La energía solar se puede utilizar para realizar todo tipo de trabajos en la casa, desde proporcionar electricidad para luces y electrodomésticos hasta calentar una piscina, un spa, una ducha o una habitación. Pero lo bien que funcione un sistema solar para usted dependerá de docenas de factores, incluido el lugar donde vive, su exposición al sol, su tarifa eléctrica, lo que paga por combustible para calefacción, su presupuesto y su compromiso de aprovechar la energía del sol. que sus proveedores actuales.
El corazón de cualquier sistema solar activo, independientemente de si proporciona electricidad o calor, es el colector (a veces llamado panel o módulo). Los sistemas pasivos dependen de fuerzas naturales para operar, como el movimiento del calor de frío a caliente y el hecho de que los fluidos calientes suben. Por el contrario, un sistema activo requiere otros equipos, como ventiladores, bombas e inversores, para utilizar la energía que captura del sol.
TIPOS COMUNES DE COLECCIONISTAS
Básicamente, existen dos tipos de colectores solares, eléctricos (los que convierten los rayos del sol en electricidad) y térmicos (los que los convierten en calor). Ambos se encuentran típicamente en los techos, aunque las matrices también pueden estar montadas en el suelo o en un poste.
Paneles eléctricos solares (a veces denominados módulos fotovoltaicos o fotovoltaicos) se componen típicamente de obleas de silicona del tamaño de células solares, cableadas y ensambladas en un panel o módulo. A menudo tienen un tinte azul o verde, pero también pueden ser negros. Los tipos más comunes de colectores solares eléctricos residenciales son:
• Módulos fotovoltaicos cristalinos
comprenden la gran mayoría de los colectores solares eléctricos del mercado. Se fabrican cortando lingotes de cristal de silicio artificiales, o panes, en obleas, cada una con un electrón positivo y negativo. Las obleas se conectan entre sí para formar módulos y los módulos se conectan entre sí para formar matrices. Cuando las obleas son golpeadas por la luz solar, una corriente eléctrica corre desde los contactos frontales a los contactos traseros, distribuyendo la carga de un módulo a otro.
• Módulos y laminados de película fina se fabrican depositando varios materiales semiconductores en capas muy delgadas sobre varios sustratos, incluido el vidrio y los soportes flexibles. Ellos también producen electricidad. Si el material semiconductor está protegido por vidrio, los colectores solares de película delgada se denominan módulos. Cuando el material semiconductor tiene una cubierta protectora flexible, se denominan laminados.
Sin embargo, los laminados y módulos de película delgada representan una pequeña fracción de las ventas totales de módulos solares, en parte debido al hecho de que requieren hasta cuatro veces más espacio en el techo para producir la misma producción de kW-h / año. La aplicación residencial que ha atraído el mayor interés para la fotovoltaica de película delgada es en techos de metal con juntas verticales (entre las juntas verticales) y como tejas solares.
Colectores solares térmicos se utilizan para aplicaciones de calefacción, generalmente son más voluminosas y se destacan un poco más del techo. Sin embargo, hay muchas excepciones. Algunos colectores térmicos parecen cajas grandes y planas o tienen tanques cilíndricos adjuntos. Otros consisten en una serie de grandes tubos de vidrio. Los tipos más comunes de colectores solares térmicos incluyen:
• Colectores térmicos de placa plana, diseñados para calefacción, son típicamente recintos rectangulares de 4 ″ - a 5 ″ de espesor con cubiertas de vidrio en la parte superior. Dentro del recinto hay una lámina absorbente ennegrecida con pasajes integrales a través de los cuales fluye un líquido para alejar el calor del sol. El líquido calentado se puede utilizar luego para agua doméstica o para calefacción de espacios. La tubería viaja a través del recinto del colector, por lo que se puede conectar a colectores adicionales, así como a la red de suministro y retorno. El líquido que circula por el colector suele ser agua o anticongelante (glicol), o una combinación de ambos.
• Colectores de tubos de vacío, un tipo más nuevo de colector térmico, está hecho de una fila de tubos de vacío, cada uno con su propia placa absorbente y tubería. El líquido elimina el calor de la placa absorbente, al igual que lo hace con un colector térmico convencional. El uso de colectores de tubo de vacío ha aumentado en los últimos años, pero todavía representan un pequeño porcentaje del mercado actual.
• Colectores térmicos sin vidriar se extruyen típicamente a partir de un polímero negro e incluyen una serie de tubos a través de los cuales se puede bombear el líquido a calentar. Los colectores térmicos no vidriados son adecuados para aplicaciones de baja temperatura, como las que se utilizan para calentar piscinas y spas.
• Colectores de aire caliente tienden a ser más grandes que los colectores que calientan el líquido, a veces cubren una pared exterior completa de un edificio. En consecuencia, se utilizan con mayor frecuencia en aplicaciones comerciales. Algunos colectores de aire caliente, también llamados colectores "refrigerados por aire", están acristalados. Estos colectores se utilizan para calentar espacios. No hay mucho que pueda salir mal con ellos, porque la congelación y el sobrecalentamiento no son problemas.
CÓMO FUNCIONAN LOS SISTEMAS SOLARES
Los colectores solares eléctricos convierten la radiación solar directamente en electricidad, que puede usarse inmediatamente, almacenarse en baterías o enviarse a la red eléctrica. En este último caso, el propietario recibe un crédito por lo que se produce, lo que reduce su factura de electricidad. En efecto, la empresa de servicios públicos sirve como almacenamiento de electricidad que se produce durante los períodos del día en que no la necesita. La red también está ahí como respaldo para los períodos nublados, cuando no se produce mucha electricidad solar.
Los colectores térmicos convierten la energía solar en calor. La radiación incide en la placa absorbente y el líquido o el aire extraen el calor. Deben tomarse medidas para hacer frente al sobrecalentamiento de los sistemas refrigerados por líquido, cuando no hay demanda de calor. Si se usa agua, se deben tomar las medidas necesarias para la congelación. El calor puede usarse inmediatamente o almacenarse para uso posterior. En los sistemas de calefacción solar de agua caliente, un tanque almacena el agua caliente. En el caso de las piscinas, la piscina actúa como tanque de almacenamiento.
En la calefacción solar de espacios, el calor puede almacenarse en grandes tanques de agua o en algún tipo de mampostería, incluidos contenedores llenos de piedra. El aire calentado se puede distribuir a varias habitaciones mediante conductos o tuberías de la misma manera que los sistemas de calefacción convencionales.
MEJOR RENTABILIDAD DE LA INVERSIÓN
Varios incentivos federales y estatales pueden estar disponibles para los propietarios que deseen instalar un sistema solar. Puede averiguar qué hay disponible en su área en la Base de datos de incentivos estatales para energías renovables y eficiencia (DSIRE).
En general, las aplicaciones de calentamiento de agua caliente sanitaria y calentamiento de piscinas tienen las amortizaciones más cortas (de 5 a 7 años) y requieren las inversiones más pequeñas (de $ 3,000 a $ 10,000 antes de los incentivos). Las instalaciones cuestan menos en climas donde las temperaturas bajo cero no son un problema. Las instalaciones de electricidad solar que satisfarían una parte significativa de sus necesidades eléctricas requieren inversiones mucho mayores, aunque los costos de los componentes se han reducido en los últimos años. Si se hace durante la construcción, los costos son significativamente más bajos.
Los programas de arrendamiento, si están disponibles en su área, también reducen drásticamente el costo de instalación de un sistema. La calefacción solar de espacios también requiere una gran inversión, a menos que simplemente desee calentar una o dos habitaciones en el lado sur de su casa.
Independientemente del tipo de sistema solar que esté contemplando, comience a conservar energía ahora. ¡Cuesta mucho menos apagar las luces, tomar duchas más cortas y aislar el ático y las paredes que instalar una serie de colectores solares!
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Nota del autor: Además de ser un colaborador frecuente de BobVila.com, Joe Provey es coautor, con Everett M. Barber, de Convert Your Home To Solar Energy (The Taunton Press, 2010)