- ¿Cómo podemos sacarle provecho a la energía solar térmica para agua caliente sanitaria en instalaciones de gran tamaño?
- ¿Qué son los sistemas semi-instantáneos y cómo se pueden integrar con la energía solar térmica para la producción de ACS en grandes instalaciones?
- ¿Qué resultados en eficiencia energética aporta esta combinación en comparación con otras opciones convencionales de agua caliente sanitaria?
Si has llegado a este artículo puede ser que estés intentando encontrar respuestas a algunas de estas preguntas. Y al igual que tú, son muchos usuarios los que se preguntan sobre esta combinación: energía solar térmica y los sistemas semi-instantáneos de ACS.
Y pensamos que es la tendencia que cabe esperar. ¿Por qué?
- Para obtener agua caliente sanitaria necesitamos una fuente que aporte el calor.
- La energía solar térmica produce calor a través de la radiación solar.
- Es renovable, gratuita e inagotable.
- España es uno de los países con más horas de sol del mundo, concretamente, el nº 4 a nivel mundial según los rankings.
Y en cuanto a la producción de agua caliente sanitaria, ¿Qué sistema es idóneo para combinar con energía solar térmica?
Una opción muy eficiente en la actualidad son los sistemas semi-instantáneos, o más coloquialmente, de producción de ACS “al paso”.
Te contamos todos los detalles sobre cómo combinar estas tecnologías en este artículo.
¿Cómo funciona la energía solar térmica?
La energía solar térmica es una tecnología que aprovecha la radiación solar para generar calor. Este calor será el que ayudará a producir el agua caliente sanitaria de una forma más eficiente y, por supuesto, más sostenible para el medio ambiente.
El funcionamiento básico de un sistema de energía solar térmica implica utilizar colectores o captadores solares que capten dicha radiación solar y la conviertan en calor. Como ya hemos visto anteriormente, existen colectores planos o de tubos de vacío. Elegiremos el más idóneo en función de la ubicación final y las necesidades que tengamos.
Un sistema solar térmico, como mínimo dispone de los siguiente elementos:
- Colector solar.
- Fluido caloportador.
- Depósito o tanque de almacenamiento.
- Intercambiador de calor.
- Sistema de control “centralita”.
Y resumiendo el procedimiento:
- Los colectores solares captan la radiación solar.
- El calor captado por los colectores se transfiere al fluido térmico o fluido caloportador que circula a través de ellos.
- Este fluido caliente se dirige hacia un intercambiador donde cederá su calor al fluido que queremos calentar.
En nuestro caso, el uso será la producción de agua caliente sanitaria o ACS.
- Al mismo tanque de almacenamiento entrará el agua fría procedente de la red de distribución. Este AF pasará por el intercambiador de calor, que transferirá el calor absorbido en los colectores solares al agua caliente sanitaria que se encuentra en el interior del depósito acumulador/tanque de almacenamiento.
Este es el claro ejemplo de cómo la energía solar térmica se combina con un sistema de acumulación convencional de agua caliente sanitaria.
¿Pero es el sistema más eficiente o se puede combinar la energía solar térmica con otro tipo de sistema para la producción de ACS? ¡Lo veremos enseguida, mientras tanto, sigue leyendo!
¿Cuáles son los beneficios de la energía solar térmica?
La energía solar térmica ofrece grandes beneficios para la producción de agua caliente sanitaria.
En primer lugar, es una fuente de energía inagotable y limpia. Depende únicamente de la radiación solar para generar calor, por lo tanto, elimina la dependencia de combustibles fósiles y por ende, las emisiones de gases de efecto invernadero propias del uso de combustibles como el gas o el gasóleo.
Por tanto, es una tecnología que contribuye a la lucha contra el cambio climático y la conservación del medio ambiente.
En segundo lugar, utilizar energía solar térmica en tu instalación permite reducir costes operativos a corto, medio y largo plazo. Aunque ciertamente, en la mayoría de casos, la inversión inicial pueda ser mayor, los costes de funcionamiento y mantenimiento son muy bajos… (No olvidemos que la radiación solar es gratis y muy abundante en nuestro país). Esto es especialmente ventajoso en grandes instalaciones donde la demanda de agua caliente es elevada y continua.
Hoy en día existen sistemas solares térmicos de muy bajo mantenimiento que solucionan los problemas de temperatura que tradicionalmente tenían por el exceso de calor.
Otro beneficio, y el que nos ocupa en este post, es la posibilidad de combinar la energía solar térmica con otros sistemas, como los sistemas semi-instantáneos de ACS. Esta combinación optimiza el rendimiento y garantiza un suministro constante de ACS, incluso en días con menor radiación solar, y en seguida te contamos por qué.
¿Qué es un sistema semi-instantáneo de producción de ACS?
Un sistema semi-instantáneo de producción de ACS se compone de un depósito que almacena el calor del circuito primario (en este caso, los colectores solares) y uno o varios serpentines, que lleva incorporados el depósito en su interior. Estos serpentines son los que producen de manera instantánea el agua caliente sanitaria.
Es decir, en vez de almacenar agua como lo haría un depósito de acumulación, almacena calor.
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¿Cuáles son los beneficios de los sistemas semi-instantáneos?
Los beneficios principales de los sistema semi-instantáneos son los siguientes:
- Calienta el agua en el momento. No es necesario acumular ACS (elimina riesgos de legionella).
- El depósito o intercambiador semi-instantáneo es más compacto que un acumulador convencional, por lo tanto, requiere menos espacio.
- Energéticamente más eficiente: los saltos térmicos requeridos son más bajos (set-point de calderas menores 61-65ºC)
- Buena inercia térmica.
- Puede funcionar con de calderas/productores de calor de baja potencia.
- Seguridad frente a legionella, corrosiones e incrustaciones calcáreas.
- Apto para instalaciones de cualquier tamaño.
- No requiere de intercambiadores de placas, al contrario que el sistema solar térmico convencional que hemos comentado más arriba.
Para ser totalmente sinceros, tiene beneficios pero también tiene un inconveniente. Para aprovechar al máximo su eficiencia energética y trabajar en rangos bajos de caldera (61-63ºC), esta debe ser modulante o disponer de un control de temperatura.
Comparativa entre sistemas semi-instantáneos y otras tecnologías de producción de ACS
Es importante comprender las diferencias entre los sistemas semi-instantáneos y el resto de alternativas que existen hoy en día en el mercado para producir ACS en grandes instalaciones.
Vamos a ver el resto de opciones.
- Sistema por acumulación:
Formado por un equipo que calienta el agua procedente de la caldera, y que posteriormente almacena a la espera de ser consumida.
Para abastecer con agua caliente los puntos de consumo, se acumulan grandes cantidades de agua caliente en los depósitos llamados “acumuladores”.
Puede utilizarse tanto para instalaciones individuales (viviendas) como para instalaciones colectivas (hoteles, hospitales, etc.) pero para instalaciones de gran tamaño tiene sus inconvenientes. Los puedes ver en la tabla que tienes al final de esta sección.
- Sistema por semi-acumulación:
Es un sistema mixto, por lo tanto, almacena ACS y energía, pero lo hace en una cantidad menor que el sistema por acumulación.
La diferencia entre este sistema y el sistema por acumulación “puro” es que con este reducimos considerablemente el espacio necesario para la instalación, porque en este sistema no necesitamos grandes acumuladores. (Aumentamos potencia de caldera e intercambiadores para reducir volumen de acumulación)
En cuanto a espacio este sistema es un beneficio, pero en cuanto al rendimiento ante una gran instalación… sería un inconveniente. Al ser más pequeño, puede almacenar mucha menor cantidad de agua y en caso de necesitar una gran demanda de agua caliente, la falta de acumulación será cubierta por el exceso de potencia de la caldera y el aumento en el poder de intercambio.
- Sistema de producción instantánea:
Este sistema es el contrario al sistema de acumulación. Calienta el agua en el momento en el que se demanda. Esta característica hace que el consumo energético se reduzca, pero requiere de grandes potencias de producción que deben ser instaladas y revisadas constantemente y que probablemente nunca se utilicen (Altísimo coste de instalación y mantenimiento).
Aplicación de energía solar térmica en grandes instalaciones como hoteles, hospitales o complejos residenciales
La aplicación de la energía solar térmica en grandes instalaciones ofrece una amplitud de beneficios.
- Hoteles y complejos residenciales: Estas instalaciones se caracterizan porque la demanda de agua caliente es alta y continua. La energía solar térmica y, además, combinada con sistemas semi-instantáneos, puede ser una gran alternativa para conseguir satisfacer las necesidades de agua caliente sanitaria de todos los huéspedes, reduciendo considerablemente los costes de energía y de mantenimiento a largo plazo.
- Hospitales/Residencias: En cuanto a los centros hospitalarios, donde la demanda de agua caliente es crítica para diversos fines sanitarios, la energía solar térmica es una opción fiable y sostenible para cubrir estas necesidades sin comprometer la calidad del servicio.
- Complejos residenciales: En grandes urbanizaciones, donde conviven numerosas familias, la instalación de sistemas de energía solar térmica con sistemas semi-instantáneos puede marcar una diferencia significativa en la reducción de la huella de carbono y, en una reducción de la factura eléctrica.
En definitiva, hacer uso de la tecnología solar térmica en este tipo de instalaciones, caracterizadas por su alto consumo de ACS, no solo aporta beneficios económicos y ambientales, a largo plazo, sino que también contribuye a mejorar la imagen y reputación del lugar, ya que demuestran un compromiso con la sostenibilidad. La responsabilidad ambiental cada vez es más valorada por los clientes a la hora de elegir un hotel, por ejemplo.
¿Cómo se pueden combinar la energía solar térmica y los sistemas semi-instantáneos?
Para combinar energía solar térmica con un sistema semi-instantáneo se debe hacer adecuadamente.
Un sistema solar térmico tradicional es de la siguiente manera:
Como ves está formado por un circuito primario y un circuito secundario.
¿Qué ocurre en el circuito primario?
- Paneles o colectores solares, para captar la radiación solar.
- Estos colectores, a través de dicha radiación solar, calentarán el agua (el fluido caloportador en este sistema) contenida en su interior.
- Cuando la haya calentado, la enviará hacia el intercambiador de calor.
- En el intercambiador de calor, el agua liberará el calor obtenido y volverá de regreso a los colectores para empezar nuevamente el mismo proceso de recalentamiento.
Todo este proceso es controlado por una “centralita” o sistema de control.
¿Qué ocurre en el circuito secundario?
El intercambiador es el componente que separa ambos circuitos.
- El intercambiador calienta también el agua fría procedente del depósito acumulador y la devolverá con temperatura hacia el mismo.
- Una vez el agua esté caliente en el depósito, el ACS se encontrará disponible para su consumo en el momento que sea necesario.
¿Y qué ocurre con el ACS no consumida? Volverá de nuevo al depósito para su recalentamiento gracias al impulso de la bomba de circulación.
Hasta aquí vemos que el sistema más común a través de la solar térmica dista mucho de un sistema semi-instantáneo de producción de ACS, ya que:
| Sistema solar térmico tradicional | Sistema semi-instantáneo |
|---|---|
| Necesita: – Intercambiador de calor externo. – Bomba de secundario. – Depósito acumulador. | No necesita: – Intercambiador de calor externo. – Bomba de secundario. – Depósito acumulador. |
¿Entonces cómo se podría combinar la energía solar térmica y los sistemas semi-instantáneos?
Precisamente de esta manera. Eliminando todos los elementos innecesarios y aprovechando el rendimiento que pueden aportarnos el resto de elementos que sí están.
Necesitaríamos:
- Tantos captadores solares como necesitemos, en función de las necesidades.
- Bomba de primario.
- Sondas, que actúen como unidades de control de temperatura.
- Centralita.
- Un intercambiador semi-instantáneo.
La mala imagen de los sistemas solares térmicos no es debido a que no ofrezca grandes beneficios para producir ACS sino porque, al no ser instalados ni dimensionados correctamente en la mayoría de ocasiones, han dado lugar a multitud de problemáticas.
Pero si el sistema está correctamente diseñado, a prueba de fallos, se monitoriza en tiempo real para que su funcionamiento sea siempre óptimo, es una combinación que aporta grandes ventajas.
Ventajas de implementar sistemas semi-instantáneos de producción de ACS en instalaciones de energía solar térmica para garantizar un suministro constante de agua caliente
La combinación de solar térmica con sistemas semi-instantáneos en grandes instalaciones ofrece diversas ventajas clave que la hacen una opción efectiva, sostenible y rentable:
Suministro ininterrumpido
La principal ventaja de los sistemas semi-instantáneos es que garantizan un suministro constante de agua caliente sanitaria, independientemente de las condiciones climáticas o la demanda puntual. En los días nublados o de menor radiación solar, el sistema de respaldo entra en funcionamiento y asegura que siempre haya agua caliente disponible.
Optimización de la energía solar
Al combinar la energía solar térmica con sistemas semi-instantáneos, se logra un mejor aprovechamiento de la radiación solar. Durante los días soleados, la energía solar cubre la mayor parte de la demanda de ACS, lo que reduce significativamente el uso de energía de respaldo.
Eficiencia energética
La combinación de ambos sistemas permite una mayor eficiencia energética al disminuir el consumo de combustibles fósiles o electricidad para calentar el agua. Esto se traduce en ahorros económicos y en una menor emisión de gases de efecto invernadero.
Reducción de los costes de mantenimiento
La energía solar térmica, hoy en día, es una tecnología de bajo mantenimiento. Los paneles solares requieren poco mantenimiento y pueden durar hasta 25 años. Esto puede suponer un ahorro significativo en los costes de mantenimiento a largo plazo.
En un estudio realizado por el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), se estima que una instalación solar térmica puede ahorrar hasta el 70% del consumo de energía eléctrica para producir agua caliente sanitaria.
Y al igual que los paneles solares, los sistemas semi-instantáneos, por prescindir de los equipos que habitualmente son más costosos de mantener (acumuladores, intercambiadores de placas, bombas de secundario…), también son mucho más económicos de mantener, llegando hasta una reducción de los costes de hasta un 80%.
Adaptabilidad y escalabilidad
Los sistemas semi-instantáneos se pueden diseñar y adaptar según las necesidades específicas de cada instalación, lo que los hace altamente versátiles. Además, su capacidad para integrarse con sistemas de energía solar térmica permite una fácil expansión o ajuste según el crecimiento de la demanda.
Garantía y durabilidad
Los sistemas semi-instantáneos son tecnologías probadas y confiables que requieren un mantenimiento relativamente bajo. Su larga vida útil asegura un funcionamiento continuo y óptimo a lo largo del tiempo.
Si necesitas saber más sobre cómo combinar la tecnología solar térmica con los sistemas semi-instantáneos para producir ACS, ponte en contacto con nosotros. Estaremos encantados de responder cualquier duda y asesorarte según tu caso. Y por supuesto, no dudes en contarnos qué te ha parecido el artículo en comentarios.
FAQs sobre energía solar térmica y sistema semi-instantáneos de ACS
¿Qué es la energía solar térmica?
La energía solar térmica es una tecnología que aprovecha la radiación solar para generar calor y, en consecuencia, producir agua caliente o calentar fluidos que pueden utilizarse en aplicaciones como calefacción, climatización de edificios y procesos industriales. A diferencia de la energía solar fotovoltaica, que convierte la radiación solar directamente en electricidad, la energía solar térmica se centra en captar el calor del sol y transferirlo a un medio, como agua o un fluido caloportador, para su posterior uso.
¿Cómo funciona un sistema de energía solar térmica?
El funcionamiento básico de un sistema de energía solar térmica implica:
- Captación de radiación solar: Los colectores solares captan la radiación solar y la convierten en calor.
- Transferencia de calor: El calor captado se transfiere al fluido caloportador que circula a través de los colectores.
- Almacenamiento: El fluido caliente se dirige a un depósito o tanque de almacenamiento, donde se almacena para su posterior uso.
- Uso del calor: El calor almacenado se utiliza para calentar agua o fluidos que se utilizan en aplicaciones como calefacción o agua caliente sanitaria.
¿Cómo funcionan los colectores solares en un sistema de energía solar térmica?
Los colectores solares en un sistema de energía solar térmica funcionan capturando la radiación solar y convirtiéndola en calor. Los colectores pueden ser de dos tipos: colectores planos o de tubos de vacío. Estos dispositivos absorben la energía del sol y la transfieren al fluido caloportador que circula a través de ellos. El calor absorbido se utiliza para calentar agua, que luego se almacena para su uso como agua caliente sanitaria (ACS).
¿Cuáles son las diferencias entre los colectores planos y los de tubos de vacío en la captación de energía solar térmica?
Los colectores planos son más adecuados para climas con temperaturas moderadas y son efectivos en aplicaciones residenciales. Por otro lado, los colectores de tubos de vacío son más eficientes en climas fríos y ofrecen un mejor rendimiento en condiciones de baja radiación solar. Son ideales para aplicaciones comerciales y grandes instalaciones.
¿Qué componentes esenciales componen un sistema de energía solar térmica?
Un sistema de energía solar térmica consta de varios componentes esenciales, que incluyen colectores solares, un fluido caloportador, un depósito de almacenamiento, un intercambiador de calor y un sistema de control. Estos elementos trabajan en conjunto para capturar, transferir y almacenar el calor solar, que luego se utiliza para calentar agua.
¿Cuál es la importancia del fluido caloportador en un sistema solar térmico?
El fluido caloportador es crucial en un sistema solar térmico, ya que transporta el calor desde los colectores solares hacia el depósito de almacenamiento. Debe ser un fluido que pueda soportar altas temperaturas sin degradarse y transferir eficientemente el calor. El agua con anticongelante o glicol es comúnmente utilizado como fluido caloportador en sistemas solares térmicos.
¿Qué son los sistemas semi-instantáneos y cómo se pueden integrar con la energía solar térmica para la producción de ACS en grandes instalaciones?
Los sistemas semi-instantáneos almacenan calor en lugar de agua, lo que permite calentar el agua al momento de su uso. Se integran con la energía solar térmica mediante la combinación de colectores solares y un intercambiador semi-instantáneo para garantizar un suministro constante de agua caliente.
¿Cómo podemos sacarle provecho a la energía solar térmica para agua caliente sanitaria en instalaciones de gran tamaño?
La energía solar térmica aprovecha la radiación solar para generar calor y producir agua caliente sanitaria de manera eficiente y sostenible en instalaciones de gran tamaño.
¿Qué resultados en eficiencia energética aporta esta combinación en comparación con otras opciones convencionales de agua caliente sanitaria?
La combinación de energía solar térmica y sistemas semi-instantáneos mejora la eficiencia al aprovechar la radiación solar para calentar el agua. Esto reduce la dependencia de combustibles fósiles, ahorra energía y disminuye las emisiones de gases de efecto invernadero en comparación con opciones convencionales.
¿Cuáles son los beneficios de implementar sistemas semi-instantáneos de producción de ACS en instalaciones de energía solar térmica?
- Suministro ininterrumpido de agua caliente.
- Mayor optimización de la energía solar.
- Mayor eficiencia energética y reducción de costes.
- Menor mantenimiento y costes de operación.
- Adaptabilidad y escalabilidad según las necesidades.
- Garantía y durabilidad a largo plazo.
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