Agua caliente mediante sistema solar térmico

Los altibajos incontrolables en el precio del petróleo, cuyas fuentes se encuentran en la mayor parte de los casos, en países políticamente inestables, la conciencia de su carácter agotable y contaminante, la necesidad de los países occidentales de asegurar sus recursos energéticos, y el fulgurante aumento de la demanda por parte de dos nuevos gigantes económicos, como son China e India, ha conducido a las instituciones públicas a tomar medidas de eficiencia energética y de fomento del uso de energías alternativas y renovables que puedan proporcionar un cambio en el modelo energético. Las empresas no son ajenas a estas deliberaciones, y ven que sus costes se disparan debido a la partida de combustibles y energía. Los ciudadanos comienzan a desarrollar una mayor conciencia ecológica y a percibir también el aumento del precio del crudo en la cesta de la compra.

En definitiva, las consecuencias de este proceso de cambio han comenzado a cristalizar ya en España en forma de legislaciones por un lado, y de subvenciones por otro, que fomentan el uso de las energías renovables y la eficiencia energética.

Una de estas medidas es la instalación de sistemas solares que generan agua caliente para todo el edificio; se denomina técnicamente ACS -Agua Caliente Sanitaria- , y se logra mediante el uso de paneles solares denominados colectores solares, que a diferencia de los fotovoltaicos -que generan electricidad-, aprovechan el calor producido por el sol y lo transmiten al agua que nosotros vamos a usar en los grifos y duchas de las casas.

Las Ordenanzas Solares Municipales , que están empezando a generalizarse, obligan a la instalación de un sistema de ACS en todo edificio de nueva construcción o en reforma completa, y generalmente prescriben que este sistema produzca un mínimo de un 60% del agua caliente del edificio, aunque puede variar según la normativa de cada municipio. Hay otras legislaciones, como el Ecodecreto de Cataluña, ya vigente, o el Código Técnico de Edificación , que según los expertos revolucionará las condiciones energéticas de los edificios españoles fomentando el ahorro, ya que obliga a los constructores a elegir entre una serie de dispositivos eficientes que reciben una puntuación, y deben cada edificio debe conseguir una puntuación mínima por ley. Entre estas instalaciones a escoger por los constructores se encuentra la energía solar térmica, la iluminación presencial o el aprovechamiento de aguas pluviales, entre muchos otros.

Cuando la instalación se realiza en edificios que no se ven obligados por la normativa a disponer de este recurso, los propietarios pueden beneficiarse de diversas subvenciones que pueden ser compatibles entre sí: ayudas estatales, autonómicas y comunitarias . La misma empresa que realiza la instalación suele ocuparse también de estas gestiones.

El funcionamiento del sistema solar térmico

El sistema consta de:

Los colectores solares: son placas solares perfectamente aisladas y construidas ad hoc para aprovechar al máximo el calor del sol y transmitírselo al líquido que circula entre el/los colector/es y el acumulador

Acumulador: es un depósito de agua, así llamado porque además es donde se acumular el calor absorvido en los colectores solares. Es decir, es como un enorme termo que mantiene caliente el agua que vamos a usar en la ducha.

Circuito primario: circuito hidráulico cerrado que circula entre el colector solar y el acumulador. Contiene un líquido con anticongelante y otros aditivos que facilita su correcto funcionamiento

Circuito secundario: circuito hidráulico que circula entre el acumulador y nuestros grifos.

Sistema auxiliar: la normativa exige una cobertura mínima del porcentaje de agua caliente usada en el edificio, que suele ser del 60%. Para cubrir el resto de las necesidades energéticas de agua caliente, existen dos opciones. O bien una caldera convencional, o bien una resistencia eléctrica.

Bomba hidráulica: generalmente ese necesaria una bomba hidráulica adicional para mover todo el fluido

Control: es el ‘cerebro’ del sistema, el encargado de coordinar, automatizar e informar en caso de incidencia

El líquido que atraviesa los tubos dentro de los colectores se calienta por la acción de la incidencia solar; el líquido caliente atraviesa el circuito hidráulico primario hasta llegar al acumulador, en el interior del cual se produce, mediante unos mecanismos especialmente ideados para ello, un intercambio de calor entre el circuito primario y el secundario, es decir, entre el agua calentada en las placas solares y el agua que vamos a usar nosotros. En caso de que el agua contenida en el acumulador no alcance la temperatura de uso deseada, entra en funcionamiento automáticamente el sistema auxiliar –caldera o resistencia eléctrica- que se encarga de generar el calor complementario. Todo el proceso es automático y vigilado por el sistema de control.

Usos de la energía solar térmica

Aunque el uso más interesante en el caso que nos ocupa es la generación de agua caliente para grifos y duchas de bloques de pisos , la energía solar térmica también puede ser aprovechada en el uso de la calefacción en edificios unifamiliares, y es especialmente eficiente en combinación con el suelo radiante y con calderas de alto rendimiento que funcionen como sistema auxiliar.

En la industria, muchos gestores se han dado cuenta ya de su rápida amortización cuando se usa para las duchas de los empleados, e incluso cuando se aprovecha en la generación de calor de procesos industriales de baja temperatura, es decir, los de menos de 150ºC.

La hostelería y el sector del cámping también se benefician de sus ventajas.

Caso práctico: ACS instalado por Soliclima en bloque de viviendas

Soliclima efectuó la instalación solar térmica en un bloque de 25 viviendas de la ciudad de Barcelona, siguiendo estrictamente los criterios técnicos de APERCA e IDAE.

El campo de 20 colectores de alto rendimiento SK500, del fabricante Sonnenkraft, con una superficie total de 44.3 m2, ofrece un 69% de cobertura solar total de la demanda energética del edificio para agua caliente, un 9% más de lo que estipula la ordenanza solar municipal. Este es un cálculo de la media anual, ya que la potencia solar de la que se dispone en agosto ofrece un 83.4% de cobertura, frente al 46.1% del mes de enero. Los colectores se ubicaron sobre un terrado plano con una orientación Sur de 0º y una inclinación de 45º, que es la óptima para la obtención de agua caliente a lo largo de todo el año en la latitud de Barcelona.

El esquema de distribución es multiacumulación, es decir, dentro de una sala polivalente de la planta baja, usada como local comercial, se encuentra situado un acumulador central de 1000 litros, que alimenta el consumo de las viviendas, junto a otro de 300, que suministra el agua al local donde se encuentra. Simultáneamente, cada uno de las viviendas dispone de otro acumulador particular de 120 litros dentro de cada uno de los cuales un tubo en serpentín funciona como intercambiador de calor. Una resistencia eléctrica hace las veces de equipo auxiliar.

El equipo regulador, consistente en un dispositivo central conectado a los depósitos situados en cada vivienda, controla automáticamente el funcionamiento de todo el sistema, enviando equitativamente agua caliente hacia cada uno de los depósitos en función de la demanda. Otra de sus funciones es mantener un programa de seguridad que disipa la energía térmica de los captadores cuando todo el volumen de agua se encuentra a la temperatura deseada.

Gracias a esta instalación, que produce 30 MWh anuales, se evita el consumo de 5000 litros de gasóil en caldera convencional , que producirían 8,8 tm. de CO2, 24 Kg. de NOX y 19 kg. de SOX, de emisiones anuales al medioambiente.