo 10).

Ilustración 8: Esquema de funcionamiento con (a) circulación forzada. y (b) natural, [Terra, 2013]

Sistemas termosifón o circulación natural Los sistemas termosifón no requieren el uso de bombas y sistemas de control para el circuito de captadores solares (Ilustración 7(a)). El movimiento del fluido caloportador dentro del circuito de captadores es debido a la menor densidad del fluido caliente respecto al frío. En este caso el tanque debe colocarse a una altura por encima de los captadores para permitir la convección por diferencia de densidades. La fuerza motriz será tanto mayor cuanto mayor sea la diferencia de densidades, es decir, la diferencia de temperaturas. Puesto que estos sistemas funcionan sin bomba, son muy adecuados para aquellos emplazamientos en donde existan fallos o total ausencia de suministro eléctrico. Los principales inconvenientes de estos sistemas son debidos al posicionamiento del depósito en el tejado por encima de los captadores, lo cual implica tener un tejado con la suficiente resistencia estructural y puede considerarse estéticamente inaceptable.

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Sistemas compactos Especialmente populares son los equipos domésticos compactos, compuestos típicamente por un depósito de entre 150 y 300 litros de capacidad y dos captadores de aproximadamente 1 m2 cada uno. Estos equipos, disponibles tanto con circuito abierto como cerrado, pueden suministrar el 90% de las necesidades de agua caliente anual para una familia de 4 personas, dependiendo de la radiación y el uso de agua que se realice.

Ilustración 9: Equipos compactos (a) con captadores planos [Made in China, (A), 2013,]

(b) con tubos de vacío, [Made in China, (B), 2013,]

Orientación e inclinación de los captadores Los captadores se deben situar de tal forma que a lo largo del período de utilización el equipo solar aproveche día a día el máximo posible de la radiación incidente. Por ello, preferentemente se orientarán hacia el Sur geográfico, no hacia el Sur magnético (definido mediante una brújula). Para localizarlo se observará, por ejemplo, la dirección de la sombra proyectada por una varilla vertical a las doce horas o mediodía solar. En la práctica, desviaciones de un 15% hacia el SE o SW, con respecto a la orientación Sur preferente, no afectan al rendimiento ni a la energía térmica útil aportada por el equipo solar. Además de la orientación, el ángulo de inclinación que forman los captadores con el plano horizontal es un factor importante en la eficacia del equipo solar. Los captadores deberían inclinarse, en la medida de lo posible, de modo que los rayos de Sol incidan perpendicularmente en su superficie al mediodía solar. El ángulo de inclinación exacto de los captadores dependerá del uso del equipo solar, pero siempre es cercano ( 10º) a la latitud geográfica. En una cubierta inclinada suele ser preferible utilizar la inclinación propia de la cubierta, aunque está no sea la óptima, en beneficio de una mayor integración estética con el edificio. La consecuencia directa será la necesidad de una

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mayor superficie de captación -mayor número de captadores-, lo cual no tiene por qué repercutir negativamente en el coste del sistema, puesto que el instalar una estructura sobre un tejado inclinado para tener la inclinación óptima tiene también una repercusión económica. En una cubierta plana, sin sombras y sin limitaciones de tipo estético, normalmente se podrá adoptar la inclinación y orientación ideal, al igual que en instalaciones en jardines o similares. Otra posibilidad es la integración de paneles en pérgolas con el doble objetivo de generar energía y aprovechar un espacio sombreado.

Calefacción solar Los sistemas que combinan el aporte energético tanto para ACS como para calefacción se denominan sistemas combinados o combi (combi-systems, en nomenclatura inglesa). Estos sistemas combinados son básicamente los mismos sistemas que para ACS, pero aumentando el tamaño del campo de captadores. Esto hace que sistemas tipo termosifón no sean muy apropiados, pues no permiten grandes áreas de captación. Los sistemas combinados están diseñados de manera que en la época de altos niveles de radiación pueden calentar completamente el agua de uso sanitario, en primavera y otoño contribuyen de forma importante a la energía necesaria para calefacción y en las épocas de muy bajos niveles de radiación solar la principal responsable del aporte para calefacción es una fuente de energía auxiliar (combustibles fósiles, biomasa, etc.). En comparación con los sistemas solares para ACS, los sistemas combinados son mucho más complejos al ser sistemas más grandes y tener interacciones con más subsistemas. Estas interacciones afectan profundamente al comportamiento global de todo el sistema combinado. Las mayores diferencias entre los esquemas generales de los varios sistemas combinados radican en cómo manejar la energía auxiliar y su relación con el tanque de almacenamiento: si almacenar o no esta energía auxiliar, el número de tanques de almacenamiento, los algoritmos de control, etc. Para la mejor aplicación de la energía solar a la calefacción lo más recomendable es disponer de un sistema de calefacción mediante suelo radiante. El suelo radiante es un sistema de calefacción que utiliza un circuito hidráulico cerrado cuyas tuberías circulan bajo el suelo, calentando el mismo. Requieren temperaturas entre 30 y 40ºC, las cuales suelen ser ‘fácilmente’ conseguibles con sistemas solares térmicos. La calefacción radiante a través del suelo sólo presenta un inconveniente: que las tuberías deben circular bajo el suelo. De esta forma, es necesario hacer la instalación o durante la construcción del edificio, o durante una reforma integral, pues de lo contrario la obra civil necesaria hace que la instalación no sea rentable.

Este sistema de calefacción por suelo radiante se basa en la misma técnica que ya usaban los romanos o que aún se utilizan en las glorias de la meseta castellana española. Estos sistemas tradicionales consisten en conductos situados bajo el suelo que son atravesados por una masa de aire caliente que se ha generado mediante una especie de horno hecho a tal efecto (gloria).

Para saber +

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Los emisores de baja temperatura, a diferencia de un radiador convencional, disponen de una elevada superficie de intercambio, ya que están compuestos por tubos de cobre con aletas de aluminio de alta superficie de intercambio unidas mecánicamente, que permiten transmitir el calor necesario mediante convección natural (radiadores de baja temperatura) o convección forzada (fan-coil). Trabajan con temperaturas de alimentación bajas, por debajo de los 50ºC, lo que les hacen unos estupendos aliados de sistemas solares térmicos (además de las calderas de condensación).

Reflexione por un momento, ¿qué otras ventajas cree usted que tienen los emisores baja temperatura? Las principales ventajas adicionales de estos equipos son [Greenheiss, 2013] Mejor sensación de confort: ya que la humedad relativa en invierno se mantiene dentro de límites más altos que con un sistema a alta temperatura. Mejora de la eficiencia energética: por la disminución de las pérdidas de calor en la distribución y en los generadores, que permiten un aumento del rendimiento estacional o anual. Mayor longevidad de la instalación: las temperaturas más bajas alargan la vida de los materiales de la instalación, en especial de los plásticos. Instalaciones más seguras, ya que trabajar con temperaturas inferiores a 50ºC, reduce la temperatura superficial de los emisores, con lo que el riesgo de quemaduras queda eliminado. Evidentemente, un sistema solar combinado se puede acoplar a un sistema de radiadores convencionales de alta temperatura (por encima de 65ºC), pero su capacidad de cubrir la demanda energética de calefacción será mucho menor.

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6. Refrigeración y aire acondicionado solar El utilizar energía solar para sistemas de aire acondicionado y refrigeración parece bastante lógico teniendo en cuenta la simultaneidad del recurso, radiación solar, y las necesidades de aire acondicionado.

Existen básicamente dos tecnologías que permiten el aprovechamiento de la energía generada en un sistema solar térmico para refrigeración y aire acondicionado:

-

sistemas térmicos de refrigeración que enfrían el agua de un circuito cerrado, pudiéndose, por tanto, utilizar para cualquier equipamiento de aire acondicionado (Ilustración 10),

Ilustración 10: Esquema de un sistema de refrigeración de ciclo cerrado con aporte de energía térmica [Henning&Wiemken, 2007]

-

ciclos abiertos de refrigeración, o sistemas refrigeradores por evaporación desecante (desiccant evaporative cooling systems, DEC, en nomenclatura inglesa), que tratan directamente el aire a acondicionar (Ilustración 11).

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Ilustración 11: Esquema de un sistema de refrigeración de ciclo abierto con aporte de energía térmica [Henning&Wiemken, 2007]

Equipos térmicos de refrigeración en ciclo cerrado Los principios básicos que rigen los equipos de refrigeración térmicos son los siguientes [Rotartica, 2009]: Cuando un líquido se evapora absorbe calor y cuando se condensa cede calor. La temperatura de vaporización de un líquido es función de la presión, de tal forma que a menor presión, menor es la temperatura necesaria para vaporizar un líquido. Existen parejas de productos químicos que son fácilmente disolubles uno en el otro. En las parejas de componentes químicos hay uno, llamado refrigerante, que es el que sufre los procesos de evaporación/condensación y otro que se denomina absorbente. Estos principios también se aplican a los sistemas de refrigeración convencionales con un ciclo mecánico de compresión de vapor. En estos equipos, el refrigerante evaporado a baja presión provoca enfriamiento y luego es comprimido en un compresor mecánico a una presión mayor, condensándose a continuación (Ilustración 12(b))

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Ilustración 12: (a) Ciclo de compresión mecánica de vapor

(b)Ciclo de absorción, [Rotartica, 2009]

En las máquinas térmicas de refrigeración, el evaporador y condensador son lo mismo pero el sorbente y el generador térmico reemplazan la función del compresor, con una bomba para proporcionar el cambio de presión. En el ciclo de sorción la fuente de energía térmica puede ser cualquiera –combustión de combustibles fósiles o renovables, calor residual-, siendo para el caso de un sistema solar térmico agua a temperatura entre 90ºC y 120ºC. Esta energía se aplica al generador, donde a una presión alta el refrigerante se evapora y pasa al condensador donde se condensa y cede calor. En el siguiente paso, el refrigerante circula por una válvula de expansión y pasa a una cámara a baja presión donde se evapora de nuevo a baja temperatura, para pasar al sorbedor, donde se diluye con el sorbente pobre en refrigerante que había aparecido aquí al principio del ciclo. En este momento, la mezcla de refrigerante-sorbente vuelve al generador donde el ciclo comienza de nuevo. En la mayoría de los sistemas, y para asegurar que se reduce convenientemente la temperatura del sorbente, disipándose adecuadamente el calor del condensador, es necesario instalar una torre de refrigeración. Se habla de Absorción cuando el sorbente es un líquido y Adsorción cuando es un sólido. La mayoría de las máquinas refrigerantes térmicas de sorción comerciales son de Absorción. Se tienen con un amplio rango de capacidades y características específicas según las diferentes aplicaciones. Las máquinas de absorción pueden ser de simple efecto o de doble efecto, dependiendo de si la energía térmica se suministra una o dos veces –en serie- al ciclo termodinámico anteriormente descrito. Los ciclos simple efecto requieren temperaturas de la fuente térmica entre 80ºC y 100ºC, por lo que estas máquinas están generalmente acopladas a sistemas con captadores planos o de vacío. Las máquinas de doble efecto necesitan una fuente térmica entre 140ºC y 160ºC, por lo que requieren sistemas solares de concentración.

Ciclos abiertos de refrigeración solar Mientras que en los sistemas térmicos de refrigeración producen agua fría para refrigeración y aire acondicionado, los ciclos abiertos refrigeran y deshumidifican directamente el aire a acondicionar. Cualquier sistema de ciclo abierto para refrigeración está basado en la combinación de un proceso de enfriamiento evaporativo y de un proceso de deshumidificación el aire gracias a la presencia de un

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material higroscópico. De nuevo este material puede ser líquido o sólido. La mayoría de los ciclos usados actualmente utilizan ruedas desecantes ( dessicant wheels, en nomenclatura inglesa) según el proceso que se describe a continuación [Henning &Wiemken, 2007] 1 2: Deshumidificación del aire por sorpción, absorción si el sorbente es un líquido, adsorción si es un sólido, que es lo más habitual. El calor generado en el proceso de sorción se utiliza par calentar el aire a su paso por la rueda desecante. 2 3: Pre-enfriamiento del aire gracias al intercambio de energía con una contracorriente de aire procedente del espacio a acondicionar. 3 4: Enfriamiento evaporativo por humidificación, en el grado deseado, del aire a acondicionar. 4 5: Este calentador solo se utiliza cuando se tienen necesidades de calefacción en el espacio a acondicionar. 5 6: Calentamiento leve del aire a su paso por el ventilador que hace de bomba de impulsión al recinto a acondicionar. 6 7: El aire se humidifica y calienta debido al propio uso del espacio a acondicionar 7 8: El aire de retorno –línea azul- se enfría por evaporación. 8 9: El aire de retorno se precalienta en un intercambiador aire-aire. 9 10: Aporte de calor por medio de una fuente de energía térmica, en este caso por un sistema solar térmico. 10 11: La rueda desecante se recarga con el agua del aire caliente. 11 12: El aire seco y caliente se expulsa a la atmósfera, gracias a un ventilador.

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Ilustración 13: Ciclo estándar desecativo usando una rueda desecante, [Henning&Wiemken, 2007] Este ciclo de acondicionamiento de aire no es aplicable a climas con niveles de humedad ambiental altos, porque la capacidad deshumidificadora del ciclo es limitada.

Desarrollo en países de Latinoamérica y Caribe A pesar del altísimo potencial, pocas son las iniciativas de desarrollo de sistemas de frío solar en Latinoamérica y el Caribe “…vemos República Dominicana como una excelente oportunidad de negocio por su necesidad de

soluciones energéticas distribuidas y altamente eficientes. Por ello, hemos seleccionado a Total Energy Solutions y juntos esperamos crecer de una forma sólida ” así expresaba Pedro Luís Rodríguez,

en su entrevista a la revista Energías Renovables en septiembre de 2010 (www.energíasrenovables.com, 2010) su confianza en el potencial mercado para las máquinas de absorción de Climatewell en este país Latinoamericano. En ese mismo año se establecieron filiales de Climatewell en Chile y Colombia.

Un convenio entre la Universidad Católica (UCA) y la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Asunción (UNA), ambas de Paraguay, la argentina Universidad Nacional de General Sarmiento, y con apoyo de Itaipú, permitió lanzar en 2011 un programa de formación de 40 horas denominado “Introducción a la refrigeración solar por absorción”, cuyo objetivo fue la fabricación de heladeras alimentadas con paneles solares para refrigerar alimentos de los indígenas del Chaco

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(Paraguay). Las máquinas refrigeradoras tienen una tecnología muy simple en donde se utilizan tuberías de cobre para agua, carbón activado y metanol. Las heladeras pueden preservar alimentos además de hacer hielo para uso diverso. Parece ser que este programa de formación fue una réplica de una experiencia argentina, desarrollada el año anterior con productores de cabras, a quienes se enseñó a fabricar este tipo de refrigeradores, con la perspectiva de encarar una actividad microempresarial para su comercialización en una segunda etapa.

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7. Calor solar para procesos industriales De acuerdo a la estadística publicada por la Agencia Internacional de la Energía sobre datos de 2009, en Latinoamérica el industrial es el sector con el consumo energético más importante, suponiendo alrededor del 34% del total, seguido muy de cerca por el sector transporte (31%) y el residencial y terciario1 (27%) [IEA, 2010]. Las principales fuentes de energía utilizadas en la industria fueron el biocombustibles y residuos (28% del total), gas y productos petrolíferos (con un 22% del total cada uno), electricidad (con un 21%) y carbón y turba, con un 6%. El crecimiento progresivo de la demanda, así como la dependencia energética del exterior justifican todos los esfuerzos posibles para fomentar la reducción del gasto energético con combustibles fósiles potenciando, principalmente, una gestión energética más eficiente, y el uso de energías renovables. Es entre las energías renovables donde la solar térmica puede y debe adquirir un papel relevante, ya que permite la obtención directa de la energía térmica necesaria para muchos procesos industriales Varios proyectos financiados por la Comisión Europea (proyectos POSHIP, PROCESOL I y II) han verificado el enorme potencial de aplicación de la energía solar térmica en la industria, así como la viabilidad técnica y económica de tales aplicaciones a corto (procesos a baja temperatura, i.e., a menos de 80ºC), medio (procesos a media temperatura, i.e, entre 80ºC y 250ºC) y largo plazo (procesos a alta temperatura, i.e., a más de 250ºC).

La apuesta internacional por la extensificación del uso de la energía solar térmica en la industria, concretamente en la industria agraria, se evidencia por primera vez en el año 2000 con la puesta en marcha de la Tarea 29 sobre Secado Solar de Cultivos bajo el paraguas de la Agencia Internacional de la Energía [SHC, 2012a]. Posteriores tareas han continuado este trabajo ampliando el marco de actuación a todo tipo de procesos. Así se tuvo la Tarea 33/IV sobre Calor Solar para Procesos Industriales (20032007, [SHC, 2012b]) o la actual Tarea 49/IV sobre Integración de calor Solar en procesos Industriales (2012-2015, [SHC, 2012c])

Para saber +

La energía demandada en una industria puede tener diferentes formas, pudiéndose agrupar en dos modalidades generales: energía eléctrica: para motores, compresores, máquinas de frío y otros, y energía térmica: procesos metalúrgicos, calentamiento de fluidos y producción de vapor, principalmente. Esta energía térmica, tradicionalmente, suele estar suministrada por calderas y, en algunos casos más innovadores, por la recuperación de calor residual de otras fases del mismo proceso industrial.

1Incluye residencial, comercial y servicios públicos, agricultura, pesca e inespecífico.

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Claves para la integración de plantas solares Debido a los requerimientos propios de cualquier industria, lo usual es que una planta solar no suministre el total de sus necesidades energéticas, sino que, junto con una fuente de energía convencional, forme parte del sistema general de suministro energético de la industria. Normalmente, los actuales sistemas convencionales aportan energía térmica –ya sea en forma de vapor o de agua caliente- sin tener muy en cuenta el nivel final de temperatura requerido por el proceso. Así, muchos sistemas proporcionan vapor a 150ºC-180ºC cuando el proceso necesita temperaturas por debajo de los 100ºC. Si parte de la energía térmica necesaria para dicho proceso es suministrada por una planta termosolar, es imprescindible tener en cuenta los niveles de temperatura del proceso y optimizar los flujos de energía involucrados. Esto es realmente crítico cuando el proceso al que se acopla la planta termosolar es un proceso industrial. Intentar integrar una planta termosolar a un proceso industrial que no haya sido optimizado es, por tanto, un sinsentido.

Important e

La integración de una planta termosolar en un proceso es un gran reto tanto para el ingeniero de procesos como para el experto solar en donde hay que tener en cuenta varios aspectos, entre los que destacan la temperatura y eficacia del proceso, el medio de transferencia de calor, y el perfil de consumo.

Nivel de temperatura de proceso Al igual que se diferenciaban los diferentes sistemas solares térmicos según el nivel térmico proporcionado, los procesos industriales pueden clasificarse según el nivel de temperatura requerido (baja, media y alta temperatura), de tal forma que es este nivel de temperatura el que determina el sistema solar térmico apropiado. Los procesos industriales por debajo de los 250ºC (a baja y media temperatura) son, en la actualidad, económicamente rentables y cuentan con varios ejemplos reales de instalaciones solares térmicas integradas. Bajo este límite de temperaturas, se pueden distinguir cuatro sectores industriales adecuados para la integración de calor solar. De acuerdo a la denominación de la Tabla 1, se trata de: Alimentación, bebidas y tabaco: productos lácteos, conservas vegetales y frutales, preparados cárnicos, productos de bollería y pastelería, secado de productos, destilerías, etc. Textil y cuero: teñidos, curtido, lavanderías, etc. Industria química: cosméticos, detergentes, fármacos, etc. Caucho y materias plásticas Estos sectores comparten unos mismos procesos para los que se necesita baja/media temperatura (Tabla 1) como son la esterilización y pasteurización, secado, hidrolizado, destilación y evaporación, limpieza y lavado, etc.

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200 160 120 80 40 0

Presurización Esterilización Secado Concentración Agua de alimentación Esterilización Pasteurización Cocinado Decoloración Decoloración/Secado Secado Teñido Fijado Planchado Amartillado/Secado Agua alimentación Decoloración Jabones Caucho Sintético Calor de Proceso Precalentamiento Lavado/Esterilizado/Limpiado Cocinado Lavado/Esterilizado/Limpiado Pasteurización Termodifusión Secado Precalentamiento Preparación Pasta Pintado Secado Curado del Pladur Calcinado Curado Pladur Laminado Secado Fibra Vidrio Preparación Pasta Destilación Separación Extensión Secado Mezclado

Temperatura (ºC)

240

Láctea

Conservas

Textil

Papel

Quím. CarneBeb Madera

Auto YesoCrist

Plástica

Tabla 1: Nivel de temperatura requerido para diferentes procesos industriales según sectores, [Schweiger et al., 2000].

Mirando la Tabla 1, conteste a la siguiente pregunta, ¿todos los procesos de secado requieren el mismo rango de temperaturas de operación? En la Tabla 1 se puede observar fácilmente que no, que dependiendo del sector industrial al que se aplique el proceso concreto, se requieren unos niveles térmicos u otros. Así, por ejemplo, los procesos de secado en la industria láctea requieren entre 120ºC y 180ºC, en el ámbito textil, entre 100ºC y 120ºC, en el secado de madera entre 30 y 100ºC, etc. Y cada uno de estos niveles térmicos se consigue con diferentes sistemas solares.

Los procesos industriales a alta temperatura (por encima de 400ºC), al igual que los de media y baja temperatura, son procesos susceptibles de ser tratados mediante calor de proceso solar, aunque su viabilidad técnica y económica se encuentra aún en fase de investigación, habiéndose desarrollado con éxito numerosos proyectos a escala preindustrial (decenas o centenas de kW). Cabe destacar que aunque la tecnología solar térmica necesaria para abordar estos procesos a escala industrial existe y ya es comercial para otras aplicaciones como la generación de electricidad, en el caso de la generación de calor solar para procesos industriales es necesario desarrollar dispositivos, prototipos e instalaciones específicas para cada tipo de proceso, adecuando los receptores a las

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especificaciones y requerimientos del sistema de manera que se pueda demostrar en cada caso su viabilidad tecnológica. Los principales sectores industriales que por sus características y altos requerimientos energéticos pueden ser identificados como susceptibles de ser tratados mediante calor de proceso solar de alta temperatura son aquellos que por lo general implican procesos de síntesis, obtención y tratamiento de materiales, residuos o productos químicos a alta temperatura, tales como: Industria metalúrgica Industria química. Industria cerámica. Producción de cemento, cal y yeso Fabricación de vidrio. Tratamiento de residuos a alta temperatura

Un estudio financiado por la Oficina Federal Suiza de Energía (BFE) y realizado por el Instituto Paul Scherrer y el ETH (Swiss Federal Institute of Technology de Zúrich), ambos de Suiza, ha demostrado la viabilidad técnica del proceso de producción de cal de elevada pureza en un horno solar de alto flujo (10kW). Las estimaciones económicas de una planta de calcinación de mayor tamaño (25MWth), usando un sistema solar de receptor central, indican que el coste de la cal solar producida oscilaría entre los 128 y 157$/t, [Meier, 2005], aproximadamente dos veces el actual valor de la cal convencional producida con petróleo como fuente de energía.

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Medio de transferencia del flujo de energía Una vez determinado el nivel de temperatura requerido, se ha de tener en cuenta la posible sinergia entre los medios de transferencia de calor en el proceso industrial y el utilizado en el sistema solar. Así, por ejemplo, si el proceso industrial requiere aire caliente para secado, sinterizado, etc., lo más adecuado en la mayoría de los casos es que el fluido que se calienta en el sistema solar sea también aire. Si por el contrario se trata de un proceso de limpieza o de cocinado de alimentos, será líquido el medio de transferencia común utilizado en ambos sistemas: el industrial y el solar. El medio de transferencia en un sistema solar determina, principalmente, el diseño del receptor. Así cuando se trabaja con gases/aire el receptor suele ser algún tipo de matriz volumétrica, mientras que si se trabaja con líquidos el receptor suele tener una configuración tubular. Sin embargo, por cuestiones económicas y de diseño, existen muchos casos en donde los medios de transferencia de calor en el proceso industrial y en el sistema solar son totalmente distintos.

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Perfil de consumo Por último, a la hora de optimizar la integración de un sistema solar, es necesario tener en cuenta la variación temporal o perfil de consumo del proceso industrial y su coincidencia con niveles de radiación solar altos. Es importante resaltar que los perfiles de consumo de un proceso industrial suelen ser muy diferentes de los perfiles que suelen aplicarse para cálculos de instalaciones solares térmicas en otro tipo de integraciones como son las de consumo residencial o ACS. Aunque en muchos casos existe la opción de almacenamiento térmico de energía, los procesos industriales más interesantes para acoplar un aporte solar son aquellos, por ejemplo, con altos consumos energéticos térmicos en verano. Así, para media y baja temperatura son las conserveras de vegetales, la fabricación y envasado de zumos, etc., las industrias mejor candidatas.

Ejemplos de instalaciones solares en países de Latinoamérica y Caribe Secado de frutas y hortalizas en Nicaragua “El secado solar es una técnica de preservación de la comida que ha sido practicado por miles de años”. Así empieza La guía práctica de secado solar por las frutas en Totogalpa, Nicaragua, editado por la Grupo Fénix y las Mujeres Solares de Nicaragua. Mujeres son también las beneficiarias y gestoras del proyecto de “Secador solar para la diversificación del proceso productivo de la planta procesadora de frutas y hortalizas en el Trópico Seco de Matagalpa, Nicaragua”. Con este proyecto se ha construido, a mediados de 2011, un sistema de secado con una capacidad de unos 30m² de área de secado. El sistema está compuesto de 20 captadores solares térmicos, con un área total de 40m², y dos cámaras de deshidratado con 60 bandejas de malla metálica de acero inoxidable cada una.

Ilustración 14: Esquema del procesado y secado de frutas y hortalizas

El equipo consigue una reducción de costes importante, frente al sistema convencional basado en gas licuado. De hecho, esa reducción de costos permite un mayor aprovechamiento del recurso ya que

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“antes perdíamos nuestra cosecha porque el producto se maduraba, ahora podemos venderlas en el mercado y almacenarlas sin problema” En Cinco Pinos, 30 m² de área solar alimentan 6 cámaras de secado (25 kg con 10 bandejas de acero inoxidable, cada una), 150kg de fruta fresca. A pesar de ser una comunidad rural alejada, también cuenta con secadoras para madera y granos básicos, pues cuenta con un centro de capacitación para jóvenes de las comunidades cercanas (www.cona.at, 2013).

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Con el mismo tipo de sistema solar por aire de Cinco Pinos hay instalaciones para secado de fruta en El Salvador, Guatemala y Cuba. También hay instalaciones en Latinoamérica y caribe de secado de café y madera. (www.cona.at, 2013).

Secado de café en Perú El proyecto lleva el nombre de Intikallana que, en quechua, significa “tostador solar”. El sistema utiliza un concentrador solar de foco puntual con un reflector Scheffler (en honor a su inventor) que no es sino un disco parabólico formado por pequeños espejos planos (Ilustración 15). En el desarrollo y puesta a punto de la instalación ha corrido a cargo del Grupo de Apoyo al sector Rural (GRUPO PUCP) y se ha instalado en Huyro, distrito de Convención en el departamento de Cuzco, Perú.

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Ilustración 15: Puesta a punto de un dispotivo solar para secadod e café, en Perú (http://www.energias-renovables.com)

Con el mismo tipo de concentrador solar existe toda una comunidad a nivel mundial (India, Afganistán, Egipto, Kenia, Norte de Coreo, etc.) que lo utiliza como fuente energética para cocinas. Entre los países en donde se utiliza esté sistema se encuentra Méjico, Brasil, Cuba y Bolivia

[solarcooking.wikia.com/wiki/Scheffler_Community_Kitchen, 2013]

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Industria minera en Chile Operativa desde noviembre de 2012, la planta propiedad de Minera El Tesoro (del grupo Antofagasta Minerals) ha sido la primera planta termosolar de concentración en entrar en funcionamiento de toda Sudamérica. Se trata de una planta de 1280 captadores cilindroparabólicos PT1 (Ilustración 16) de Abengoa Solar, capaces de producir 14MWth que son utilizados, principalmente, para el calentamiento de las soluciones en la planta de electrodeposición. La planta incorpora almacenamiento de energía térmica, lo que le permite suministrar energía térmica durante los períodos nublados y tras la puesta del sol. Esta planta solar permite sustituir el 55% del diésel empleado tradicionalmente.

Ilustración 16: campo de captadores cilindroparabólicos de Minera El Tesoro [www.abengoasolar.com, 2013])

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8. Tecnología de foco lineal: captadores Cilindroparabólicos y Fresnel Los sistemas de foco lineal son aquellos que redirigen la radiación solar (directa), mediante un sistema de concentración por espejos, a un receptor lineal situado en la línea focal del sistema de tal concentración. El fluido que circula por el interior del receptor se calienta, transformando así la radiación solar en energía térmica.

Componentes de captadores cilindroparabólicos

Los captadores cilindroparabólicos (CCP) son aquellos cuyo sistema de concentración tiene la sección transversal de una parábola y un foco lineal en el que se sitúa el receptor ( Ilustración 17).

Estructura

Reflector cilindro parabólico Tubo absorbedor Receptor

Ilustración 17: Principio de funcionamiento y componentes de un CCP.

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El concentrador parabólico más usado en la actualidad está formado por espejos de vidrio de 3,5mm de espesor, con una fina película reflectante de plata en su cara posterior, y curvados en caliente para que en frío tengan la forma de la parábola que se desea. El concentrador no está formado por una única pieza de vidrio, sino por varias de ellas que en su conjunto forman la parábola reflectante. El receptor (Ilustración 18) es uno de los elementos fundamentales de todo CCP, ya que de él depende en gran medida el rendimiento global del captador. El tubo absorbedor de un CCP consta de dos tubos: uno interior metálico (por el que circula el fluido que se calienta) y otro exterior de cristal (cubierta).

Oliva de evacuación

Tubo de acero con recubrimiento selectivo

Vacio entre el vidrio y el absorbedor

Cubierta de vidrio

Unión Vidrio-Metal

Brida

'Getters' pra mantenimiento Fuelle metálico del vacio

Ilustración 18: Esquema general y foto parcial del receptor de un captador solar cilindroparabólico

El tubo metálico o absorbente lleva un recubrimiento selectivo que posee una elevada absortividad (>90%) en todo el espectro solar y una baja emisividad en el espectro infrarrojo (