Energía solar térmica

Llegó el frío solar (Julio-2009)

España

Los sistemas de refrigeración son cada vez más demandados en los meses más calurosos. En España se instalan anualmente más de un millón de aparatos de aire acondicionado, lo que incrementa el riesgo de sobrecarga en la red eléctrica, dada la gran cantidad de energía que consumen. Una alternativa ecológica son los denominados sistemas de "frío solar", basados en una idea aparentemente contradictoria: aprovechar el calor del sol para enfriar un entorno.

El frío solar fue una de las aplicaciones del proyecto de investigación PSE-Afrisol, liderado por el centro público de investigación Ciemat (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas).

El resultado en el año 2007, en fase de prototipo, fue el edificio Ciesol (Centro de Investigacion en Energía Solar) ubicado en Almería, en el que se destaca el empleo de bombas de absorción que iban conectadas a los captadores solares para conseguir refrigeración por medio de energía solar.

En 2009, la refrigeración a partir de calor se ha puesto al mercado por la empresa Lansolar Ingenieros, a través de la máquina de absorción desarrollado en el prototipo por el Ciemat. Esta máquina de absorción es un bomba de calor que permite traspasar energía de una fuente a baja temperatura a otra fuente de alta temperatura con un pequeño consumo de energía adicional. A diferencia de las bombas de calor eléctricas, la energía aportada es térmica, por lo que son adecuadas para acoplarlas con colectores solares. Se trata de una compresión térmica en lugar de una compresión mecánica. Su funcionamiento se basa en la capacidad de determinadas substancias para absorber un fluido refrigerante.

La alimentación de la máquina de absorción no es eléctrica sino térmica, consumiendo como fuente de alimentación agua a 80º - 95ºC. Además, para alcanzar un buen rendimiento, el sistema necesita un elemento de disipación, que puede ser una torre de refrigeración o una piscina.
El aprovechamiento de la energía solar para producir frío puede realizarse de dos maneras distintas. Por un lado, mediante módulos fotovoltaicos que generen la electricidad necesaria para accionar un equipo eléctrico. Por otro lado, mediante colectores solares que produzcan directamente energía térmica a baja o media temperatura.

En la actualidad, hay varias tecnologías que aprovechan la energía calorífica. Las máquinas de refrigeración por absorción y por adsorción son las más utilizadas y cuentan con las mayores perspectivas de desarrollo futuro. El sistema de refrigeración por absorción se basa en la capacidad de absorber calor de ciertos pares de sustancias, como el agua y el bromuro de litio o el agua y el amoniaco.

Por su parte, la refrigeración por adsorción se basa en el fenómeno por el cual un cuerpo sólido, bajo la liberación de una determinada cantidad de energía en forma de calor, adsorbe o atrapa en su superficie una cantidad de materia gaseosa.

Refrigerar y calentar en una misma instalación

Es posible refrigerar una vivienda con la misma instalación con que se calienta en invierno cuando se dispone de un suelo radiante o de fan-coils, siendo el caso ideal el correspondiente a una vivienda que dispone de suelo radiante y piscina. En este caso, además de enfriar la vivienda, se calienta el agua de la piscina.

Cuando se utiliza un sistema de refrigeración solar, además de las ventajas propias del uso de una fuente de energía renovable, cabe destacar la coincidencia entre la máxima demanda y la máxima producción (máxima radiación solar). Este tipo de sistema es adecuado para edificios del sector terciario, con demanda intensiva de refrigeración: hoteles, centros comerciales, oficinas. También, por supuesto para viviendas particulares.

En el mercado ya están disponibles máquinas adaptadas o específicamente diseñadas para viviendas unifamiliares con potencias nominales entre 5 y 15 kW, como la máquina de ClimateWell CW10 que, además dispone de capacidad para almacenar energía, y que funcionan como bomba de calor, calentando la vivienda en invierno y enfriándola en verano.

El objetivo de la tecnología "frío solar" patentada por ClimateWell, que «es capaz de ofrecer frío en verano y calor en invierno, garantizando una temperatura constante durante todo el año», según un informe de la firma.

El principio utilizado es innovador, se basa en acumular la energía solar obtenida en paneles solares convencionales, en una solución salina,. en concreto cloruro de litio (LiCl) disuelto en agua, La energía se acumula desecando la sal de la solución y se extrae posteriormente disolviendo nuevamente en agua, es decir la energía se acumula y libera aprovechando los cambios de fase de la solución, de sólido a líquido, la sal y de líquido a gaseoso el agua. .

El sistema consta de dos depósitos, que funcionan alternativamente como acumulador y disipador de energía y tres circuitos con el exterior, por uno circula agua calentado en los paneles solares, (aproximadamente son suficientes 25 m2 para refrigerar una vivienda de unos 150 m2), que son los que aportan el grueso de la energía necesaria para que la máquina, actuando como una bomba de calor, envía por una circuito agua caliente y por el otro agua refrigerada. Este agua fría el la que se aprovecha para enfriar la vivienda mediante un circuitos de intercambiadores o con un hilo radiante situado bajo el pavimento o en los muros.

Tan solo hay que aportar para el funcionamiento, algo de electricidad para mantener la circulación en los circuitos y manejar un complejo sistema de electroválvulas que organizan la circulación de los distintos fluidos en el interior de los dos depósitos del aparato. El grueso de la energía consumida la aporta el agua caliente de los paneles solares directamente.

En un chalet individual, una familia se ahorra entre 100 y 200 euros al mes y emite 15 toneladas menos de CO2 al año. Así, esta tecnología, en una casa unifamiliar de entre 100 y 200 metros cuadrados, podría cubrir «el 81% de la calefacción, el 100% de la refrigeración y el 87% del agua caliente sanitaria; en total, se podría llegar a una cobertura energética del 96%», señala ClimateWell para un modelo de casa ubicada en Cádiz, donde el sol es una fuente de energía casi permanente.

Según sus defensores, aunque la inversión es elevada 80.000 euros y su rendimiento es bajo en comparación con las máquinas convencionales, el desarrollo de la tecnología y el aumento de usuarios volverán competitivos los sistemas de frío solar. Además, el coste de una instalación fotovoltaica está subvencionado por el estado y puede conectarse a la red para vender la electricidad generada y conseguir beneficios, amortizando antes la inversión, en siete años aproximadamente.

Conceptos relacionados
[Energía renovable]  [Energía solar térmica] 

Enlaces de interés
www.lansolar.com
www.ciemat.es
www.ciesol.es

Fuentes:
El País, 19 de marzo de 2007
La Vanguardia, Avance Empresarial, Energías Renovables, Climatización & Investigación en Nuevas Tecnologías, mayo de 2009
Consumer Eroski, 6 de junio de 2006
El Mundo, 10 de julio de 2009