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Sistemas de energía solar 101


La energía solar se puede utilizar para hacer todo tipo de trabajo en la casa, desde el suministro de electricidad para luces y electrodomésticos hasta el calentamiento de una piscina, spa, ducha o habitación. Pero qué tan bien funcione un sistema solar para usted dependerá de docenas de factores, incluyendo dónde 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. 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 las fuerzas naturales para operar, como el movimiento de calor de frío a calor y el hecho de que los fluidos calientes se elevan. Por el contrario, un sistema activo requiere otro equipo, como sopladores, 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 lo convierten en calor). Ambos se encuentran típicamente en los techos, aunque las matrices también se pueden montar en el suelo o en el poste.

Paneles eléctricos solares (a veces denominados módulos fotovoltaicos o fotovoltaicos) se componen típicamente de obleas de silicona del tamaño de baldosas de células solares, cableadas y ensambladas en un panel o módulo. A menudo tienen un tono 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 en el mercado. Se hacen 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 entre sí para formar módulos y los módulos están conectados entre sí para formar matrices. Cuando la luz del sol golpea las obleas, una corriente eléctrica va desde los contactos frontales a los contactos posteriores, distribuyendo la carga de un módulo a otro.

• Módulos de película delgada y laminados. se fabrican depositando diversos materiales semiconductores en capas muy delgadas sobre diversos sustratos, incluidos vidrio y respaldos 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.

Los módulos y laminados de película delgada representan una pequeña fracción de las ventas totales de módulos solares, sin embargo, 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 película fotovoltaica de película delgada es en techos de metal con costura vertical (entre las juntas verticales) y como tejas solares.

Colectores termosolares se usan para aplicaciones de calefacción, generalmente son más voluminosos y se mantienen un poco más alejados del techo. Sin embargo, hay muchas excepciones. Algunos colectores 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 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 atraer el calor del sol. El líquido calentado puede usarse entonces para agua doméstica o para calentar espacios. La tubería viaja a través del recinto del colector, por lo que puede conectarse 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 evacuados., un nuevo tipo de colector térmico, está hecho de una hilera de tubos evacuados, cada uno con su propia placa absorbente y tubería. El líquido elimina el calor de la placa absorbente, tal como lo hace con un colector térmico convencional. El uso de colectores de tubos evacuados ha aumentado en los últimos años, pero aún representan un pequeño porcentaje del mercado actual.

• Colectores térmicos sin esmaltar típicamente 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 colectores térmicos sin esmaltar son adecuados para aplicaciones de baja temperatura, como las que se usan para calentar piscinas y spas.

• Colectores de aire caliente. tienden a ser más grandes que los colectores que calientan líquidos, a veces cubriendo 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 vidriados. Dichos colectores se utilizan para calentar espacios. No hay mucho que pueda salir mal con ellos, porque congelar y sobrecalentar no son problemas.

CÓMO FUNCIONAN LOS SISTEMAS SOLARES
Los colectores eléctricos solares convierten la radiación solar directamente en electricidad, que puede usarse de inmediato, almacenarse en baterías o enviarse a la red eléctrica. En el último caso, el propietario recibe crédito por lo que se produce, lo que reduce 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 la necesita. La red también está allí como respaldo para los períodos nublados, cuando no se produce mucha electricidad solar.

Los colectores térmicos convierten la energía solar en calor. La radiación golpea la placa absorbente, y el calor es extraído por el líquido o el aire. 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 medidas para la congelación. El calor puede usarse inmediatamente o almacenarse para su uso posterior. En los sistemas de calentamiento 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 de espacios solares, 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 por conductos o tuberías de la misma manera que los sistemas de calefacción convencionales.

MEJOR RENDIMIENTO 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 yendo a la Base de datos de incentivos estatales para energías renovables y eficiencia (DSIRE).

En general, las aplicaciones de calefacción de agua caliente sanitaria y calefacción de piscinas 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 de congelación no son un problema. Las instalaciones de electricidad solar que satisfarían una porción significativa de sus necesidades eléctricas requieren inversiones mucho mayores, 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 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 ahorrar 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, Joe Provey es coautor, junto con Everett M. Barber, de Convert Your Home To Solar Energy (The Taunton Press, 2010)