3 ANÁLISIS PARAMÉTRICO
CAUDAL ESPECÍFICO RECOMENDADO [L/h·m2]
3.4.21 Material de la carcasa del captador
Por último, nos encontramos con el material de la carcasa del captador. Este es un parámetro que sí suelen dar los fabricantes, permitiéndonos obtener 320 modelos con este dato.
Aquí se ve, en la Figura 3-51, que el material elegido para el 97% (312 modelos) de las carcasas es el aluminio o alguna de sus variantes. Dentro de dichas variantes, la que más destaca es el aluminio anonizado, el cual es un tratamiento de superficie electrolítica que protége superficialmente y que representa el 23% del total
0 20 40 60 80 100 120 <50 50-150 150-250 250-350 350-450 450-550 >550 N º MO DE LO S CS P COCIENTE K1/K2 0 5 10 15 20 25 50-150 150-250 250-350 350-450 >550 N º MO DE LO S TDV COCIENTE K1/K2
(75 modelos). Además de esto, también se han encontrado 6 modelos de acero galvanizado y 2 de plástico.
Figura 3-51 Material de la carcasa del captador
2%
63% 23%
3%1%2%
2% 3%1% Acero Galvanizado Lacado
Epoxídicamente Aluminio Aluminio Anodizado Aluminio Extruido Aluminio Lacado Aluminio Monolítico Aluminio Naval Fibra de vidrio Plástico
65
4 RESUMEN
Y
CONCLUSIONES
4.1 Resumen
En el primer capítulo se ha comenzado haciendo una breve introducción de la radiación solar, así como de la energía solar térmica. A continuación, se han detallado los principales elementos de una instalación solar térmica y las aplicaciones a la que puede ser destinada, siendo la producción de ACS la más habitual actualmente. Posteriormente, se ha mostrado la evolución de la energía solar térmica en España a través de las distintas normas y reglamentos que han regulado dicha energía en los últimos años, destacando entre todos la aprobación del Código Técnico de la Edificación (CTE). También, se ha valorado el panorama actual de la energía térmica nacional y europea. La potencia instalada acumulada en España a finales de 2018 superó la cifra de 3 GWth, lo que equivale a 4 millones de metros cuadrados instalados y en operación en el territorio nacional.
En el segundo capítulo se ha analizado en profundidad el captador solar plano. Se ha explicado su principio de funcionamiento y desarrollado los elementos principales de éste, así como mostrado las distintas clasificaciones según sus características. Después, se han desarrollado las ecuaciones que lo definen, comenzando por su balance global de energía. Para poder calcular su potencia útil, se han hallado los términos necesarios: el producto transmitancia-absortancia y el coeficiente global de pérdidas. A continuación, se ha procedido a hallar el rendimiento mediante el cálculo del factor de ganancias y el factor de pérdidas, realizando las correcciones oportunas por caudal y por ángulo de incidencia.
En el tercer capítulo se ha realizado un estudio paramétrico del mercado nacional del captador solar plano. Para éste, se han recopilado un total de 352 modelos de 63 fabricantes diferentes. De todos los modelos se han extraído los parámetros característicos de sus respectivos catálogos para, a continuación, analizar cada uno de ellos y así poder conseguir resultados fiables del actual mercado español.
4.2 Conclusiones
Tras lo expuesto en los apartados anteriores, se procede a exponer los resultados y conclusiones obtenidos. Primero, y de forma más breve, mencionará la situación actual del mercado de nuestro objeto de estudio y su posible proyección de futuro para, en un segundo lugar, incidir en el análisis de mercado realizado y resaltar los puntos que se han podido esclarecer.
En primer lugar, si bien es cierto que en el 2018 se detectó en España un cambio de tendencia, consiguiendo un aumento del 2% en el mercado de la energía solar térmica, aún estamos lejos de conseguir los números de países como Alemania. Debemos recordar que España es el país con mejor radiación solar de Europa, llegando a tener casi el doble de radiación solar anual que la ya mencionada Alemania, la cual posee el mayor mercado del continente. Además, países como Polonia, Chipre o Dinamarca están teniendo un desarrollo en este campo muy superior a nuestro país gracias a sus políticas a favor de la energía limpia. Esta información, unida a que nuestro territorio tiene ya más de 40 años de experiencia en el sector, nos lleva a pensar si aún estamos muy lejos de poder competir con ciertos países que presentan más dificultades ambientales que nosotros.
En segundo lugar, y sin más preámbulos, nos centramos en el estudio realizado del mercado nacional. A continuación, se comentarán aquellos parámetros característicos que, tras su análisis, nos han proporcionado unos resultados claros y relevantes. Se debe mencionar que debido al escaso número de captadores de tubos de vacío recogido no se van a mencionar en este apartado. Nos enfocaremos exclusivamente en nuestro elemento de estudio, el captador solar plano.
de fabricantes se encuentra en las zonas más industrializadas o que mejores condiciones de radiación solar poseen para desarrollar esta tecnología. Es por ello, por lo que las ciudades con más fabricantes son Madrid, Barcelona, Bilbao y Sevilla. Además, por la favorabilidad ambiental, también destacan otras zonas como Andalucía en general, con diversos fabricantes entre Málaga, Córdoba o Granada, la Comunidad Valenciana, en Valencia o Alicante, o incluso ambos archipiélagos, canario y balear.
Se ha de mencionar que tras el estudio ha quedado claramente demostrado con un 72,4% la disposición de los tubos en parrilla domina el mercado frente a la disposición en serpentín. También, se debe destacar que no se han encontrado catálogos de captadores solares planos de placas, lo cual no quiere decir que no existan en el mercado, sino que, en la búsqueda de modelos con catálogos disponibles, al haber más en el mercado de los tipos parrilla y serpentín, han sido más accesibles conseguir los parámetros de estos últimos.
Continuando por las dimensiones del captador, los resultados han constatado que 55,4% de los captadores en el mercado poseen una superficie de apertura de entre 2 y 2,6 metros cuadrados, y con un largo, ancho y espesor del orden de 2000, 1500 y 80 milímetros, respectivamente. Además, se ha estudiado la esbeltez del captador, es decir, el cociente entre el largo y el ancho de este. Tomando como largo siempre el lado con mayor magnitud, sea horizontal o vertical, se ha visto que claramente los captadores solares planos suelen tener una esbeltez de entre 1 y 2.
En cuanto al espesor del vidrio, ha quedado bastante claro que existen dos valores estandarizados y que, por tanto, salvo alguna excepción, son los que se ofertan: 3 y 4 milímetros.
Si entramos en la placa absorbente, se han analizado tres aspectos importantes: espesor, material y tratamiento. En cuanto a su espesor, se han encontrado cuatro valores principales que resumen la oferta del mercado: 0,2, 0,4, 0,5 y 0,8 milímetros. Aunque la distribución porcentual de las cuatro opciones aparece bastante equitativa, son 0,4 y 0,5 milímetros los que gobiernan en el mercado con 64% entre los dos. Continuando con otra característica de la placa absorbente, el material ofrecido en esta está repartido entre cobre y aluminio, siendo este último el predominante por escasa diferencia. Además, sean de cobre o de aluminio, casi el 87% de los modelos recogidos tienen un tratamiento selectivo, ya que le proporciona a la superficie mayor absortividad y menor emisividad. Aunque se han visto distintos tratamientos selectivos, no se ha podido relacionar ninguno de ellos con un material específico, llevándonos a la conclusión de que en el mercado actual no es tanto el material del que sea la placa como la necesidad de que esta lleve aplicada un tratamiento selectivo para poder competir con el resto de los fabricantes.
También se han estudiado dos aspectos del aislamiento: espesor y material. Por un lado, se ha sacado en claro que, aunque el aislamiento posterior es fundamental y la gran mayoría de los modelos lo poseen, no todos los fabricantes optan por añadir aislamiento en los laterales de la placa. Normalmente, la superficie lateral de un captador puede ser despreciable en comparación con la superficie frontal y, por tanto, algunos consideran que es más rentable tener las pérdidas térmicas por los laterales ahorrándote el coste adicional del material aislante para estos laterales. En cualquier caso, cuando si hay aislamiento lateral, este suele tener un espesor muy inferior al posterior. El espesor del aislamiento posterior es, por regla general, de entre 50 y 60 milímetros mientras que en el aislamiento lateral se trabaja un grosor de 20 milímetros en el 60% de las veces. Por otro lado, se podido concluir que claramente los materiales más usados por los fabricantes para aislar el captador son las lanas minerales y la fibra de vidrio. Por último, se ha estudiado la relación existente entre el espesor y el material, donde se ha podido apreciar que la fibra de vidrio se presenta con los espesores mínimos de aislamiento más bajos del mercado y, por el contrario, las lanas minerales tienen espesores máximos que son mayores que el resto. Esto nos indica que, aunque ambos están equilibradamente repartidos en la oferta del mercado y propiedades similares, la fibra de vidrio no necesita tanto espesor como las lanas minerales para evitar pérdidas.
Con relación a la capacidad y al peso de los captadores solares planos, ambos parámetros tienen unos rangos de valores bastantes estandarizados y de los cuales, si se sale, apenas existen modelos. Por su parte, el peso habitual de un captador solar se sitúa entre 30 y 50 kilogramos. Además, al analizarlo frente al área de apertura, se confirma que, tanto en configuración en parrilla como en serpentín, este rango de valores para el
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peso se corresponde con las superficies entre 1,5 y 2,6 metros cuadrados, es decir, mantienen un ratio kg/m2 de
entre 15 y 25, con cerca de un 80% del total. En cuanto a la capacidad, su franja típica de valores está entre 1 y 2 litros. Similar al peso, dichos valores de la capacidad corresponden con los de las áreas de apertura ya mencionadas, mostrando un ratio L/m2 de entre 0,4 y 0,8 con un 78%.
Haciendo ahora una pequeña mención al material de la carcasa del captador, el 97% de las carcasas de los captadores solares planos están hechas de aluminio o aluminio con algún tratamiento. Además, tanto en los CSP en parrilla como en serpentín predominan los 10 bar absoluto como presión máxima de funcionamiento y, fuera de esta presión, los primeros tienen más variedad de presiones que los segundos. Por su parte, la temperatura de estancamiento se sitúa, en su mayoría, alrededor de los 200ºC.
Por último, se van a comentar el factor óptico y los factores de pérdidas lineal y cuadrático. El factor óptico, el cual refleja la eficiencia máxima de un captador, nos ha mostrado que lo habitual de este valor es situarse entre 0,7 y 0,8. Esto nos dice, por un lado, que los captadores solares planos que se ofertan en el mercado español tienen unas muy buenas prestaciones y, por el otro, que la gran mayoría de los fabricantes ofrecen productos competitivos, pues cerca del 91% de los captadores encontrados poseen un factor óptico igual o superior a 0,7. También, al enfrentarlo al modificador del ángulo de incidencia, hemos observado que estos valores del factor óptico corresponden con el rango de entre 0,93 y 0,96 para el modificador.
En cuanto a los factores de pérdidas, tanto lineal como cuadrático, si se han tenido que estudiar por separado para el captador solar plano y para el captador de tubos de vacío ya que los segundos presentan unos coeficientes de pérdidas mucho más bajos que los primeros. Mientras que un captador solar plano suele tener un factor de pérdidas lineal de 3,5 W/m2K, uno de tubos de vacío ronda 1 W/m2K, y en cuanto al factor de
pérdidas cuadrático lo normal en el primero es 0,015 W/m2K2 y el segundo 0,005 W/m2k2. Con estos
coeficientes se puede apreciar la ventaja que presentan los captadores de tubos de vaciío ante los planos, mejor rendimiento. También, en ambos se ha analizado la relación que guardan con el espesor de aislamiento, pudiéndose verificar que, para un mismo material, a mayor espesor de aislamiento, menores serán los factores de pérdidas. Los rangos de valores citados en este párrafo, tanto para el lineal como para el cuadrático, se corresponden con un espesor de aislamiento de 60 milímetros, mayoritariamente.
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