Colectores solares, también llamados colectores solares termicos, están diseñados para recolectar calor de la luz solar. Esta tecnología se utiliza normalmente para calentar agua, aunque a veces para calentar aire o cocinar, y en algunas aplicaciones para generar energía. Este artículo ofrece orientación para elegir el colector adecuado para sus necesidades y analiza algunas de las mejores opciones disponibles en el mercado actual.
Índice del contenido
El crecimiento del mercado de colectores solares.
Una introducción a los colectores solares.
Colectores solares de placa plana
Colectores solares de tubos de vacío
Otros tipos de colectores solares
Reflexiones finales
El crecimiento del mercado de colectores solares.
El mercado de colectores solares térmicos está mostrando un crecimiento saludable durante el período hasta 2031, en gran parte debido a una creciente demanda de fuentes de energía alternativas y al aumento del precio del suministro de los proveedores de energía de la red nacional. El suministro de agua caliente para muchos es una necesidad, especialmente en países de clima frío, mientras que calentar piscinas es una opción práctica y rentable para el mercado de lujo.
Entre 2022 y 2031, la tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) se proyecta en 5.1% de un Valor en 2021 de 21.5 millones de dólares a una Valor en 2031 de 35.3 millones de dólares.
Cuando ese crecimiento se desglosa por tipo de colector solar, el misma investigacion muestra que la tecnología de tubos de vacío superará el crecimiento de los colectores de placa plana, mientras que otras tecnologías de colectores de agua y colectores de aire sin vidriar tendrán una participación menor y un crecimiento menor.
La cuota de mercado primario está impulsada por el uso residencial, seguido del uso comercial e industrial. Se espera que Asia Pacífico experimente la mayor demanda, especialmente China e India debido a su rápido crecimiento demográfico, su alta demanda de energía y el apoyo gubernamental a los sistemas de energía renovable.
Una introducción a los colectores solares.
Los colectores solares están diseñados para capturar el calor de los rayos del sol y transferirlo de la manera más eficiente posible a una aplicación de calefacción. Se utilizan con mayor frecuencia para calentar agua, para proporcionar agua caliente a una casa o para calentar una piscina. Dentro de los sistemas de calentamiento de agua residenciales, el agua calentada del colector solar se transfiere y se almacena en el calentador de agua principal para complementar el sistema de calentamiento de agua de la casa. En países con un suministro de energía inconsistente, el hogar aún puede producir agua caliente durante las horas del día y puede complementar el calentamiento del agua cuando la red principal está disponible.
Hay dos tipos principales:
- Colectores de placa plana que contienen una serie de tubos llenos de agua para calentar el agua utilizable directamente o para recolectar y transferir calor.
- Colectores de tubos de vacío que utilizan un medio colector de calor, contenido dentro de un tubo de vidrio lleno al vacío para mejorar la conductividad térmica y reducir la pérdida de calor.
Algunas consideraciones de selección simples son:
- Los colectores de tubos de vacío se consideran los mejores sistemas para climas más fríos debido a su eficiente captura de calor. Los colectores de placa plana son una opción más común para climas tropicales y subtropicales.
- Los colectores solares de tubo de vacío calientan el agua rápidamente, hasta alrededor de 200 grados Fahrenheit, mientras que los colectores de placa plana tardan más en calentarse, hasta un máximo de alrededor de 140 grados Fahrenheit.
- Los colectores de placa plana suelen ser más baratos que los colectores de tubos de vacío, aunque el coste adicional puede compensarse con una mayor eficiencia en la generación de calor.
La eficiencia de los diferentes colectores solares generalmente se mide con modelos matemáticos que utilizan una serie de factores, incluida la superficie, la temperatura ambiente y varios otros factores, como la reflectividad. Sin embargo, los factores principales se pueden resumir como la cantidad de absorción de calor, dada la energía solar disponible, para dar un porcentaje de eficiencia. Es deseable un rango del 60% al 80%.
Estos números no están fácilmente disponibles a través de los vendedores, pero un comprador puede solicitar la información. Otros factores de selección se basarán en la aplicación deseada, la ubicación/posición del colector y las condiciones típicas de luz solar. El usuario deberá medir el espacio disponible para decidir qué tamaño puede instalar una unidad y cuántas.
Tenga en cuenta que los colectores solares se diferencian de los paneles de células solares o paneles solares fotovoltaicos, que utilizan una serie de células fotovoltaicas (PV) que excitan los electrones. Estos electrones excitados luego pasan a través de un circuito para generar corriente continua que puede usarse directamente para alimentar dispositivos o almacenarse en baterías para su uso posterior.
Colectores solares de placa plana
Los colectores solares de placa plana son una opción muy común para los colectores solares térmicos, ya que su panel plano se puede instalar en tejados inclinados sin crear un perfil irregular.
Los colectores de placa plana se componen de:
- Un panel plano con una placa absorbente frontal, tintada de oscuro para una mejor absorción del calor.
- Una cubierta protectora transparente que permite que la luz del sol se filtre hasta la placa absorbente. Por lo general, no son reflectantes y pueden incorporar materiales especializados, como vidrio templado de soda-cal.
- Un sistema de circulación de tubos de cobre que permite que un fluido circule a través del panel para eliminar y absorber calor de la placa. En climas cálidos, este líquido suele ser agua, mientras que en climas fríos puede ser una mezcla anticongelante. Si se usa un líquido similar a un anticongelante en lugar de agua, el calor recolectado se transfiere al tanque de agua caliente para calentar el agua.
- Aislamiento alrededor del panel para reducir cualquier pérdida de calor.
Colectores solares de tubos de vacío
Colectores solares de tubos de vacío son los tipos de colectores solares térmicos más populares en todo el mundo. Estos colectores utilizan tubos de vidrio dispuestos en paralelo, con dos capas de tubo de vidrio, una dentro de la otra. Se crea un vacío entre los dos tubos de vidrio, lo que reduce la pérdida de calor. Dentro del tubo interior hay un medio absorbente que captura el calor para transferirlo al sistema de agua.
Los sistemas de tubos de vacío son muy eficientes para absorber y retener el calor de la energía solar y, en general, más eficientes que los colectores de placa plana.
Otros tipos de colectores solares
Colectores solares térmicos parabólicos
Los colectores parabólicos son colectores solares térmicos que utilizan un espejo de metal pulido dispuesto en forma de cubeta o plato para enfocar los rayos del sol directamente sobre un punto a calentar.
Colectores solares cilindro-parabólicos están curvados a lo largo de un plano para enfocar la energía solar en un tubo que corre a lo largo del centro del canal. El fluido dentro del tubo se calienta mediante rayos enfocados y luego se canaliza para usarlo como fuente de calor. En el ejemplo anterior, el vendedor fija el precio por metro cuadrado, entre 3 y 6 dólares por metro cuadrado, dependiendo de la cantidad solicitada.
Los cilindros parabólicos están fijos en su lugar, alineados con el sol en su punto más óptimo de luz solar y necesitan espacio longitudinal para el conjunto. Por lo general, no se compran para uso doméstico y, por lo general, tienen aplicaciones para granjas y otros usos comerciales.
Los colectores solares de plato parabólico, como su nombre lo indica, tienen forma de plato y utilizan una superficie de espejo pulida para enfocar el sol en un solo punto frente al plato. Por lo general, se utilizan para calentar agua y cocinar, como en el ejemplo anterior que muestra una tetera colocada en el punto focal del plato.
Para estos coleccionistas, la principal elección del comprador es el tamaño del plato parabólico; el ejemplo anterior muestra un plato de 1.5 m de diámetro y se vende por unos 23 dólares estadounidenses. Estos modelos se describen como cocinas solares de cocina, pero tendrían que colocarse donde reciban suficiente luz solar. Son lo suficientemente pequeños como para moverlos fácilmente y pueden ensamblarse rápidamente para uso ad hoc.
Los modelos más avanzados utilizan un plato con una base fija, pero con un sistema de seguimiento para rotar e inclinar el plato para seguir la trayectoria del sol. Estos modelos no son simples platos de cocción sino que recogen y canalizan el calor captado.
Colectores de agua y colectores de aire no vidriados.
Estos colectores solares utilizan un absorbente del mismo modo que los colectores de placa plana, pero sin cubierta de cristal. Son métodos simplificados para recolectar calor para agua o para canalizar aire caliente hacia un edificio residencial o comercial.
Reflexiones finales
Los colectores solares térmicos son una compra cada vez más popular para uso residencial y comercial. Estos sistemas son baratos de comprar e instalar y utilizan la fuente de energía renovable del sol, fácilmente disponible. Utilizando energía solar directamente de la luz solar, canalizan esa energía directamente para calentar agua, aire o incluso alimentos, o dirigen la energía a un medio de recolección de calor que luego se utiliza en sistemas de calefacción.
Para los usos más habituales de calentamiento de agua para uso doméstico, para baños, duchas y para calentar piscinas, las principales opciones son los colectores solares térmicos de placa plana o los colectores solares térmicos de tubos de vacío.
Como la tecnología de tubos de vacío utiliza un espacio de vacío para mejorar la captura térmica y reducir la pérdida de calor irradiado, se consideran más eficientes que los colectores de placa plana. Calientan más rápido, a una temperatura mayor y retienen ese calor de manera más eficiente. En comparación, cuestan más que los colectores de placa plana, pero esto puede calcularse como muy competitivo en dólares por unidad térmica.
Los compradores potenciales también querrán explorar otras opciones disponibles, como colectores solares parabólicos o colectores de aire simplificados, según sus necesidades. Para obtener más información sobre la amplia selección de colectores solares térmicos disponibles en el mercado, consulte la sala de exposición en línea en Chovm.com.
