Ya hemos anunciado en alguna ocasión que próximamente lanzaremos el único sistema solar térmico sin congelaciones, averías, sobre-temperaturas ni grandes pérdidas energéticas.
Antes de poder dar la gran noticia del lanzamiento, nos preguntamos: ¿Cuánto se conoce acerca de los diferentes sistema solares que existen? ¿Por qué la energía solar térmica tiene, generalmente, mala reputación? ¿Hemos sabido aprovechar todo su potencial?
Para responder a todas estas preguntas, hemos decidido dedicarle un espacio en nuestro blog a los sistemas solares térmicos existentes en el mercado actual y así analizar los motivos de esa “mala imagen” que éstos tienen frecuentemente.
Comenzaremos con el sistema Drain-Back.
En este artículo hablaremos sobre su historia y antecedentes para conocer mejor sus comienzos. Próximamente, publicaremos más contenido donde analizaremos su funcionamiento, ventajas e inconvenientes y otros sistemas solares térmicos alternativos al sistema Drain-Back.
¿Qué es el sistema Drain-Back?
Puede ser que no conozcas muy a fondo el Drain-Back o que, incluso, estés empezando a interesarte por la solar térmica y ni te suene. Por eso, lo primero que vamos a hacer es definir qué es en concreto este sistema solar térmico.
Un sistema Drain-Back es un sistema solar térmico en el que, como parte del ciclo normal de trabajo, el fluido caloportador es drenado del colector solar a un dispositivo de almacenamiento cuando la bomba se apaga, y rellena el colector solar cuando la bomba se vuelve a encender.
Es decir:
- Bomba circuladora está apagada -> Drenaje del fluido caloportador del colector solar hacia el dispositivo de almacenamiento.
- Bomba circuladora encendida -> El colector solar vuelve a rellenarse del fluido caloportador.
Esta característica única de vaciado-llenado automático requiere un diseño cuidadoso y la consideración de una serie de normas específicas.
Crisis, nueva normativa e investigación: Detonantes del nacimiento del Sistema Drain-Back.
A grandes rasgos, se pueden destacar cuatro fuerzas motrices principales o detonantes que impulsaron el desarrollo de los DBS (Drain-Back System ó sistema Drain-Back):
- Crisis del petróleo de 1973: provocó un creciente interés por las energías alternativas y por ello, se presentó el primer desarrollo masivo de varias configuraciones de DBS/DDS. (Drain-Back System / Draindown System1)
- Normativa hacia la calidad del agua en los Países Bajos (años 80): el primer país con un alto empuje en el mercado de los DBS.
- Investigación de uso de componentes plástico para sistemas de energía solar térmica.
- Competencia económica de los sistemas de Drain-Back.
Vamos a desgranar el recorrido del sistema Drain-Back desde que nació.
1949: 1ª patente estadounidense de un sistema similar al Dran-Back
Hace un siglo, los colectores solares se drenaban manualmente durante todo el invierno para evitar daños por heladas en el colector solar.
Sin embargo, la idea de utilizar procesos de vaciado y llenado totalmente automáticos en los sistemas solares térmicos apareció más tarde, en la década de los 40.
La investigación ha revelado una patente estadounidense de 1949 que describe un sistema térmico solar con características similares a los sistemas DB/DD (Drainback / Draindown).
Se proponía un sistema hidráulico especial para drenar automáticamente el agua de las partes superiores a un tanque especial “en clima frío y por la noche“.
Todos estos sistemas eran complejos y requerían de una atención. Esto hizo que los mantenimientos inadecuados acabasen con instalaciones fuera de uso por exceso de complejidad.
Años 80: Publicación de la normativa crucial para el desarrollo de los sistemas solares térmicos.
A menudo se menciona que los sistemas de Drain-Back se desarrollaron en los años 80 en los Países Bajos (Sun in Action II –A Solar Thermal Strategy for Europe). La normativa gubernamental sobre la calidad del agua potable desempeñó un papel crucial en el desarrollo de los sistemas de obtención de calor.
Según esta normativa, sólo se permitían los aditivos en el fluido caloportador circulante por el colector solar bajo una de estas dos circunstancias:
- Cuando se instalaba un intercambiador de calor de doble pared (Instalación de circulación por termosifón)
- Cuando se aplicaba un segundo intercambiador de calor adicional conectado en serie (Instalación de circulación forzada).
Estas condiciones previas fomentaron en este país el desarrollo de la rama de la energía solar térmica hacia el DBS, debido a dos razones principales:
- el uso del agua como fluido caloportador.
- la no necesidad de un intercambiador de calor de doble pared.
El DBS no requiere aditivos en el fluido primario, es decir, en el circuito solar. Por ello, presentaba una solución económicamente viable (European regulations and recommendations for separation between solar collector fluids and domestic water, Simon Furbo)
Años 2000: El 80% de las instalaciones solares térmicas de Holanda eran Drain-Back
Los DBS terminaron capturando el interés del mercado holandés y a principios del 2000 representaban el 80% del total de las instalaciones solares térmicas del país (Desarrollo de sistemas solares térmicos con comportamiento de estancamiento no problemático – Hausner,2003), muy a pesar de las modificaciones impuestas por la antigua normativa gubernamental.
Esta difusión del sistema Drain-Back en los Países Bajos se convirtió en uno de los hitos de éxito en la historia de esta tecnología.
1974: La implementación del sistema Drain-Back también pudo provenir de los EEUU.
S. Robert Hastings, arquitecto e investigador de construcción estadounidense afirmó en un simposio que la primera casa solar del MIT (Massachusetts Institute of Technology) fue construida en 1939 y diseñada con el concepto de DB. Sin embargo, no se ha podido encontrar más información sobre la hidráulica y los principios de funcionamiento de ese sistema.
Por ello, y de acuerdo a estas fuentes, las primeras ideas y la implementación del sistema DB pudieron provenir de los Estados Unidos, ganando mayor interés por los sistemas solares térmicos, y en particular por los sistemas DB, tras la primera crisis del petróleo en 1973.
En 1974 se instalaron en EE.UU. alrededor de 5.000 sistemas solares térmicos, mientras que en 1980 el número de instalaciones solares había aumentado a 160.000.
1976-1980: Mismo escenario en otros continentes como Europa
Un escenario similar al de EEUU se observa en otros países, así como en Europa, donde la crisis del petróleo estimuló el interés por las aplicaciones solares. La investigación señaló que durante este periodo (entre 1976 y 1980) se patentó un número importante de invenciones DBS/DDS en EE.UU. y en Europa, mostrando el primer gran interés por esta tecnología. (Cronin, Ottmar, etc. en 1977; Baardman en 1979; entre otros…)
El objetivo principal del DBS/DDS era utilizar agua como fluido caloportador circulante y “drenarlo” de los colectores solares para eliminar los problemas de congelación o sobre-temperatura.
Más de 50 tipos diferentes de DBS en el mercado mundial en la actualidad
Una de las ventajas operativas del sistema Drain-Back es que crean una compatibilidad perfecta con los componentes de plástico.
Los primeros intentos de combinación de DBS con polímeros se propusieron en la década de los 80. A mediados de los años 90 en Noruega, se siguió experimentando con los DBS y combinándolos con colectores de plástico, pero debido a las deficiencias de los colectores se interrumpió la fabricación.
Desde entonces, aparecen regularmente en el mercado conceptos similares con componentes de plástico, por ejemplo, a mediados de los años 2000 aparecieron los DBS con tanques de polipropileno (PP) no presurizado (Consolar, 2014)10 o DBS con colectores de plástico (Magen eco-Energy, 2014).
- Hoy en día, se encuentran disponibles más 50 tipos diferentes de DBS en el mercado mundial. Cada sistema tiene su propia peculiaridad en cuanto a la hidráulica y el funcionamiento.
- Los DBS se utilizan ampliamente en unos pocos países, como los Países Bajos, Noruega y Bélgica. En EE.UU., España, Portugal, Italia, Francia y Suiza.
- Los DBS también son relativamente populares, pero están representados en el mercado con una cuota inferior al 20% (Botpaev y Vajen, 2014).
Ya hemos mencionado la singularidad en cuanto al vaciado-llenado del sistema Drain-Back y algunas de las ventajas que presenta de compatibilidad con otros componentes.
“Esto no sirve para nada”
Realmente es una lástima oír de forma reiterada como personas que no entienden el Drain-Back y sufren de malos diseños o malos mantenimientos, no dicen nada bueno del sistema solar térmico que solventa el 90% de todos los problemas que tienen este tipo de instalaciones.
Pero entonces, ¿Si tiene tantas ventajas como es que actualmente no representa una cuota más alta en el mercado?
Pues realmente ha sido una serie de catastróficas desdichas. Resumiendo, para una correcta instalación y funcionamiento de un sistema Drain-Back se necesita:
- La consideración de una serie de normas muy específicas.
- Un diseño hidráulico y un proceso de instalación minucioso.
- Instaladores-técnicos formados, que en la actualidad no abundan.
Estas y otras desgracias, unidas a errores triviales cometidos durante la instalación de los diferentes componentes hidráulicos pueden llevar a un mal funcionamiento del sistema y a la fatídica frase: “Esto no sirve para nada”.
Es por ello que decimos en el título que es probablemente el sistema solar térmico con peor reputación.
En próximos artículos desgranaremos su funcionamiento, ventajas, inconvenientes y otras alternativas similares que existen en el mercado.
¿Qué opinas tú del Sistema Drain-Back? ¿Lo conocías? ¿Te gustaría que abordásemos algún aspecto en concreto de este sistema? Te leemos en comentarios.
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