PANELES SOLARES TÉRMICOS. ¿CUÁL ELEGIMOS?

PANELES SOLARES TÉRMICOS. ¿CUÁL ELEGIMOS?

Somos conscientes, de que la energía solar térmica es un sistema eficiente para obtener agua caliente sanitaria, apoyo en sistemas de calefacción y climatización, piscinas etc. Pero si queremos realizar un diseño con el fin de obtener el máximo rendimiento posible, debemos conocer los pasos a seguir para elegir los paneles solares térmicos a emplear en cada instalación. Para ello, en este artículo, explicamos cómo interpretar las curvas características aportadas por los fabricantes, y así poder comparar, para llegar a la elección del panel solar térmico más adecuado.

El Rendimiento de los Paneles Solares Térmicos

Los paneles solares térmicos, deben  haber sido certificados por un laboratorio de ensayos homologado de acuerdo a la norma UNE-EN 12975-2:2006, obteniendo como resultado la curva de rendimiento energético. Generalmente, los laboratorios pueden aportar dos tipos de curvas. Una se denomina curva lineal (curva de primer orden), y la otra curva cuadrática (curva de segundo orden). Veremos a continuación, los dos tipos, ya que evalúan el comportamiento del captador solar.

La ecuación general del rendimiento de un colector, es la siguiente:

20366472_sLa ecuación matemática del rendimiento de un panel solar térmico

El rendimiento de los paneles solares térmicos, como vemos en la ecuación, es función de la diferencia de temperatura entre la temperatura media del colector y la temperatura exterior, la radiación solar y dos coeficientes K1 y K2.

Curva de Rendimiento Lineal de Paneles Solares Térmicos

La ecuación general, como hemos visto, está formada por dos términos, uno lineal, y otro cuadrático. Para obtener la curva lineal, se desprecia el término cuadrático, obteniendo lo siguiente:

Ecuación matemática del rendimiento lineal de un panel solar térmico

La forma de dicha curva, la podemos simplificar a la ecuación de una recta:

 η= ƞ0 – k1·X

Los datos aportados por las curvas de los fabricantes, y sobre los que pondremos toda nuestra atención, serán los siguientes:

  • ƞ0 = Factor óptico (Eficiencia máxima. Corte de la curva con el eje Y). Cuando el panel no pierde calor hacia el entorno, sólo son determinantes, para la eficiencia, las pérdidas ópticas. La diferencia entre la temperatura media del fluido caloportador y la temperatura ambiente es cero. La transparencia de la placa de vidrio y el grado de absorción de la capa selectiva determinan la eficiencia ƞ0. Por esta razón, se habla también de eficiencia óptica.
  • k1 = Coeficiente de pérdidas lineal (Pendiente de la recta)

Veamos dos ejemplos prácticos de un panel solar térmico con diferentes características y cómo influyen en el rendimiento del mismo:





Ejemplo Nº1

Imaginemos, que necesitamos comparar dos paneles solares térmicos con características distintas:

Panel Solar Térmico Nº1

Factor Óptico………………………………..ƞ0 = 0,76
Coeficiente de Pérdidas………………….k1 = 3,20 w/m2K

Panel SolarTérmico Nº2

Factor Óptico………………………………..ƞ0 = 0,79
Coeficiente de Pérdidas………………….k1 = 6,16 w/m2K

Veamos las curvas de rendimiento en el caso de un día soleado I=800 W/m2 para los dos paneles.

Gráfica Rendimientos Paneles Solares Térmicos números 1 y 2 Ejemplo 1
Eje X…………(Tm-Ta)                             Eje Y………….Rendimiento ƞ

Conclusiones:

  • La recta del panel número 1, tiene menos pendiente (Coeficiente de pérdidas menor)
  • El rendimiento del panel número 1, a medida que nos desplazamos a la derecha del eje X (mayor diferencia de temperatura entre la del panel y la del ambiente), es mucho mejor.





Ejemplo Nº2

Con las mismas características de los paneles descritos en el ejemplo anterior, veamos cómo se comportan con un día menos soleado I=400 W/m2

Gráfica Rendimientos Paneles Solares Térmicos números 1 y 2 Ejemplo 1
Eje X…………(Tm-Ta)                             Eje Y………….Rendimiento ƞ

Conclusiones:

  • El panel número 1, aporta rendimiento, incluso con temperaturas de trabajo altas, e insolación correspondiente a un día más nublado.
  • Fijaros, que el panel número 2 deja de aportar energía a partir de 50º aproximadamente.

Por lo tanto el rendimiento de un panel solar térmico depende:

  1. Del coeficiente de pérdidas, aportado por el fabricante (materiales de fabricación).
  2. De las condiciones climatológicas dadas por I y Ta
  3. De las condiciones de trabajo, dadas por Te20847426_s

Para unas condiciones de trabajo y un clima dados, debemos asegurarnos de que los paneles solares térmicos sean capaces de entregar energía. Así, evitaremos comentarios del tipo “esto no funciona, los paneles no calientan el agua, pensé que iba a ahorrar más..”
Se puede dar la circunstancia, de que un panel sea más económico y rentable para un clima dado, pero puede perder rentabilidad con respecto a otros modelos, para otros climas, con diferencias muy acentuadas. Por lo tanto, es importante conocer la climatología de la zona a la que estará sometido el panel, para elegir convenientemente. No es lo mismo elegir un panel solar térmico para Galicia, que uno para Andalucía.

Curva de Rendimiento Cuadrática de Paneles Solares Térmicos

Hasta ahora, hemos aprendido a interpretar las curvas de rendimiento lineales. No obstante, los fabricantes, generalmente, aportan en sus catálogos técnicos las curvas de rendimiento cuadráticas. Este tipo de curvas, se pueden considerar más exactas o con más resolución, siendo su interpretación similar a lo que ya hemos visto.

Representación de la curva cuadrática del rendimiento de un panel solar térmico

Esta gráfica, corresponde a una curva de rendimiento cuadrática, o de segundo orden, de un fabricante, con una radiación solar I de 800 W/m2. Como veis, es similar a la curva lineal, pero con más exactitud. La interpretación es idéntica a lo que ya hemos visto anteriormente. Se obtiene, con la ecuación que incluye el término cuadrático:

La ecuación matemática del rendimiento de un panel solar térmico

Finalmente, se muestra un ejemplo real de un panel solar térmico con datos aportados por el fabricante. En ellos, observamos los valores del factor óptico (ƞ0), k1 y k2.

Ejemplo de cacacterísticas técnicas de un panel solar térmico

Como última aportación, recordar, como es lógico, que para comparar dos o más modelos de paneles solares térmicos, las curvas aportadas deben ser del mismo tipo, ya que si no, podría llevarnos a obtener conclusiones erróneas.




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