Ventajas del uso de energía solar térmica en redes de climatización

El desarrollo de la tecnología solar de concentración se ha visto impulsado durante los últimos años por el aumento de plantas de generación eléctrica termosolares pero a pesar de este desarrollo, el aprovechamiento de esta energía solar de concentración para uso en aplicaciones en aplicaciones térmicas y en particular, su aplicación en redes de climatización es prácticamente nula a pesar de su potencial de desarrollo en determinadas zonas de nuestro país.

El informe del IDAE titulado “Análisis de potencial y oportunidades de integración de energía solar térmica en redes de climatización” incluye un caso de referencia de “Energía solar de concentración en una red de calor y frío en Jaén” con un sistema centralizado diseñado para abastecer la demanda de (ACS y calefacción) y de frío de edificios, mediante calderas de biomasa y máquinas de refrigeración por absorción.

Tal y como se desvela en el documento, los colectores solares de concentración son tecnologías que se han desarrollado de forma reciente en España, sobre todo en el ámbito de la generación de electricidad. Su uso directo en aplicaciones térmicas supondría un mayor aprovechamiento de la energía captada ya que los captadores podrían trabajar a menores temperaturas que en el caso de generación de electricidad, lo que daría lugar a mejores rendimientos de generación y, además, se evitarían las pérdidas asociadas a la producción de electricidad, pérdidas mecánicas en la turbina y pérdidas eléctricas.

En este artículo, comentaremos las principales ventajas del uso de colectores solares en aplicaciones térmicas dejando para un artículo posterior las barreras o dificultades más habituales que presentan este tipo de instalaciones solares térmicas.

Ventajas del uso de colectores solares de concentración en aplicaciones térmicas

Existen numerosos factores que hacen del uso de la energía solar de concentración una opción atractiva para su implementación en usos térmicos:

• La utilización de colectores solares de concentración supone el aprovechamiento de una energía limpia y gratuita. La evolución esperada de precios de combustibles convencionales e incluso de la biomasa indica que la rentabilidad de las instalaciones solares crecerá con el tiempo de forma significativa.
• Suponen un beneficio medioambiental que implica una disminución de emisiones de CO₂, no emisión de humos ni olores, mayor independencia del suministro energético externo y mejora de la calificación energética en el caso de edificación. La incorporación de una instalación solar a una red de climatización existente puede suponer una mejora de la calificación energética de cada edificio abastecido, que dependerá de la fuente de energía convencional empleada y de la fracción solar abastecida.
• Las redes de calefacción y refrigeración requieren, en la gran mayoría de los casos, alejar los puntos de generación de humos, ruidos, emisiones y otros contaminantes de los centros urbanos. El uso de tecnologías solares de concentración en estas redes permite el acercamiento o incluso la integración de las centrales de generación en entornos urbanos. En un escenario en el que las ciudades compiten por implementar ambiciosos planes de reducción de emisiones y mejora de la calidad del aire en sus centros urbanos, las redes de climatización solares son una opción que sin duda sería necesario tener en cuenta.
• Los colectores solares de concentración pueden alcanzar temperaturas de trabajo muy superiores a las alcanzadas por los colectores solares de baja temperatura (250 ºC frente a 90 ºC) y, por tanto, pueden ser utilizados de forma eficiente durante todo el año en procesos industriales y en redes de climatización.
• En cuanto a generación de frío se refiere, los colectores solares de concentración son los únicos que pueden alimentar máquinas de absorción de doble efecto, que disponen de mejores rendimientos (EERs del orden de 1,2 frente a 0,6) que las máquinas de absorción de simple efecto empleadas habitualmente junto con captadores solares de baja temperatura.
• Las instalaciones solares no son invasivas, solo requieren de espacio para su implementación. No requieren interrumpir los procesos productivos o la parada en la producción de los sistemas de generación en redes de climatización, como sería el caso de otras medidas de mejora de la eficiencia energética que pudiesen implementarse. Son instalaciones cuyas configuraciones se pueden combinar y adaptar de múltiples formas a los sistemas de generación existentes sin distorsionar ni perturbar la producción energética convencional.
•  A pesar de ser tecnologías que todavía pueden optimizar mucho sus costes de fabricación, el desarrollo de las tecnologías de concentración para aplicaciones eléctricas ha supuesto una disminución en los costes de producción, que eran tradicionalmente elevados.
• Los colectores de concentración que incorporan seguimiento presentan una ventaja técnica significativa en su uso con respecto a los captadores solares planos, de vacío o de cualquiera que disponga de una posición fija respecto al Sol, ya que éstos pueden desorientarse respecto a éste en caso de necesidad y evitar el crítico problema de sobrecalentamiento que siempre ha supuesto un gran perjuicio en el funcionamiento de las instalaciones solares.
• En algunos casos, pueden necesitar menores superficies disponibles para su implementación que en el caso de las instalaciones de baja temperatura. En muchas ocasiones los colectores solares de concentración se ubican con el eje principal orientado en dirección Norte-Sur de manera que hacen un seguimiento del Sol de Este a Oeste. Los colectores o filas de ellos se ubican de forma paralela con orientación Norte-Sur, de manera que las sombras que se proyectan entre ellos son mínimas. De esta manera se minimiza la necesidad de prever elevadas separaciones entre filas de colectores para evitar sombras, como ocurre con los captadores planos de baja temperatura que se ubican en filas paralelas sobre ejes de orientación Este-Oeste, de forma que las filas ubicadas más al Sur proyectan sombras sobre las filas ubicadas al Norte de éstos.
• En el caso de instalaciones solares de concentración en redes de climatización, los requisitos de rentabilidad exigidos a las inversiones son menores que en el caso de procesos industriales. Las redes de climatización suelen ser proyectos donde el periodo de explotación se establece a largo plazo y donde el consumo de energía es estable y está garantizado en el tiempo. Las redes suelen abastecer a un determinado número de edificios de diferentes tipologías edificatorias (residenciales, oficinas, hospitales, etc.) que difícilmente dejarán de demandar energía de forma simultánea durante todo el periodo de explotación. Por lo tanto, el riesgo asociado a este tipo de proyectos es bajo.

Fuente: IDAE (Instituto para la Diversificación y el Ahorro) / Imagen portada: Agencia andaluza de la energía