Climatización mediante paneles solares

¿Cuántos paneles solares necesito para abastecer un aire acondicionado? Aunque a priori pueda parecer algo incongruente que con paneles solares podemos refrigerar nuestra vivienda. En este artículo te mostramos diferentes opciones y cual es su funcionamiento.

La primera de ellas muy evidente y más fácil de comprender, que es utilizando una instalación de placas solares fotovoltaicas con las que generaremos electricidad. Esa electricidad puede ser guardada en baterías para su consumo posterior o utilizada directamente, y en el caso que nos ocupa, para alimentar un equipo de Aire acondicionado que nos enfriará la vivienda.

Las otras opciones utilizan el calor generado por placas solares térmicas, que diferentes sistemas o equipos convertirán en frío, por diferentes métodos. Uno de estos métodos, y posiblemente el más utilizado sea con la utilización de un equipo de refrigeración por ciclo de absorción. Otros métodos son con equipos de adsorción de calor, la refrigeración desecante y enfriamiento evaporativo.

Refrigeración solar térmica y agua caliente en un hotel de California

Refrigeración solar térmica y agua caliente en un hotel de California :: Energy Concepts

Ahora volviendo a la pregunta ¿cuántas placas necesito? Pues bien, es algo que no se puede responder así a la ligera, ya que para ello se deben tener algunos conocimientos sobre todas las tecnologías que se tienen que aplicar. Por lo que te recomendamos siempre consultar con un experto, para que nos pueda hacer los cálculos y nos aconsejará sobre la mejor opción, dependiendo de nuestras necesidades.

Aún así con este artículo queremos que, no sólo entiendas cómo funcionan, sino que conozcas los diferentes tipos y te daremos un par de ejemplos de cuantas placas se necesitaría para poder abastecer nuestra vivienda con refrigeración solar. Empecemos:

  1. Frío solar con placas fotovoltaicas

Como se ha explicado antes, el uso de placas solares fotovoltaicas para la generación de frío, se basa en la obtención de electricidad, que usaremos en un equipo de aire acondicionado, por lo que este tipo de opción se usa en viviendas, pequeños comercios u oficinas, y por lo general para pequeñas estancias.

Frío solar fotovoltaico

Frío solar fotovoltaico :: ©Hogarsense.es

Para calcular el número de placas solares que necesitaremos para nuestro equipo de aire acondicionado, tendremos que ver la potencia eléctrica que necesita para funcionar y en función de esta dimensionaremos la instalación solar fotovoltaica. El proceso para este cálculo se realiza en 5 sencillos pasos. A continuación te lo mostramos con un pequeño ejemplo:

1- Cálculo de consumo estimado de nuestro aire acondicionado: utilizaremos un aire acondicionado estándar, es decir, uno que consuma 2000Wh, o lo que es lo mismo, 2KWh, y que está encendido 4h cada día, tendremos un consumo diario de 2kW x 4h = 8 kWh/día

2- Radiación solar disponible: debemos buscar la información sobre la radiación solar que nos llega a nuestra ciudad, para ello podemos utilizar tablas con estimaciones ya existentes. Y una buena fuente para esta información es PVGIS (Photovoltaic Geographical Information System – European Commission, Joint Research Center), que tiene una plataforma on-line desde donde se pueden obtener los datos de insolación para toda Europa de forma fácil y rápida.

3- Cálculo de placas o paneles solares necesarios: a continuación se deben realizar los cálculos básicos para establecer el número de módulos (placas o paneles solares) en función de las condiciones de radiación más desfavorables. Para realizar este cálculo tendremos que conocer la información básica de los paneles que queramos instalar, y más concretamente la potencia que es capaz de generar un solo panel. Este dato viene dado en las características técnicas de los módulos elegidos según cada modelo y fabricante. Obteniendo la cantidad de paneles fotovoltaicos que necesitamos.

4- Capacidad de los acumuladores: para poder encender el aire acondicionado por la noche, necesitaremos tener la electricidad acumulada, y tendremos que calcular la cantidad de baterías que necesitamos, en función de las horas que queremos usar el equipo climatizador sin sol, su consumo, y la capacidad de las placas para generar electricidad extra durante las horas de sol.

5- Selección del regulador y del convertidor. Teniendo todos los componentes anteriores, el profesional elegirá el mejor regulador, convertidor e inversor que necesitemos para nuestra instalación.

  1. Frío solar con equipo de absorción de calor

Diferenciamos dos tipos:

  1. Máquinas de absorción de simple efecto

Los componentes principales de sistema de refrigeración por absorción son: el generador, el absorbedor, el condensador y el evaporador. Comparada con un equipo de aire acondicionado convencional, la unidad de compresión mecánica se reemplaza con una unidad de “compresión térmica” con un absorbedor y un generador. El efecto enfriador se basa en la evaporación del refrigerante (por ejemplo, agua) en el evaporador a baja presión.

Absorción de simple efecto

Esquema – Máquina de absorción de simple efecto :: Guía del Frío Solar. Fenercom

  1. Máquinas de absorción de doble efecto

Las máquinas de doble efecto están compuestas fundamentalmente de dos generadores y dos condensadores que trabajan para una única combinación de absorbedor-evaporador.

El funcionamiento del sistema es similar a la máquina de simple efecto. La solución que abandona el absorbedor, es llevada a los dos generadores conectados en serie, y es regenerada en dos fases por ambos generadores. El calor procedente de los colectores solares térmicos es aplicado al generador de alta temperatura. Mientras tanto el generador de baja temperatura recibe el calor expulsado por el condensador de alta temperatura. Los condensados procedentes de ambos condensadores se expanden en el evaporador.

Absorción de doble efecto

Esquema – Máquina de absorción de doble efecto :: Guía del Frío Solar. Fenercom

El proceso de cálculo de la cantidad de paneles solares térmicos que son necesarios para una instalación de refrigeración es similar al caso anterior, pero con una gran diferencia, ya que este tipo de instalaciones, por su complejidad técnica, de instalación y de mantenimiento, las hace más apropiadas para grandes instalaciones. Aunque cada vez más los fabricantes tienen modelos para soluciones de viviendas unifamiliares con potencias nominales de 7 o 15 kW, son instalaciones que es más fácil verlas para climatizar procesos industriales en alimentación, cámaras para frutas y verduras, etc.

Climatización por absorción de calor

Climatización por absorción de calor :: ©Hogarsense.es

¿Cómo puedo hacer el cálculo?

1- Cálculo de consumo estimado del equipo climatizador: determinaremos la potencia en calorías o kW que tenemos que eliminar (lo que conocemos como frigorías). Este valor nos servirá para determinar la potencia del equipo de absorción que deberemos elegir.

2- Determinación del equipo de absorción de calor: es este paso el profesional buscará una maquina de absorción con potencia en el rango de nuestras necesitadas y elegirá la que este por encima de la necesidad de nuestro equipo climatizador, o de la suma de ellos.

3- Radiación solar disponible: para obtener la radiación solar que incide en nuestra localidad, podemos de forma similar al lo comentado en el caso anterior con las placas fotovoltaicas.

4- Cálculo de placas o paneles solares necesarios: realizar los cálculos básicos para establecer el número de placas solares térmicas en función de las condiciones de radiación más desfavorables. Para realizar este cálculo el técnico buscará la información básica de los paneles que queramos instalar, y más concretamente la potencia que es capaz de absorber un solo panel y transmitirla al fluido caloportador. Conociendo la potencia calorífica que necesita la máquina de absorción, tendremos la cantidad de paneles a instalar, así como el deposito de acumulación de agua para suministrar al equipo de absorción.

  1. Frío solar con equipo de adsorción de calor

El proceso físico conocido como adsorción consiste en la selección preferencial de los elementos de una solución en fase liquida o gaseosa, quedando atraídos por un sustrato sólido “adsorberte” altamente poroso. Los sistemas de adsorción (por ejemplo, los empleados con captadores solares) cuentan con dos fases en la etapa de refrigeración: refrigeración/adsorción y regeneración/deserción.

El refrigerante es evaporado en el generador (o evaporador) y adsorbido por una sustancia sólida con una elevada capacidad microscópica. En el proceso de regeneración, el adsorbedor se calienta hasta que el refrigerante se separe, volviendo en ese momento al evaporador (que actúa como condensador). En este caso, para el calculo de la cantidad de paneles solares térmicos necesarios, se procede de forma similar que en el caso anterior de absorción.

  1. Frío solar desecante y enfriamiento evaporativo

Este tipo de sistemas toman aire, lo deshumidifican con un desecante sólido o líquido, posteriormente lo enfrían quitándole el calor sensible y después lo re-humidifican poniendo en contacto con agua, hasta obtener un aire con el grado de humedad y temperatura necesarios para climatizar el espacio. Cualquier tipo de ciclo abierto de enfriamiento de generación térmica se basa en una combinación de enfriamiento evaporativo con deshumidificación de aire mediante un desecante, por ejemplo, un material higroscópico.

Sistema de enfriamiento evaporativo con deshumidificación

Esquema – Sistema de enfriamiento evaporativo con deshumidificación :: Guía del Frío Solar. Fenercom

Al igual que el caso anterior, para el calculo de la cantidad de paneles solares térmicos necesarios, se procede de forma similar que con una máquina de absorción de calor.

Ventajas de contar con un aire acondicionado solar

  1. Respetuoso con el medio ambiente: Son menos contaminantes y más respetuosas con el medio ambiente. Permite disminuir las emisiones de gases tóxicos.
  2. Energía limpia y gratuita: Solo se necesita del calor del sol para poder activar el funcionamiento del aire acondicionado solar.
  3. No eliminamos espacio habitable: Tan solo necesitamos un espacio en nuestra vivienda para poder ubicar los paneles solares.
  4. Aumenta el valor de la vivienda: Aportan más valor a la vivienda, ya que la hacen menos costosa en cuanto a su uso diario y mantenimiento.
  5. Menor demanda de la red eléctrica: Se puede reducir hasta un 70% la demanda de electricidad.
  6. Reducción del consumo eléctrico: El consumo final en nuestra factura de la luz se verá reducido.
  7. Ideal para zonas geográficas con mucho sol: Es una manera idónea de aprovechar los rayos solares y reducir así el consumo eléctrico para el aire acondicionado.

Ofrecido por: ©Hogarsense.es