Los paneles solares térmicos, también denominados colectores solares, son dispositivos diseñados para recolectar la energía solar radiante y transmitirla a un fluido de transferencia de calor (gaseoso o líquido) en forma de calor.

Esta energía térmica se puede utilizar para la calefacción de edificios, para la producción de agua caliente, la desalinización de agua de mar o en diversos procesos industriales.

Este modo de aprovechar la radiación solar es la principal diferencia entre los paneles solares térmicos y los fotovoltaicos, pues estos últimos transforman la luz solar en electricidad. Pero existen paneles solares híbridos que pueden aprovechar ambas energías de forma simultánea.

Además de este artículo, también puedes leer sobre todo lo que rodea al panel solar, su instalación y el almacenamiento de energía, así como los paneles flexibles y su rendimiento en movimiento.

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Dónde instalar los paneles solares térmicos

Los paneles solares térmicos se pueden instalar tanto en los techos de edificios como en espacios abiertos. Los sistemas que se instalan en espacios abiertos se utilizan con cierta frecuencia para brindar sistemas de calefacción a granjas o industrias.

Con frecuencia los paneles solares térmicos no son un elemento aislado, pues forman parte de un sistema que permite acumular el calor colectado. Estos acumuladores pueden contener directamente agua para consumo, u otra clase de fluido (aceite, agua salada, etc.).

Cómo funciona un panel solar térmico

En forma esquemática, un panel solar térmico funciona haciendo pasar un fluido a través de tubos que se encuentran unidos a una placa que absorbe la energía radiante del sol y la convierte en calor.

La orientación de los paneles solares térmicos se optimiza para recibir la mayor cantidad posible de radiación solar.

El agua circula en forma constante, de forma natural o forzada por una bomba. En algunos tipos de paneles solares térmicos, la velocidad de flujo es controlada electrónicamente para mantener una alta eficiencia y reducir las pérdidas por radiación si el fluido se calienta en exceso.

Para obtener un buen rendimiento, todo el conjunto se instala en una caja aislada y cubierta que un material (usualmente vidrio) que deja pasar la radiación solar. Entre más frio esté el ambiente en el momento de operación, más importante es la calidad del aislamiento.

Los primeros paneles solares térmicos se pintaban de negro mate para capturar la mayor cantidad de calor posible. Pero debido a que este color emite mucha radiación infrarroja, buena parte de la energía se perdía reflejada hacia el exterior.

Con el tiempo se desarrollaron recubrimientos selectivos, que son capaces de absorber energía sin reemitirla en forma de infrarrojo. Muchas otras innovaciones técnicas han permitido aumentar la eficiencia de los paneles térmicos, tales como:

  • Vidrio más transparente con recubrimiento anti-reflectante.
  • Soldaduras especiales para unir la placa de absorción y la red de tuberías.
  • Sensores para optimizar el flujo de agua a través de la red de tuberías

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Tipos de paneles solares térmicos

Existen diferentes tipos de colectores solares térmicos según el tipo de aplicación que se le dará, la naturaleza del fluido de transferencia de calor utilizado y el nivel de temperatura que tienen a bien alcanzar.

Con respecto a la aplicación y la temperatura que están diseñados para soportar, puede ir desde una cubierta para calentar el agua de una piscina, hasta una instalación que sea capaz de generar vapor para convertirlo en electricidad.

El precio de un panel solar térmico varía con respecto a muchos factores. Entre los más importantes están el tamaño, los materiales de los cuales está construido y la presencia de otros accesorios (sensores, acumuladores, montajes y tuberías).

Los tipos más comunes de paneles solares térmicos de baja temperatura, que suelen usar agua como fluido de transferencia, son los siguientes:

Paneles solares térmicos planos

Los más comunes y más sencillos de producir. Los tubos, generalmente metálicos o de vidrio, se encuentran en contacto con la placa de absorción y todo el conjunto se encuentra dentro de una caja aislada por todas partes excepto por el frente.

El fluido de transferencia es usualmente agua, mezclada con un anticongelante. El frente del colector está cubierto por un vidrio transparente a la luz solar, pero opaco a la radiación infrarroja.

Paneles solares térmicos de tubos al vacío

Muy similar al anterior, excepto por el fluido de transferencia de calor que circula dentro de un tubo al vacío simple o doble. El vacío mejora el aislamiento contra las pérdidas de calor por convección.

Existen modelos sencillos en los que el fluido pasa directamente entre los tubos mientras se calienta por contacto con la placa de absorción. También existen modelos avanzados en que existe un fluido que jamás abandona el panel y que calienta indirectamente el agua que atraviesa el tubo.

Paneles solares térmicos sin cristal

Este es el tipo de panel solar térmico que se usa para calentar piscinas. Este tipo incluye las alfombras térmicas para calentar piscinas, que están conformadas por tubos flexibles de material oscuro por los que circula el agua de la piscina para mantenerla caliente.

Este tipo de panel también incluye aquellos en que los tubos tienen recubrimiento selectivo que permite prescindir de la caja aislada.

Para qué se usan los paneles solares térmicos

La aplicación más conocida y común de un panel solar térmico es obtener agua caliente para las aplicaciones domésticas. Diseñando adecuadamente el colector y el acumulador de calor es posible garantizar agua caliente durante buena parte del año.

Durante los meses más fríos y de menos irradiación solar, el panel solar térmico continúa captando energía, pero suele requerir del respaldo de fuentes de calentamiento tradicionales. Aun así, permiten complementar al gas y la electricidad, reduciendo su consumo.

Los colectores solares no son en realidad novedosos. Desde la edad media se han utilizado recipientes especiales para calentar objetos al sol, usando el mismo principio que describimos hace un momento. Es una forma de panel solar térmico casero.

También existen paneles solares térmicos para calefacción, que se pueden usar para mantener los espacios cálidos durante el invierno. Algunos de estos sistemas son reversibles, pudiendo usarse (durante las noches) para mantener frescas las casas en el verano.

En lugares con una escasa o nula nubosidad se hace rentable la instalación de paneles concentradores solares. Estas instalaciones están conformadas por espejos (planos o parabólicos) que concentran la luz solar para calentar un fluido, generalmente metales o sales fundidas.

Este calor puede usarse posteriormente para generar vapor, que mueve una turbina para generar electricidad. Las instalaciones de este tipo se ubican generalmente en desiertos.

¿Cómo sé cuál tipo es el apropiado?

Ten en cuenta que cada sistema para aprovechar la energía solar térmica es único en sus condiciones. El sitio, la orientación del tejado, el clima, la nubosidad y otros factores deben influir en la selección.

Además, el precio de los captadores solares, el tamaño y su presupuesto pueden tener una influencia adicional en la elección. Por estas razones toma las siguientes recomendaciones solo en forma orientativa:

Si dispones de una gran área de tejado o si incluso puedes disponer de parte del espacio en el jardín, utiliza paneles solares tubulares o planos, que son económicos.

Pero quizás el espacio del tejado sea limitado, o la mayor parte del mismo está a la sombra. Estas condiciones inclinarían la elección hacia paneles con rendimientos superiores, como los paneles de tubos al vacío. El costo extra se compensa con la menor superficie necesaria.

En este sitio puedes leer sobre la diferencia entre los paneles solares térmicos y los fotovoltaicos.