Sistemas de energía solar 101

Foto: FAFCO

La energía solar se puede utilizar para hacer todo tipo de trabajo en la casa, desde proporcionar electricidad para luces y electrodomésticos hasta calentar una piscina, spa, ducha o habitación. Pero qué tan bien funciona un sistema solar para usted dependerá de docenas de factores, incluso donde vive, su exposición al sol, su tarifa eléctrica, lo que paga por el combustible de calefacción, su presupuesto y su compromiso de aprovechar la energía del sol más bien que tus proveedores actuales.

El corazón de cualquier sistema solar activo, independientemente de si está proporcionando electricidad o calor, es el colector (a veces llamado panel o módulo). Los sistemas pasivos dependen de las fuerzas naturales para operar, como el movimiento del calor del frío al calor y el hecho de que los fluidos calientes aumentan. Por el contrario, un sistema activo requiere que otros equipos, como sopladores, bombas e inversores, usen la energía que captura del sol.

Tipos comunes de coleccionistas
Esencialmente hay dos tipos de colectores solares, eléctricos (aquellos que convierten los rayos del sol en electricidad) y térmicos (aquellos que lo convierten en calor). Ambos se encuentran típicamente en los techos, aunque las matrices también pueden estar montadas en el suelo o postes.

Paneles solares eléctricos (A veces denominados módulos fotovoltaicos o fotovoltaicos) se componen típicamente de obleas de silicona del tamaño de las células solares, conectadas y ensambladas en un panel o módulo. A menudo tienen un yeso azul o verde, pero también pueden ser negros. Los tipos más comunes de coleccionistas de electricidad solar residencial son:

• módulos fotovoltaicos cristalinosComprender la gran mayoría de los coleccionistas de electricidad solar en el mercado. Están hechos cortando lingotes de cristal de silicio hechos por el hombre, o panes, en obleas, cada uno con un electrón positivo y negativo. Las obleas están conectadas juntas para formar módulos y los módulos están conectados para formar matrices. Cuando las obleas son golpeadas por la luz solar, una corriente eléctrica funciona desde los contactos delanteros hasta los contactos traseros, distribuyendo la carga de módulo a módulo.

• Módulos de película delgada y laminadosse realizan depositando varios materiales semiconductores en capas muy delgadas en varios sustratos, incluidos vidrio y respaldos flexibles. Ellos también producen electricidad. Si el material semi-conductor está protegido por el vidrio, los coleccionistas solares de película delgada se denominan módulos. Cuando el material semi-conductor tiene una cubierta protectora flexible, se llaman laminados.

Sin embargo, los módulos y laminados de película delgada representan una pequeña fracción de las ventas de módulos solares totales, en parte debido al hecho de que requieren hasta cuatro veces más espacio en el techo para producir la misma salida de KW-HR/año. La aplicación residencial que ha atraído el mayor interés para la PV de película delgada es en techos de metal de costura de pie (entre las costuras verticales) y como tejas solares.

Coleccionistas térmicos solares se utilizan para aplicaciones de calefacción, son generalmente más voluminales y se destacan un poco más del techo. Aunque hay muchas excepciones. Algunos coleccionistas térmicos parecen cajas grandes y planas o tienen tanques cilíndricos unidos a ellos. Otros consisten en una serie de grandes tubos de vidrio. Los tipos más comunes de coleccionistas térmicos solares incluyen:

• coleccionistas de placa plana térmica, 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 hoja de absorbente ennegrecida con pasajes integrales a través de los cuales un líquido fluye para alejar el calor del sol. El líquido calentado se puede usar para agua doméstica o para calefacción de espacio. El tubo viaja a través del recinto del colector, por lo que se puede conectar a coleccionistas adicionales, así como a la red eléctrica de suministro y retorno. El líquido que circula a través del colector suele ser agua o anticongelante (glicol), o una combinación de los dos.

• Colectores de tubos evacuados, Un nuevo tipo de colector térmico, está hecho de una fila de tubos evacuados, cada uno con su propia placa de absorción y tubo. El líquido elimina el calor de la placa absorbente, tal como lo hace con un colector térmico convencional. El uso de coleccionistas de tubos evacuados ha aumentado en los últimos años, pero aún representan un pequeño porcentaje del mercado actual.

• Coleccionistas térmicos sin esmaltar generalmente se extruyen de un polímero negro e incluyen una serie de tubos a través de los cuales se puede bombear el líquido a calentar. Los coleccionistas térmicos sin esmaltar son adecuados para aplicaciones de baja temperatura, como las que se usan para piscinas y spas de calor.

• Coleccionistas de aire caliente tienden a ser más grandes que los coleccionistas que calientan líquido, a veces cubriendo una pared exterior completa de un edificio. En consecuencia, se usan más a menudo en aplicaciones comerciales. Algunos coleccionistas de aire caliente, también llamados coleccionistas 'refrigerados por aire', están glaseados. Dichos coleccionistas se utilizan para calefacción de espacio. No hay mucho que pueda salir mal con ellos, porque el congelamiento y el sobrecalentamiento no son problemas.

Cómo funcionan los sistemas solares
Los coleccionistas solares eléctricos convierten la radiación solar directamente a la electricidad, que se pueden usar de inmediato, almacenados en baterías o enviados a la red eléctrica. En el último caso, el propietario recibe crédito por lo que se produce, bajando así su factura de electricidad. En efecto, la compañía de servicios públicos sirve como almacenamiento para la electricidad que se produce durante los períodos del día en que no lo necesita. La cuadrícula también está allí como copia de seguridad para períodos nublados, cuando no produce mucha electricidad solar.

Los coleccionistas térmicos convierten la energía solar en calor. La radiación golpea la placa del absorbedor, y el calor se extrae por líquido o aire. Se deben hacer disposiciones para lidiar con el sobrecalentamiento de los sistemas refrigerados por líquidos, cuando no hay demanda de calor. Si se usa agua, se deben hacer disposiciones para congelar. El calor se puede usar de inmediato o almacenarse para su uso posterior. En los sistemas de calefacción de agua caliente solar, un tanque almacena el agua caliente. En el caso de las piscinas, la piscina actúa como el tanque de almacenamiento.

En el calentamiento del espacio solar, el calor se puede almacenar en grandes tanques de agua o en algún tipo de mampostería, incluidos los contenedores llenos de piedra. El aire calentado se puede distribuir a varias habitaciones por conductos o tuberías de la misma manera que los sistemas de calefacción convencionales.

El mejor retorno de la inversión
Varios incentivos federales y estatales pueden estar disponibles para los propietarios de viviendas que deseen instalar un sistema solar. Puede averiguar qué está disponible en su área yendo a la base de datos de incentivos estatales para energías renovables y eficiencia (DSIRE).

En general, las aplicaciones domésticas de calefacción y calefacción de piscina de agua caliente tienen los pagos más cortos (5 a 7 años) y requieren las inversiones más pequeñas ($ 3,000 a $ 10,000 antes de los incentivos). Las instalaciones cuestan menos en climas donde las temperaturas heladas no son un problema. Las instalaciones de electricidad solar que satisfarían una parte significativa de sus necesidades eléctricas requieren inversiones mucho más grandes, aunque los costos de los componentes han disminuido en los últimos años. Si se realiza 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 instalar un sistema. La calefacción de espacio solar 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 la energía ahora. Cuesta mucho menos apagar las luces, tomar duchas más cortas y aislar el ático y las paredes que para instalar una variedad de coleccionistas solares!

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Nota del autor: además de ser un contribuyente frecuente a Bobvila.com, Joe Provey es coautor, con Everett M. Barber, de convertir su hogar en energía solar (The Taunton Press, 2010)