Fracción solar Cobertura de las necesidades energéticas con solar térmica. Explicación del concepto de fracción solar Forma parte del Contenido de aula solar térmica
Fracción solar o sustitución de energía
Aprovechamos la explicación de fracción solar para hablar de otros conceptos relacionados y que es necesario también tener muy claros. A riesgo de resultar reiterativos queremos remachar ideas y tratar de dejar lo más claras posible todas las interrelaciones que hacen funcionar una instalación para el aprovechamiento de la energía solar térmica.
-Es obvio que el objeto de la energía solar es sustituir a otras energías en aplicaciones domésticas, industriales o de ocio en aquellas en las que sea posible dicha sustitución. Teniendo claro el concepto de rendimiento tratado en temas anteriores, será sencillo entender la diferencia entre rendimiento y sustitución energética más conocido esto último como fracción solar. En las páginas en las que hablamos de aplicaciones de solar térmica como calefacción, piscinas, etc, nos extenderemos algo más sobre el agua caliente doméstica o sanitaria, pero ahora tomamos esta aplicación como ejemplo.
Comentamos a continuación dos casos, en dos ubicaciones geográficas distintas, una de ellas de clima mediterráneo o lo que es lo mismo: con veranos calurosos e inviernos fríos pero no extremos. La otra, de clima atlántico, es decir, sin demasiado sol. En ambas se ha mantenido la inclinación de los colectores para no complicar la explicación y además tampoco hablamos de las temperaturas de trabajo, dando por hecho que nos estamos refiriendo a los 45 grados centígrados de los que siempre se habla para esta aplicación, aunque esto esté en función de la normativa vigente en cada lugar.
Fracción solar. Ejemplo 1
-Para el empleo de energía solar térmica como apoyo o respaldo según la nomenclatura de algunos países latinoamericanos, es absolutamente necesario conocer primeramente las necesidades energéticas a cubrir, así como sus características. En el agua sanitaria, lo primero que vemos es que las éstas varían drásticamente de verano a invierno, en climas templados, tanto en caudal como en temperatura.
-En los meses fríos utilizamos gran cantidad de ACS con la particularidad de que el agua que llega desde la red está varios grados más fría que en los meses más cálidos. Pero además, en los meses más fríos disponemos de menos cantidad de energía solar. El consumo de energía convencional por tanto, se incrementa considerablemente en épocas frías. Nuestra caldera tiene que elevar la temperatura del agua desde 7, 8, ó 10 grados centígrados hasta 45, 50, o 60 grados. -Observando la imagen de podremos apreciar las diferencias entre los distintos conceptos, sin analizar valores del colector empleado y en una ciudad española de clima no extremo.
En el gráfico izdo las barras amarillas definen la cantidad de energía solar aportada a la instalación de consumo. La linea negra de puntos define la necesidad energética en cada mes. En el gráfico dcho las barras amarillas definen la energía solar disponible. La línea negra de puntos define el rendimiento del colector en cada mes del año. O lo que es igual, la cantidad de energía que es capaz de captar con respecto a la disponible.
Se puede observar que en los meses fríos la sustitución energética es mucho menor que en los meses cálidos. 29% en enero frente a un 96% en mayo. Rendimiento de 62% en enero frente a 83% en mayo.
-Como se puede apreciar en la imagen, no existe una proporción entre el rendimiento y la sustitución energética, aunque como es lógico pueden estar estrechamente relacionados. El gráfico de la derecha nos habla del “ % ” de energía solar que aprovechará el colector empleado para, con esa cantidad aprovechada sustituir una parte de la energía necesaria; esto es la fracción solar. Como vemos en el gráfico de la izquierda, la necesidad energética es mayor en los meses fríos contribuyendo a que la cobertura de nuestras necesidades sea menor. A veces es necesario ser muy reiterativo, pero no nos cansaremos de dar explicaciones para separar conceptos que pueden ser causa de una mala interpretación por parte de algunas personas interesadas en los temas energéticos y en concreto por la energía solar térmica.
Fracción solar. Ejemplo 2
-Continuando con el mismo consumo energético, mismo colector e idéntica instalación, realizamos el cálculo para otra ciudad de clima más desfavorable intentando alcanzar el ahorro de energia proporcional (más frio y menos energía solar disponible). -En esta nueva ubicación geográfica el colector solar está sometido a distintas condiciones de trabajo que en la anterior y tanto su rendimiento como la sustitución energética capaz de aportar son menores. Estos dos conceptos están íntimamente relacionados, pero insistimos que no de forma proporcional puesto que la instalación está sometida a una gran cantidad de variables.
-En el gráfico de la izda las barras amarillas definen la cantidad de energía solar aportada a la instalación de consumo.
-La linea negra de puntos define la necesidad energética en cada mes.
-Las barras amarillas definen la energía solar disponible.
-En el gráfico de la dcha la línea negra de puntos define el rendimiento del colector en cada mes del año. O lo que es igual, la cantidad de energía que es capaz de captar respecto a la cantidad disponible.
Se puede observar que en los meses fríos la fracción solar es mucho menor que en los meses cálidos. 20%. en enero frente a un 75% en mayo. El rendimiento del colector es menor y, además la necesidad energética en estos meses es mayor. Rendimiento de 55% en enero frente a 80% en mayo.
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