Descripció

L'energia solar tèrmica consisteix en l'aprofitament directe, en forma d'escalfament o energia calorífica, de la radiació solar incident. Una instal·lació solar tèrmica està formada bàsicament per un camp de col·lectors solars, un conjunt de canonades aïllades tèrmicament i un dispositiu acumulador d’aigua.

	El fluid escalfat pels captadors solars suministra l'energia necessaria per escalfar l'acumulador solar on consumirem l'energia solar segons les nostres necessitats. 1- Captador solar tèrmic 2- Acumulador d'aigua 3- Energia auxiliar (caldera) 4- Regulació solar 5- Punts de consum (aigua calenta)

Aplicacions

Aigua calenta sanitària

La producció d'aigua calenta sanitària és l'aplicació de l'energia solar tèrmica més comuna, donada la seva bona rendibilitat. En tractar-se d'un consum regular al llarg de l'any i a una temperatura mitjana d'entre 38ºC i 40ºC, la producció d'ACS (aigua calenta sanitària) és perfectament compatible amb l'aprofitament de la radiació solar. Normalment les instal·lacions no es dimensionen per a resoldre el 100% de les necessitats d’aigua calenta , ja que la superfície exigida per a cobrir aquestes necessitats a l’hivern, quan menys radiació hi ha, donaria lloc a la construcció de grans centrals difícilment amortitzables. El més comú, per tant, és combinar la instal·lació solar amb un sistema de escalfament convencional (de gas, elèctric, etc) de forma que el dispositiu solar resol un part del consum d0energia (fracció solar) i la resta utilitza el sistema convencional.

Calefacció

La calefacció d’un local o habitatge es pot fer mitjançant la introducció d’aire calenta al seu interior o bé mitjançant elements calefactors per dins dels quals circula aigua.
De la mateixa manera l’aprofitament de la radiació solar per a la calefacció es pot realitzar mitjançant captadors d’aire o d’aigua. Tanmateix, la calefacció d´un habitatge amb energia solar presenta unes peculiaritats que fan que, tot i ser tècnicament possible, requereix d´un anàlisi més complex que l´aplicació per produir aigua calenta sanitària.
En primer lloc l´estacionalitat de la demanda (centralitzada exclusivament en els mesos d´hivern) pot provocar una utilització anual baixa del sistema solar. Aquesta característica es pot minimitzar dimensionant la instal·lació per tal de cobrir només una petita part de la calefacció (15-25%) i dedicant el sistema durant la resta de l´any a la producció d´aigua calenta sanitària. La resta de necessitats per a calefacció les proporciona el sistema convencional de suport. Una instal·lació més adaptada seria la que combinés la calefacció a l´hivern, l´escalfament del vas d´una piscina a l´estiu i la producció d´aigua calenta sanitària durant tot l´any.
L´equip solar es dimensiona sempre tenint en compte unes necessitats energètiques mitjanes, es a dir, les puntes de demanda s´hauran de cobrir amb un sistema de suport convencional.
Com que els captadors solars, utilitzats en la majoria de les instal·lacions de calefacció, treballen a temperatures baixes, no és adequat utilitzar radiadors convencionals, ja que necessiten aigua a 80-90ºC per al seu funcionament, mentre que els captadors solars plans treballen amb un rendiment acceptable produint aigua calenta a 50ºC. Per això cal fer servir altres sistemes de calefacció com:

- Terra radiant: circulació d’aigua per unes canonades situades sota el paviment del local o habitatge . S´utilitza principalment en obra nova o rehabilitacions integrals on calgui substituir o modificar els paviments.

- Radiadors sobredimensionats: on la superfície del radiador es molt més gran que la dels radiadors convencionals per poder cedir la mateixa calor amb un cabal d’aigua a temperatura inferior que els convencionals. Són molt adients en espais de serveis amb amplis passadissos, corredors, escales, etc.

- Convectors forçats "Fan-coils" o ventiloconvectors: estan formats per un grup de tubs per on circula l’aigua i que és travessat per un corrent d’aire que s´escalfa i es distribueix a l’ambient. Són molt adients per a espais d´ús intermitent com ara oficines.

Escalfament de pisicines

La majoria de piscines descobertes s’utilitzen durant uns pocs mesos a l’any a causa, principalment, del refredament de l’aigua. A principis de la temporada estival i al final la temperatura de l’aigua de la piscina és massa baixa per poder-ne gaudir.

Una forma eficient, neta i econòmica descalfar l’aigua de les piscines per assolir temperatures agradables és mitjançant l’energia solar. Amb la utilització de captadors senzills es pot aconseguir augmentar la temperatura de l’aigua fins als 23°-28°C (rang de confort).

Les intal·lacions de climatització de piscines amb energia solar utilitzen una tecnologia força simple i comprovada en multitud d’instal·lacions escampades per tot Europa. La gran fiabilitat i durabilitat d’aquests sistemes, la quasi nul·la necessitat de manteniment i el fet que aprofitin una font energètica gratuïta són les raons que fan que sigui un sector en fort creixement.

El fet que les temperatures de treball siguin baixes i l’època de l’any d’ús molt favorable facin possible que els captadors solars emprats en l’escalfament de piscines siguin el model més senzill del mercat: els captador amb absorbidor de materials plàstics no vidriats.

Un sistema dormat per uns captadors de plàstic (polipropilè, cautxú, etc.) que permeten el pas pel seu interior de l’aigua de la piscina, intercalats en el circuit dels filtres de depuració i algunes vàlcules de regulació, aconsegueix augmentar la temperatura fins a l’òptima confortable.

D’altra banda, cal remarcar que RITE (Reglament d’instal·lacions tèrmiques als edificis), la referència de RD 1751/1998 a tot l’Estat indica textualment:

ITE 10.2.1
El consum d’energies convencionals per a l’escalfament de piscines està permès només quan estiguin ubicades en locals tancats. Queda prohibit l’escalfament directe de l’aigua d’una piscina descoberta a partir d’una caldera.

Refrigeració

La refrigeració presenta la màxima demanda d’energia en les èpoques de l’any amb més radiació solar, fins i tot en les hores que més energia es rep.

Aquestes instal·lacions troben la màximarendibilitat en funcionament reversible, refrigeració a l’estiu i calefacció a l’hivern.

Mitjançant una màquina d’absorció es pot produir fred a partir de calor. Aquesta tecnologia es basa en la combinació de fluïts miscibles entre sí a una temperatura i no miscibles a altra. D’aquesta manera s’aconsegueix que per un costat l’energia solar evapori un dels líquids, metre que per l’altre costat dels sistema, que està més fred, el líquid es torni a liquar i dissoldre amb el seu portador.

Aquest mecanisme és l’essencial de condensar i evaporar que utilitzen les màquines estàndards de refrigeració, encara que aquestes utilitzen l’electricitat en comptes de l’energia solar.

Tanmateix encara que la refrigeració solar és possible, es necessita una temperatura superior als 80ºC per aconseguir el procés, per tant s’ha de disposar de captadors solars específics que permetin assolir aquestes temperatures. Normalment els captadors utilitzats són els de tub de buit o els CPC, on uns reflectors cilindroparabòlics concentren la radiació solar sobre l´absorbidor.

Actualitat de l' E.S.T. a Catalunya

S’estima que, a finals de l’any 2006, la superfície instal·lada d’energia solar tèrmica en servei a Catalunya de 120.000 m2 de captadors tèrmics.

Darrerament s’ha experimentat un gran creixement de l’energia solar tèrmica, en gran part gràcies al fenomen d’alta replicabilitat de les ordenances solars.

Des de l’any 1999 en que van ser aprovades les dues primeres ordenances a Barcelona i Sant Joan Despí, molts altres municipis han seguit el seu exemple. A finals de 2006, s’ha arribat a 55 ordenances en vigor a Catalunya que cobreixen més d’un 60% de la població catalana. Aquest exemple ha estat seguit també per altres ciutats com Madrid o Sevilla i ha despertat molt interès arreu del món on ja hi han exemples semblants a Itàlia i Austràlia.

Aquest gran ressò ha fet sorgir noves iniciatives més ambicioses com el Código Técnico de la Edificación, que obliga als edificis de nova construcció que tinguin una demanda d’aigua calenta sanitària i depenent de la zona climàtica on es troben, que incorporin una instal·lació solar tèrmica per cobrir part de les seves necessitats. D’altra banda, la Generalitat de Catalunya ha publicat el decret que regula l’adopció de criteris d’ecoeficiència en els edificis on s’inclouen objectius més ambiciosos en relació a l’energia solar tèrmica.

La situació actual del mercat es caracteritza per un augment de l’activitat, tant pel que fa al nombre d’instal·lacions realitzades com al nombre d’empreses del sector. Les estimacions realitzades situen les vendes en uns 25.000 m2 per any de captadors solars tèrmics.

El futur de l' E.S.T. a Catalunya

El Pla de l’energia de Catalunya 2006-2015 preveu que l’energia solar tèrmica arribi als 1250.000 m2, l’any 2015.

El sector domèstic és un dels principals receptors d’aquest tipus d’instal·lacions. En el període 2005-2015 es preveu que es construeixin prop de 500.000 habitatges de primera residència. Aplicant els criteris d’obligatorietat sobre la nova construcció d’habitatges residencials, s’estima que per l’any 2015 s’hagin instal·lat 850.000 m2 de noves instal·lacions d’energia solar tèrmica. Principalment deguts a la implantació del Código Técnico de la Edificación, les ordenances solars ja existents i a la major exigència del Decret d’Ecoeficiència en edificis. També, és d’esperar que el ressò i replicabilitat de les ordenances continuï en els propers anys, implantant-se noves ordenances que contribuiran a incrementar la superfície solar tèrmica en el sector domèstic l’any 2015. A més es promouran aquestes instal·lacions en el parc d’habitatges existent.

El sector terciari representa també una important contribució, sobretot pel que fa al consum d’aigua calenta sanitària en el sector hoteler, centres sanitaris i centres esportius. Per tant es preveu que el sector aprofiti la seva potencialitat, aconseguint elevar el parc en 280.000 m2 per l’any 2015.

D’altra banda, davant del creixent desenvolupament de noves tecnologies com ara els col·lectors de buit, es preveu que el sector industrial comenci a incorporar aquesta font energètica. Tanmateix, els estrictes criteris econòmics d’aquest sector porten a preveure una feble penetració, de forma que l’any 2015 s’assoleixi una superfície al voltant dels 30.000 m2.