Placas solares térmicas: guía sobre su funcionamiento y cuáles son sus beneficios

Gran parte de la actividad industrial requiere de energía térmica, desde el calentamiento de agua y la calefacción hasta la refrigeración de espacios y el suministro de calor para procesos industriales. Teniendo esto en cuenta, no es de extrañar que la generación de energía solar térmica haya aumentado en un 2,3% en 2023 respecto a los últimos cinco años, según datos de la Asociación Española para la Promoción de la Industria Termosolar (Protermosolar). Y es que cada vez más empresas apuestan por implementar placas solares térmicas como una solución sostenible de autoconsumo energético.

Sin ir más lejos, conscientes del potencial que supone el uso de placas solares térmicas como alternativa a los sistemas de calefacción convencionales, ya en el año 2007, se aprobó el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios. Desde entonces, el objetivo es incentivar la instalación de placas solares térmicas en edificios de nueva construcción y en las reformas de instalaciones térmicas de producción de agua caliente sanitaria.

Pero, ¿qué son exactamente las placas solares térmicas y cómo transforman la energía solar para su uso? En este artículo, analizaremos esta fuente de autoconsumo, sus diferencias con los paneles solares fotovoltaicos, así como sus aplicaciones prácticas y ventajas. Además, abordaremos cómo estos sistemas pueden no solo impulsar la sostenibilidad, sino contribuir a la eficiencia operativa y al ahorro energético. 

¿Qué son las placas solares térmicas y cómo funcionan?

Las placas solares térmicas, también denominadas colectores solares, captan la energía solar y la convierten en calor, que se puede utilizar en los sistemas de calefacción, agua caliente sanitaria (ACS) o climatización de piscina.

Por lo general, la instalación de placas solares térmicas suele asociarse al ámbito doméstico, sin embargo, su potencial en los procesos industriales merece una especial mención. En este sentido, esta tecnología es versátil y encuentra varias aplicaciones en diversas industrias, como la cerámica, automotriz, textil, minería e, incluso, en la fabricación de cerveza. No obstante, donde tiene una mayor relevancia es en la industria alimentaria, ya que se utiliza para la limpieza y saneamiento de equipos, esterilización de productos y pasteurización, entre otras opciones.

Además, su funcionamiento es sencillo. El panel térmico está diseñado con un sistema de conductos internos por los cuales circula un líquido, que puede ser agua o agua con glicol.

*Glicol: es una sustancia sintética que absorbe el agua y que se utiliza en la fabricación de compuestos de poliéster y como elemento principal en los procesos de deshielo. Por lo general, se usa en la industria química, alimentaria y farmacéutica.

Este líquido absorbe la energía solar que incide sobre el panel y, cuando alcanza altas temperaturas, se desplaza por los conductos hasta llegar al intercambiador de calor. En el intercambiador, el calor absorbido se transfiere a otro medio, como agua o aire, para así poder usarlo en los sistemas de calefacción, agua caliente sanitaria o climatización, según sea el caso. Una vez que ha transferido su calor, el líquido regresa al panel térmico para empezar de nuevo el ciclo. De esta manera, mientras haya radiación solar disponible, el proceso se repite de forma continua.

Algunos sistemas incluyen un depósito de almacenamiento térmico que mantiene el calor del agua durante cierto tiempo; en ocasiones, estos sistemas de almacenamiento llevan incorporados el intercambiador y se denominan interacumuladores. De todos modos, en climas con largos periodos nublados, es conveniente contar con sistemas auxiliares, como calentadores de agua convencionales.

Tipos de placas solares térmicas

En el sector de las placas solares térmicas, puedes encontrar tres tipos de módulos según el precio y el rendimiento que proporciona cada uno: 

• Paneles solares térmicos planos
• Paneles de tubos vacíos
• Paneles de concentración

Placa solar térmica plana

La estructura de las placas solares térmicas planas tiene forma de caja, con un revestimiento transparente en la parte superior y una carcasa metálica recubierta con un material aislante. Dentro de esta estructura, se encuentran los tubos por los que circula el agua con anticongelante, y la placa absorbente, que tienen la función de captar la energía solar térmica. Esta placa puede fabricarse con polímero, aluminio, acero o cobre, siendo este último el material más caro.

Este tipo de módulo destaca por tener un precio competitivo y ser muy eficiente en climas con un gran número de horas de sol al día, ya que absorbe mucho calor. En cambio, su eficiencia es inferior en ambientes nublados, donde los rayos no inciden de forma tan directa sobre la superficie del sistema solar térmico.

Placa solar de tubos vacíos

Los paneles de tubos vacíos emplean una placa absorbente metálica para captar la radiación solar. A diferencia del modelo anterior, esta placa está dividida en tiras paralelas, y a cada una se le une un tubo. Ambas piezas se recubren con un cilindro de vidrio que hace vacío, lo que reduce las pérdidas por conducción y convección. 

El coste de estos paneles es superior, ya que se consideran paneles solares de alto rendimiento y son una opción ideal para climas más fríos y con menos horas de sol. De hecho, su estructura facilita el desvanecimiento de la nieve, reduciendo el impacto negativo en su eficiencia.

Sin embargo, en climas cálidos existe el riesgo de que se produzca un sobrecalentamiento. Esto se debe a que, en comparación con las placas solares térmicas planas, muestran una sensibilidad mayor a la presión del agua y una menor resistencia a fuerzas externas.

Placa solar térmica de concentración

Las placas solares térmicas de concentración utilizan espejos u otros dispositivos para concentrar la luz solar en un punto específico. Esta focalización aumenta la cantidad de energía solar capturada y, por lo tanto, mejora la eficiencia en la generación de calor. Estas placas se usan, sobre todo, en el sector industrial, que requiere de altas temperaturas y grandes cantidades de energía.

Si bien es cierto que las tecnologías de concentración solar están todavía en desarrollo y pueden no ofrecer la misma rentabilidad que los paneles solares convencionales en algunos contextos y condiciones, su rendimiento puede ser significativo en aplicaciones específicas como, por ejemplo, en contextos donde se requiera mucho calor, como es el caso de la producción de vapor o en procesos químicos.

Ventajas de apostar por paneles solares térmicos

Las placas solares térmicas ofrecen numerosas ventajas, lo que las convierte en una opción atractiva para las industrias que buscan reducir el consumo de energía y el impacto medioambiental. A continuación, destacamos los principales beneficios:

• Reducen la huella de carbono. Con un 1 MWh de capacidad de una instalación solar térmica se pueden ahorrar hasta 600 kg de dióxido de carbono (CO₂).
• Se compatibilizan con otras fuentes de energía y pueden funcionar como complemento de los paneles fotovoltaicos.

• Son más económicas que los módulos fotovoltaicos y el periodo de amortización es menor. Sin embargo, tiene una vida útil más limitada y la tecnología que emplean es más básica, lo que las hace más susceptibles a sufrir averías.

• Generan un gran ahorro energético. Los colectores solares son capaces de ahorrar entre un 60 y un 80% de energía en agua caliente sanitaria, un 40% en suelo radiante y hasta un 15% en calefacción tradicional. Además, te protege frente a la volatilidad de los precios de la luz, lo que implica un ahorro superior.
• Ofrecen un rendimiento excelente en climas fríos, nublados y con fuertes vientos. 
• Se instalan en una gran variedad de superficies y el proceso es sencillo.
• Incrementan el valor de edificios e instalaciones industriales.

Cómo funciona la instalación de un sistema solar térmico

La instalación de placas solares térmicas suele implicar los siguientes pasos:

1. Selección de un emplazamiento adecuado. Elige una zona con exposición directa al sol durante la mayor parte del día. El técnico será la persona encargada de analizar la orientación, la inclinación y las sombras del edificio para evaluar si es favorable instalar un sistema solar térmico.
2. Instalación de paneles térmicos. Se colocan los paneles sobre el tejado o en una estructura de soporte, teniendo en cuenta su orientación hacia al sol. El método más habitual es montar los colectores sobre las vigas mediante anclajes especializados, abrazaderas y marcos de montaje.
3. Conexión a la red de agua. El módulo se conecta a un sistema de tuberías que transporta el fluido calentado a un acumulador o a la red de agua caliente.
4. Instalación del sistema de control y circulación. Se colocan los elementos que controlan el flujo del fluido de las placas solares térmicas y su transferencia de calor al sistema de agua.
5. Testeo y puesta en marcha. Tras la instalación, se realizan pruebas para garantizar el buen funcionamiento de la instalación y su seguridad. Esto incluye comprobar que no haya fugas, calibrar los ajustes de control y verificar que el fluido circula de manera adecuada.

Cuando ya tenemos instalado el sistema, los propietarios o gestores de la industria deben recibir unas breves instrucciones sobre el funcionamiento y mantenimiento de las placas solares térmicas. Asimismo, es importante limpiar la instalación y efectuar las revisiones correspondientes si queremos alargar la vida útil del sistema y asegurar su rendimiento óptimo.

Placas solares térmicas o fotovoltaicas: ¿qué es mejor?

La energía solar térmica capta la luz solar para generar calor, mientras que la fotovoltaica transforma la radiación solar en electricidad. Si bien esta es la principal diferencia entre ambas tecnologías, existen otras:

• Sistema de almacenaje. Las placas solares fotovoltaicas acumulan la energía en baterías, sin embargo, la energía térmica almacena el agua en depósitos.
• Inversión. Las placas solares térmicas requieren menos dinero para su instalación en comparación con un sistema fotovoltaico. No obstante, se averían con más frecuencia debido al uso de una tecnología más simple.

• Vida útil. Las placas solares fotovoltaicas tienen una vida de entre 25 y 30 años. En el caso de las térmicas, puede también rondar los 20 años, sin embargo, algunos de sus componentes tiene garantías de fabricación en torno a los 10 años. Por este motivo, llevar un mantenimiento adecuado puede ser determinante. 

Aunque los paneles solares térmicos presentan ciertos inconvenientes, se mantienen como una alternativa interesante para producir agua caliente y calefacción a través de medios sostenibles. Además, lo más conveniente es usar ambos tipos de paneles como tecnologías complementarias para disfrutar de todas sus ventajas, reducir el uso de combustibles fósiles y conseguir un mayor ahorro energético.

¿Cuánto cuesta un sistema solar térmico?

El coste de un sistema solar térmico depende de varios elementos clave: 

• El tamaño del depósito
• La disponibilidad de tomas de agua y conexiones eléctricas
• La calidad y el número de paneles
• La dificultad de acceso al lugar donde se instalará el sistema

En función de la tecnología térmica empleada, podemos esperar precios dentro de los siguientes rangos: 

• Los paneles planos oscilan entre 600 y 1.000 euros/m².
• La horquilla de los sistemas de tubos de vacío se encuentra entre 900 y 1.400 euros/m². 

Además, el coste también puede fluctuar de forma considerable según las marcas o capacidades, con variaciones de entre los 1.400 a los 3.600 euros. Por último, es importante que solicites varios presupuestos y compares ofertas para tomar la decisión más acertada en tu caso.

¿Cuánto dinero puedo ahorrar?

El gasto en calefacción representa un coste relevante en la factura mensual, sin embargo, las placas solares térmicas tienen la capacidad de proporcionar el calor adecuado para cubrir las necesidades energéticas y reducir el importe en una cuantía significativa. De hecho, puede generar un ahorro de hasta un 60% en la factura de calefacción.

Además, en el sector industrial, el plazo de amortización de la inversión en energía solar térmica depende de la zona geográfica, el consumo, el tamaño de la instalación y la fuente de energía sustituida. A grandes rasgos, el plazo medio de amortización de los paneles térmicos oscila entre los 6 y 7 años. Este periodo de tiempo puede reducirse hasta los 4 o 5 años si recibes la subvención del 30%. 

También es importante considerar que los sistemas solares térmicos tienen la capacidad de producir calor a gran escala a un precio entre los 20 y 30 euros/ MWh. En contraste, el rango de costes para la generación a través de una caldera de gas se sitúa entre los 28 y 35 euros/ MWh.

En definitiva, si tenemos en cuenta los continuos incrementos en el precio de la luz y el gas, se hace palpable que el ahorro obtenido es superior año tras año.

Impulsa la sostenibilidad 

La combinación de placas solares térmicas con otros sistemas y soluciones energéticas aportan innumerables ventajas, como la reducción del impacto ambiental, una mayor independencia energética y un suministro constante de agua caliente. 

A medida que la sociedad y los sectores de producción buscan cómo incorporar el enfoque sostenible en sus operativas diarias, la adopción de alternativas como las placas solares térmicas sirven para allanar el camino hacia un futuro más verde.

En Cuerva llevamos 80 años trabajando, con una mirada sostenible basada en la innovación continua, para mejorar la productividad y operativa diaria gracias a diferentes soluciones en las que tu energía es la protagonista. ¿Quieres conocer cómo tu energía te lleva más allá? Ponte en contacto con nosotros y estaremos encantados de revisar tu caso.