Calentador solar de agua
Los calentadores solares de agua, también llamados sistemas solares de agua caliente sanitaria, pueden ser una forma rentable de generar agua caliente para su hogar. Se pueden utilizar en cualquier clima y el combustible que emplean, la luz solar, es gratuito.
Los sistemas solares de calentamiento de agua incluyen depósitos de almacenamiento y colectores solares. Hay dos tipos de sistemas de calentamiento solar de agua: los activos, que tienen bombas de circulación y controles, y los pasivos, que no los tienen.
Los sistemas solares de calentamiento de agua pasivos suelen ser menos caros que los activos, pero no suelen ser tan eficientes. Sin embargo, los sistemas pasivos pueden ser más fiables y durar más tiempo. Existen dos tipos básicos de sistemas pasivos:
La mayoría de los calentadores de agua solares requieren un depósito de almacenamiento bien aislado. Los acumuladores solares tienen una salida y una entrada adicionales conectadas al colector y desde éste. En los sistemas de dos depósitos, el calentador de agua solar precalienta el agua antes de que entre en el calentador de agua convencional. En los sistemas de un depósito, el calentador de apoyo se combina con el acumulador solar en un solo depósito.
Calentamiento del agua
Los sistemas de energía solar utilizan los rayos del sol para producir electricidad o energía térmica. En Estados Unidos, las centrales de energía solar a escala comercial se encuentran principalmente en el suroeste. Sin embargo, las células fotovoltaicas y los sistemas de agua caliente en tejados a menor escala son eficaces en todas las regiones. Estados Unidos cuenta con algunos de los mejores recursos solares del mundo, pero la energía solar solo representó el 0,4% del suministro energético estadounidense en 2014. El principal obstáculo para su implantación generalizada ha sido la inversión inicial relativamente alta; sin embargo, los costes han ido disminuyendo en los últimos años. Existen créditos fiscales federales y muchos estados también ofrecen incentivos. Países como Alemania han utilizado con éxito mecanismos políticos como las tarifas de alimentación para convertirse en líderes mundiales en la producción de energía solar. La industria estadounidense actual está creciendo y emplea a 173.807 personas.
Hay dos formas de aprovechar la energía solar. Los sistemas pasivos son estructuras cuyo diseño, ubicación o materiales optimizan el uso del calor o la luz directamente del sol. Los sistemas activos tienen dispositivos para convertir la energía solar en una forma más utilizable, como agua caliente o electricidad.
Energía solar térmica
Los colectores solares de aire suelen integrarse en paredes o tejados para ocultar su aspecto. Por ejemplo, un tejado de tejas puede tener canales de flujo de aire integrados para aprovechar el calor absorbido por las tejas.
Los colectores de aire pueden instalarse en un tejado o en una pared exterior (orientada al sur) para calentar una o varias habitaciones. Aunque existen colectores construidos en fábrica para su instalación in situ, los aficionados al bricolaje pueden optar por construir e instalar su propio colector de aire. El colector tiene un marco metálico hermético y aislado y una placa metálica negra para absorber el calor con un cristal delante. La radiación solar calienta la placa que, a su vez, calienta el aire del colector. Un ventilador eléctrico extrae el aire de la habitación a través del colector y lo devuelve a la habitación. Los colectores instalados en el tejado requieren conductos para transportar el aire entre la habitación y el colector. Los colectores murales se colocan directamente en una pared orientada al sur y se abren orificios en la pared para la entrada y salida de aire del colector. Pueden ser activos (con ventilador) o pasivos. En los pasivos, el aire entra por la parte inferior del colector, sube al calentarse y entra en la habitación. Un deflector o compuerta impide que el aire de la habitación vuelva al panel (termosifón inverso) cuando no hay sol. Estos sistemas sólo proporcionan una pequeña cantidad de calor, porque la superficie del colector es relativamente pequeña.
Coste del sistema de calefacción solar doméstica
El calentamiento solar de agua (SWH) consiste en calentar agua mediante la luz solar, utilizando un colector solar térmico. Existe una gran variedad de configuraciones con costes variables para ofrecer soluciones en distintos climas y latitudes. Los SWH se utilizan ampliamente para aplicaciones residenciales y algunas industriales (por ejemplo, en Israel)[1].
Un colector orientado hacia el sol calienta un fluido de trabajo que pasa a un sistema de almacenamiento para su uso posterior. Los SWH son activos (por bombeo) y pasivos (por convección). Utilizan sólo agua o agua y un fluido de trabajo. Se calientan directamente o mediante espejos que concentran la luz. Funcionan de forma independiente o como híbridos con calentadores eléctricos o de gas.[2] En instalaciones a gran escala, los espejos pueden concentrar la luz solar en un colector más pequeño.[¿investigación original?]
En 2017, la capacidad térmica mundial de agua caliente solar (ACS) es de 472 GW y el mercado está dominado por China, Estados Unidos y Turquía[3]. Barbados, Austria, Chipre, Israel y Grecia son los países líderes por capacidad por persona[3].
Los registros de colectores solares en Estados Unidos datan de antes de 1900,[4] y consistían en un tanque pintado de negro montado en un tejado. En 1896, Clarence Kemp, de Baltimore, encerró un depósito en una caja de madera, creando así el primer “calentador de agua por lotes”, como se conocen hoy en día. Frank Shuman construyó la primera central termosolar del mundo en Maadi (Egipto), utilizando colectores parabólicos para alimentar un motor de 45 a 52 kilovatios (60 a 70 caballos) que bombeaba 23.000 litros de agua por minuto desde el río Nilo a los campos de algodón adyacentes.
