Calentar con el sol
La gente utiliza la energía solar para muchos propósitos, incluido calentar agua, aire e interiores de edificios, además de generar electricidad. Hay dos tipos generales de sistemas de calefacción solar: pasivos y activos.
La calefacción solar pasiva se produce cuando la luz del sol entra a través de las ventanas de un edificio, calentando el interior. Los diseños de edificios optimizados para calefacción solar pasiva (en el hemisferio norte) generalmente tienen ventanas orientadas al sur que permiten que la luz del sol llegue a las paredes o pisos dentro del edificio, donde absorbe la energía del sol. La energía del sol es absorbida por los materiales de construcción y calienta el interior del edificio mediante radiación natural y convección. En verano, los aleros o las persianas de las ventanas impiden que la luz del sol entre por las ventanas, manteniendo el edificio más fresco.
Los sistemas de calefacción solar activos mueven el fluido calentado (aire o líquido) al interior del edificio o a un sistema de almacenamiento térmico, liberando el calor cuando es necesario. Los ventiladores o bombas mueven el fluido a través de los colectores para calentarlo, luego al edificio o al sistema de almacenamiento térmico y luego de regreso a los colectores para recalentarlo. Los sistemas activos de calentamiento de agua solar suelen tener un tanque que almacena el agua calentada por energía solar.
Colectores solares no concentradores y concentradores
Colectores solares no concentrados
Los sistemas solares que calientan agua o aire en los edificios suelen tener colectores no concentrados, lo que significa que el área que intercepta la radiación solar es la misma que absorbe la energía solar. Los colectores de placa plana son el tipo más común de colectores no concentrados que se usan para agua y calefacción de espacios en edificios y se usan cuando temperaturas inferiores a 200 grados F son suficientes.
Los colectores solares de placa plana suelen tener tres componentes principales:
Placas metálicas planas que interceptan y absorben la energía solar.
Una cubierta transparente permite que la energía solar pase a través de la cubierta y reduce la pérdida de calor hacia el absorbente.
Una capa de aislamiento en la parte posterior del absorbente para reducir la pérdida de calor.
Los colectores solares de agua caliente conectan tubos metálicos al absorbente. Se bombea un fluido de transferencia de calor a través de los tubos absorbentes para eliminar el calor del absorbente y transferirlo al agua en un tanque de almacenamiento. Los sistemas solares utilizados para calentar el agua de la piscina suelen tener colectores de placa plana que no tienen cubierta ni aislamiento en el absorbente, y el agua de la piscina circula desde la piscina a través del colector y de regreso a la piscina.
Los sistemas solares de calefacción de aire utilizan ventiladores para mover el aire a través de colectores de placa plana hacia el interior del edificio.
Colectores solares de concentración
Los colectores concentradores captan la radiación solar en un área mayor que el área del absorbente, a veces cientos de veces mayor. Los colectores altamente reflectantes enfocan o concentran la energía del sol en el absorbente. Los colectores suelen moverse a lo largo del día para mantener una alta concentración en el absorbente. Las plantas de energía solar térmica utilizan sistemas de colectores solares de concentración porque pueden producir el calor de alta temperatura necesario para generar electricidad.
