El invento que mejora las placas solares sin cambiar la instalación: también puede calentar la casa

El frío invernal está a la vuelta de la esquina, y eso se nota en los termómetros de la mayoría de provincias de España, con las primeras nevadas y un descenso generalizado de las temperaturas, lo que implica un aumento considerable en el gasto en luz y gas en los hogares españoles. En los últimos años se han desarrollado soluciones baratas para ahorrar en calefacción, como un papel pintado que reduce la pérdida de calor en un 18%, pero uno de los campos más prometedores y con mayor margen de mejora en ese sentido es el de la energía termosolar.

Desde hace décadas, científicos y empresas trabajan en el desarrollo de módulos PVT, paneles solares híbridos, que combinan la generación de energía a partir de células fotovoltaicas y la acumulación de calor gracias a colectores solares de forma simultánea. Sin embargo, estos sistemas suelen implicar un alto coste y requieren una nueva instalación si ya se tienen placas solares.

Ahora, un equipo de científicos de la Universidad Nacional de Pusan, en Corea del Sur, han publicado un artículo en la revista científica Applied Thermal Engineering en el que detallan cómo han desarrollado un sistema que permite incorporar capacidad térmica a paneles solares ya instalados en el tejado.

Elementos clave

Para lograr este importante paso adelante en la conversión de paneles fotovoltaicos en híbridos, los investigadores usaron colectores solares acoplables (ASC, por sus siglas en inglés), que permiten ese aprovechamiento del calor producido por el sol para la calefacción y el agua caliente sanitaria. 

"Nuestro sistema PVT-ASC es económicamente ventajoso para edificios de pequeña escala y para aquellos con paneles fotovoltaicos ya instalados", señala Sangmu Bae, autor principal de la investigación, en declaraciones a la revista pv magazine. "El ASC es ligero y está diseñado pensando en la construcción in situ. Un instalador puede transportar directamente dos o más ASC", lo que facilita mucho la tarea.

Los tubos solares que producen electricidad y calor. Naked Energy Omicrono

Hay muchos tipos de paneles PVT, pero básicamente lo que hacen es combinar la generación de electricidad y la acumulación de calor solar en un único dispositivo. Eso les permite alcanzar una mayor eficiencia global y un mejor aprovechamiento del espectro solar que los módulos fotovoltaicos convencionales.

Las células de los paneles solares suelen alcanzar una eficiencia eléctrica de entre el 15% y el 25%, mientras que la mayor parte del espectro solar se convierte en calor, aumentando la temperatura y reduciendo su eficiencia. Los módulos de PVT, por el contrario, transfieren el calor de las células fotovoltaicas a un fluido, lo que las enfría y mejora su capacidad de generación de energía. Así se aprovecha el exceso de calor, que se puede utilizar para calentar agua o como fuente de baja temperatura para bombas de calor, por ejemplo.

[El sistema que jubilará las placas solares: produce electricidad y calor para ahorrar en luz y gas]

Sin embargo, estos paneles híbridos siguen sin terminar de triunfar en el mercado, en gran parte por su alto coste (casi el doble que los fotovoltaicos), pero también porque muchos de los interesados en utilizar la energía solar ya tienen instalados en sus casas los paneles tradicionales.

Según los ingenieros surcoreanos, su nuevo sistema PVT-ASC supera las limitaciones técnicas y económicas a las que estaba sometida esta tecnología, con menores costes iniciales pero sobre todo ofreciendo la posibilidad de aprovechar las placas solares ya instaladas. "Es beneficioso para el medioambiente porque el proceso de trabajo puede reducirse significativamente. Si los paneles fotovoltaicos ya están instalados en un edificio, se pueden omitir los trabajos de desmontaje y transporte", señala Bae.

Colector solar

Para incorporar el ASC a las placas solares, el equipo liderado por Sangmu Bae propone un intercambiador de calor de circuito cerrado de 1.624 × 855 mm insertado en una carcasa de 1.800 × 910 mm. Este dispositivo se fija en la parte trasera de los paneles con pasta térmica y tubos de acero al carbono.

Todos los componentes del ACS expuestos al ambiente exterior y las conexiones de entrada y salida del intercambiador de calor están recubiertos por una lámina impermeable para protegerlos y facilitar la labor de los instaladores, que no necesitan tener conocimientos especializados. 

El nuevo sistema genera energía térmica y eléctrica a partir del sol TVP Solar Omicrono

El resto de elementos que componen el sistema son una bomba de circulación, termopares, un caudalímetro, un piranómetro y un registrador de datos, necesarios para su correcto funcionamiento y para monitorizar su rendimiento. Para poner a prueba el invento y verificar los datos, lo instalaron en un conjunto piloto orientado al sur en la ciudad de Gimhae, a 290 kilómetros al sur de Seúl.

Gracias a los resultados obtenidos, los investigadores señalan que "la eficiencia térmica del PVT-ASC es razonable, teniendo en cuenta el método de fijación más sencillo en comparación con los métodos de laminación y unión por rodillo de los módulos PVT típicos".

En cuanto al factor económico, según los cálculos de los investigadores el precio medio estándar del PVT-ACS podría ser de 255 euros/m2, aproximadamente un 30% menos que el precio del PVT en Corea. También calcularon los costes totales de los trabajos de desmontaje, fabricación, transporte e instalación del sistema, y el ahorro frente a otras placas PVT, que se saldó con una estimación en torno a los 3.000 euros. 

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