Calentamiento de agua con energía solar: alternativas y beneficios

Realizar el calentamiento de agua con energía solar es el sistema de climatización más eficiente. Te mostramos como hacerlo y que beneficios tiene para tu empresa

Calentamiento de agua en la industria

El calentamiento de agua es un proceso muy común en diferentes sectores como industrial, comercial, recreativo y residencial. Este proceso se basa en la transferencia de calor al volumen de agua, por lo cual requiere una cantidad considerable de energía, y entre mayor sea el volumen a calentar, mayor será la energía requerida en el proceso.

Al ser un proceso altamente realizado en el mundo, con fines de confort o funcionalidad, el calentamiento de agua se ha realizado a través de diferentes mecanismos con el pasar de los años, y se han puesto en consideración nuevas tecnologías con el fin de que este proceso cumpla con diferentes características requeridas por los usuarios como la rapidez del calentamiento, el lograr temperaturas específicas, flexibilidad en el control de la temperatura, reducción del impacto ambiental, mejora en eficiencia energética, reducción de costos de operación, etc. Entre estos mecanismos comúnmente utilizados se encuentran dos muy importantes, la combustión de algún tipo de combustible como carbón, petróleo, gas natural, madera, entre otros, y el calentamiento a través de un mecanismo eléctrico como las resistencias.

Calentamiento de agua con energía solar

Los dos métodos mencionados anteriormente han brindado sus prestaciones a millones de personas en el mundo durante muchos años, ya que son métodos muy tradicionales. Sin embargo, la búsqueda de otras alternativas más eficientes ha hecho que otro tipo de alternativas no convencionales estén tomando más fuerza en los últimos años, y una de las que mejor resultados está generando es el calentamiento con energía solar. La energía proveniente del sol es una energía renovable, obtenida a partir del aprovechamiento de la radiación electromagnética que incide sobre la superficie de la Tierra, y ha sido aprovechada por el ser humano desde la antigüedad, mediante diferentes tecnologías que han ido evolucionando, debido a que es una fuente muy grande de energía y a que no genera un costo de producción, una vez se han obtenido las herramientas para captar esta energía.

Debido a que la energía requerida en el proceso de calentamiento es energía térmica, es decir, en forma de calor, la energía solar se ha utilizado de forma directa, ya que gran parte de la energía obtenida del sol es energía térmica también. Para obtener esta energía se han diseñado con los años diferentes tipos de colectores o captadores de esta radiación solar, para calentar directamente los volúmenes de agua, llegando a temperaturas bastante altas, incluso hasta punto de ebullición o evaporación con grandes concentradores solares como en granjas de producción de energía. A nivel comercial y residencial también se han utilizado colectores solares térmicos para la producción de agua caliente sanitaria para duchas y lavados, y para el calentamiento de piscinas o lugares de recreación, alcanzando temperaturas en estos casos de hasta 60°C.

Sin embargo, la energía solar utilizada en colectores solares o concentradores tiene ciertas características que pueden reducir las eficiencias en los procesos de calentamiento. En primer lugar, las condiciones ambientales son fundamentales en la temperatura que pueden alcanzar los colectores, no solo la radiación solar, sino también las bajas temperaturas del ambiente pueden generar grandes pérdidas en el sistema y en ciertas épocas del año la temperatura objetivo no puede ser alcanzada, por lo que la garantía de temperatura y de control de la misma se reduce considerablemente, y la variabilidad es más alta que con otros sistemas. En segundo lugar, la tecnología como tal de los colectores solares requiere que el lugar de instalación cuente con características de grandes espacios libres y de alta resistencia, ya que son pesados y robustos, además la instalación de estos sistemas requiere un cuidado especial de las redes hidráulicas, y su instalación puede ser costosa si es realizada por mano de obra calificada. En último lugar, el colector solar térmico no ha obtenido grandes desarrollos o cambios tecnológicos, por lo que su costo ha sido casi constante en los últimos años, y los concentradores solares solo son utilizados en grandes granjas de producción energética, ya que a nivel residencial o comercial resulta inviable un montaje de este tipo por condiciones de costo y condiciones físicas.

Paneles solares fotovoltaicos

Por otro lado, los paneles solares fotovoltaicos son otra tecnología de colección solar que ha tomado un gran auge en los últimos diez años. Debido a su mejora constante en los procesos de producción, los precios de los paneles solares fotovoltaicos llevan una tendencia a la baja que aún no se ha terminado de estabilizar, es decir, tienen potencial de ser aún más eficientes y económicos, y hoy son ya tecnología mucho más económica que los colectores solares térmicos, tanto en costo de inversión, como en el costo de instalación y de mantenimiento, debido a que es una tecnología robusta con pocos puntos de falla.

Calefaccion solar de agua

Los paneles solares fotovoltaicos utilizan unas celdas hechas de materiales semiconductores, las cuales generan una corriente eléctrica con la incidencia de la luz solar; la fotovoltaica no aprovecha la radiación como energía térmica directamente, sino que realiza una conversión energética y produce energía eléctrica, lo cual es menos eficiente para el calentamiento de agua si quisiéramos transformar nuevamente esa energía eléctrica en energía térmica. Sin embargo, existen equipos de calentamiento de agua que funcionan con energía eléctrica y que son altamente eficientes energéticamente: las bombas de calor, por lo cual, en los días que corren el sistema más eficiente que se puede tener para calentar un volumen de agua hasta 60°C es la bomba de calor, asistida por un sistema solar fotovoltaico. Este sistema tiene una dependencia mucho menor de las condiciones de temperatura ambiente, y genera una mayor flexibilidad en el uso energético, ya que la energía eléctrica no utilizada en el calentamiento puede utilizarse en otros equipos, o almacenarse en baterías, o incluso inyectarse a la red de distribución eléctrica. Además, los paneles solares fotovoltaicos son considerablemente más livianos que los colectores térmicos, por lo que su transporte, manipulación e instalación es menos exigente, y su vida útil supera los 20 años de trabajo. A nivel industrial, cuando se buscan temperaturas mayores a 60°C, la bomba de calor con energía solar fotovoltaica puede ser una buena opción para el pre calentamiento de los volúmenes de agua a alta eficiencia, y utilizar otros métodos para aumentar más su temperatura.

Paneles solares en Colombia

Como se presenta, existen diferentes tipos de calentadores de agua cuya fuente de energía es la energía solar. Cada uno de ellos está enfocado en utilizar una fuente de energía que es limpia y renovable, y que además es de costo cero. Dentro de estas tecnologías, cada una presenta sus ventajas y desventajas, pero desde una perspectiva global, la tecnología solar fotovoltaica se impone por encima de las demás, ya que su flexibilidad de trabajo, y las posibilidades de complementar otros sistemas como las bombas de calor, se perfilan como la opción más eficiente y de menor costo nivelado para los propósitos de calentamiento de agua.

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Santiago Valencia

Santiago Valencia

Ingeniero electromecánico
INGELCIA SAS