Agua tibia en clima ardiente

El empleo de calentadores solares contribuiría al ahorro energético. Se estima que un seis por ciento de la energía eléctrica en Cuba se utiliza en el calentamiento de agua Conexión mundial

Autor:

Juventud Rebelde

Los calentadores de tubos al vacío se cuentan entre los más difundidos en el mundo, junto a los planos y los integrados o compactos. El suministro de agua caliente es un servicio energético que se requiere tanto en el hogar como en algunas industrias e instalaciones sociales y recreativas. A pesar de que la ubicación geográfica de nuestro país nos garantiza condiciones veraniegas casi todo el año, es común el hábito de calentar el agua para el aseo personal.

Se estima que un seis por ciento de la energía eléctrica que se genera anualmente en el país lo emplea la población en el calentamiento de agua. Este consumo de electricidad, o directamente de combustible, implica un gasto económico y la emisión de contaminantes a la atmósfera.

Sin embargo, se puede calentar suficiente agua mediante los calentadores solares. Los diseños más difundidos son los planos, los integrados o compactos y los de tubos al vacío.

Un calentador solar es una tecnología energética renovable que capta la energía de la radiación solar y la transforma en energía térmica, la cual es transferida al agua para elevar su temperatura.

Los sistemas de calentamiento de agua que aprovechan la energía radiante del Sol constituyen una de las aplicaciones más generalizadas de las tecnologías energéticas renovables, debido a su fácil introducción y a su aporte al ahorro de energía. Estos sistemas tienen como elementos comunes el área de captación de la energía solar, el tanque termo-acumulador, donde se almacena el agua caliente, y tuberías para la circulación del líquido.

Empleo en el mundo

De acuerdo con la Agencia Internacional de la Energía, la potencia solar térmica en operación a finales del año 2006 en el mundo ascendió a 127 Gigawatt térmico (GWt), la cual para ser aprovechada útilmente requiere de una superficie de captación de unos 182 millones de metros cuadrados. Aproximadamente el 80 por ciento de esa cifra corresponde a calentadores solares planos y de tubos al vacío, mientras que alrededor del 19 por ciento son calentadores fabricados de material plástico sin cubierta de vidrio.

La República Popular China encabeza la lista de países con mayor potencia térmica instalada a partir de calentadores solares. Sus más cercanos seguidores son Estados Unidos de América y Turquía. Al calcular la potencia térmica por cada mil habitantes, Chipre ocupa la primera posición, seguido de Israel y Austria.

La entrega anual de energía de los calentadores solares instalados en el mundo al final de 2006 fue estimada en 77 000 GWh [un Gigawatt-hora (GWh) equivale a un millón de kilowatt-hora], con lo que se evitó enviar a la atmósfera unas 34 millones de toneladas de dióxido de carbono (CO2).

Primeros modelos en Cuba

El primer anuncio escrito en lengua española sobre una tecnología comercial para el aprovechamiento de la energía solar publicado en un medio de difusión masiva, correspondió a un calentador solar y se realizó en un periódico cubano de la década de 1930. Los calentadores solares introducidos en aquella época en Cuba procedían fundamentalmente de Estados Unidos, y su elevado costo motivó que solo estuviesen al alcance de las clases económicamente más favorecidas del país.

En la década de los años 60 del pasado siglo comienza a formarse el capital humano que después desarrollaría múltiples aplicaciones de las tecnologías energéticas renovables en nuestro país. En 1978 se creó un polígono para evaluar calentadores solares y en 1987 se aprobó la Norma Cubana para la instalación de estos equipos.

En ese período se desarrollaron los primeros modelos adaptados a las condiciones de nuestro clima y en 1979 se obtuvo la patente cubana de un calentador solar compacto. Entre 1982 y 1991 se construyeron e instalaron más de 13 000 sistemas de calentamiento de agua con energía solar en círculos infantiles y otras entidades sociales. Estos sistemas salieron de servicio por problemas tecnológicos y de mantenimiento.

De 1992 a 2006 se instalaron alrededor de 4 000 calentadores planos y compactos, muchos de estos importados, y hubo esfuerzos para construirlos en el país. En esa misma etapa las empresas ECOSOL y RENSOL desarrollaron, construyeron y evaluaron diferentes modelos de calentadores solares planos y compactos.

Como parte de la Revolución Energética se adquirieron calentadores solares de tubos al vacío en la República Popular China para realizar una prueba piloto.

Estos equipos también están disponibles para su adquisición en establecimientos de la red de tiendas en divisa. En julio de 2007 comenzó la instalación y evaluación de estos calentadores, con la participación del Grupo RC del SIME, ECOSOL de COPEXTEL, la Unión Eléctrica, CUBAENERGÍA y CUBASOLAR. Se estima que en el año 2008 había instalados en el país unos 8 000 calentadores solares, mediante los cuales se logran notables ahorros energéticos. El 85 por ciento de estos equipos están instalados en el sector hotelero del turismo.

Tubos al vacío

En el calentador de tubos al vacío la superficie que capta y absorbe la energía solar es la de los mismos tubos. Estos se fabrican de un vidrio de características específicas y se componen de dos tubos concéntricos con un extremo abierto por donde entra y sale el agua del tanque termo-acumulador.

Si miramos el tubo de frente al extremo abierto se aprecian los dos tubos concéntricos, uno interior por donde circula el agua y otro exterior. El espacio que queda entre ambos está al vacío. Sobre la superficie del tubo interior se deposita una película de color azul oscuro, hecha de nitrato de aluminio y conocida como superficie selectiva, que intensifica la absorción de la radiación solar. Gracias al vacío existente entre los tubos, la energía solar captada se transmite al agua casi sin pérdidas, por lo que estos calentadores son muy eficientes.

La circulación termosifónica es el principio en que se basa el funcionamiento de los calentadores solares planos y de tubos al vacío y se debe a la acción térmica y gravitacional sobre el agua. A medida que el agua se calienta disminuye su densidad y se hace más ligera. El agua más fría que está en el tanque termo-acumulador fluye, debido a la acción de la fuerza de gravedad, hacia el extremo más bajo de los tubos e impulsa al agua caliente hacia arriba hasta depositarla en el tanque termo-acumulador. Esta acción tiene carácter cíclico mientras incida la radiación solar.

El agua que está a menos temperatura es más densa y circula del tanque hacia el tubo. En el tubo, bajo la acción de la radiación solar, el agua se calienta y entonces es más ligera y fluye hacia el tanque. De este modo debido a la acción conjunta de la radiación solar y la fuerza de gravedad, se produce una circulación natural del agua entre el tanque termo-acumulador y los tubos.

El montaje del calentador solar de tubos al vacío comienza con el ensamblaje de la estructura soporte y la fijación del tanque termo-acumulador. Los tubos se insertan formando un ángulo respecto a la superficie horizontal, en orificios practicados en el tanque, y quedan ajustados en este gracias a juntas de goma que logran la hermeticidad total de la conexión. Estos equipos tienen una vida útil estimada de unos 15 años.

Un calentador solar de tubos al vacío que posea un área de captación de 1,2 metros cuadrados y un tanque termo-acumulador de 90 litros de capacidad, permite entregar diariamente como promedio, 130 litros de agua a 45 grados Celsius. Esta cantidad cubre las necesidades diarias de agua caliente de una familia de cuatro integrantes. Se estima que considerando el estado técnico de las viviendas y la estabilidad del servicio de agua, un millón de familias cubanas podrían recibir el servicio de agua caliente empleando calentadores solares.

Ello repercutiría de un modo apreciable en el pico eléctrico nocturno, al disminuir la demanda máxima en unos 600 MW con el consiguiente ahorro de combustible y un positivo impacto ambiental.

El autor es especialista del Grupo de Divulgación y Educación Energética de CUBAENERGÍA

Conexión mundial CALENTADOR SOLAR A TRAVÉS DEL VIDRIO DE VENTANAS. Un sofisticado y económico método para convertir el vidrio ordinario en un concentrador solar de tecnología avanzada creó con resultados positivos un grupo de ingenieros del Instituto de Tecnología de Massachussets.Marc Baldo, Michael Currie, Jon Mapel, Timothy Heidel y Shalom Goffri recubrieron paneles de vidrio con capas de dos o más tintes captadores de luz.El vidrio de las ventanas al que se aplica un recubrimiento de pintura o barniz, recoge y encauza los fotones evitando así que estos se pierdan. Los tintes absorben la luz entrante y reemiten la energía hacia dentro del cristal, de esta forma se conduce la luz hacia las células solares a lo largo de los bordes de los paneles.Debido a que los materiales usados son baratos y relativamente fáciles de introducir a escala industrial, y factibles de agregar a los paneles solares existentes, los investigadores opinan que la tecnología podría estar disponible comercialmente en el plazo de tres años.En un futuro un edificio de oficinas pudiera obtener energía mediante sus ventanas tintadas, como a través de sus tejados. (Ohílda Cabrera)

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