El desarrollo y comercialización de materiales de aislamiento para cubiertas transparentes ha permitido pasar de la fase de investigación y prototipos a una serie de proyectos a gran escala de sistemas solares pasivos y activos. Para minimizar las pérdidas de calor por cubierta se pueden utilizar láminas de vidrio mejoradas, materiales aislantes transparentes y capilares de vidrio, los cuales se pueden obtener comercialmente.
I. SISTEMAS SIMULADOS
Para estudiar el comportamiento térmico de los sistemas de colectores solares se ha simulado tres sistemas solares [1] para el suministro de agua caliente sanitaria mediante el programa TRNSYS. En todos los casos los sistemas solares se complementan con una fuente auxiliar de energía. Se ha considerado las pérdidas de calor por tubería. La distribución diaria de la demanda de agua sanitaria ha sido la de un perfil de extracción tarde-noche como se muestra en la Fig. 1.Los parámetros comunes de los sistemas solares son los siguientes:
- Localidades: zonas climáticas;
- Inclinación: 20º;
- Área de captación: 2,15 m2;
- Volumen del tanque: 200 litros;
- Consumo diario de agua: 180 litros;
- Temperatura del agua fría: 10ºC;
- Temperatura del agua caliente: 45ºC;
- Régimen horario de carga: ver la 1
- Fluido de trabajo: agua;
- Longitud de la tubería: 10 m;
- Eficiencia de la fuente auxiliar: 0.98;
- Nodos de estratificación: 7.
II. DATOS CLIMÁTICOS DE LAS LOCALIDADES
Según el Atlas de Energía Solar del Perú [2] las condiciones orográficas, climáticas y oceanográficas, entre otras, determinan la existencia de tres grandes regiones naturales: Costa, Sierra y Selva.
La zona de mayor potencial de energía solar del territorio peruano se encuentra principalmente en la costa sur donde la irradiación media diaria es de 6,0 a 6,5 kW h/m2, seguido de la costa norte y gran parte de la sierra sobre los 2500 msnm con una disponibilidad de energía solar diaria entre 5,5 a 6,0 kW h/m2. La zona de bajos valores de energía solar en el territorio es la selva con registros de 4,5 a 5,0 kW h/m2 con una zona de mínimos valores en el extremo norte.
Los datos se muestran en valores medios diarios mensuales los cuales se convierten en valores horarios mediante el generador de datos meteorológicos del programa TRNSYS. Las Fig. 2 y 3 muestran los valores medios mensuales de la radiación solar global y las temperaturas medias mensuales para las zonas climáticas estudiadas.
Figura 2. Radiación solar global en zonas climáticas del Perú.
Figura 3. Temperaturas medias mensuales en zonas climáticas del Perú.
III. RESULTADOS
Se ha utilizado para evaluar el comportamiento térmico de los sistemas solares la fracción solar anual ¦solar y la energía útil anual producida Qútil. Los resultados se muestran en las figuras 4 y 5 respectivamente. La fracción solar es la fracción (por ciento) de la demanda térmica satisfecha (cubierta) con energía solar, El primer parámetro da una medida del comportamiento térmico anual y el segundo parámetro cuantifica la energía térmica producida por los colectores solares.
Figura 4. Fracción solar anual de los sistemas solares en Perú.
Figura 5. Energía útil anual producida de los sistemas en Perú.
IV. CONCLUSIONES
- Se ha mostrado que la utilización del colectores solares son adecuados para el suministro de agua caliente sanitaria en 5 localidades representativas de zonas climáticas de Perú;
- Los sistemas solares han alcanzado valores de la fracción solar anual superior al 65% en todas localidades estudiadas lo que demuestra su viabilidad técnica para el suministro de agua caliente sanitaria;
- Si se considera que los colectores solares planos son sencillos, económicos y su mantenimiento es reducido pueden constituir una alternativa viable y económica para el suministro de agua caliente sanitaria.
V. REFERENCIAS
- Massipe Hernández, J.R. (2015) “Colectores solares planos: características y parámetros”. Blog NaRural. http://usosenergiasolar.energia-rural.com/2015/05/05/colectores-solares-planos-caracteristicas-y-parametros/
- Proyecto PER/98/G31: Electrificación rural a base de energía solar fotovoltaica en el Perú. 2005. “Atlas de energía solar del Perú”. Lima, Perú.