Evalúan las pérdidas de los dispositivos que convierten la energía del sol en calor útil

La ingeniera francesa Fabienne Sallaberry ha calculado las pérdidas que sufren los captadores solares térmicos, aquellos dispositivos que convierten la energía del sol en calor útil, cuando uno de sus componentes no enfoca correctamente hacia la radiación solar directa. Los resultados los publica en su tesis doctoral, defendida en la Universidad Pública de Navarra (UPNA), y, junto a otros investigadores, en la revista Energy Conversion and Management.

El estudio se ha centrado en la energía solar térmica, que trata de los procesos de conversión de la energía solar en calor útil. “Hoy en día se sabe que, con ella, es posible proporcionar una fracción considerable de las demandas mundiales actuales y futuras de energía térmica, tanto en el sector industrial como en el doméstico –afirma Sallaberry–. Este hecho se refleja en el creciente interés por los nuevos diseños de captadores solares, particularmente, en la última década, con el fin de satisfacer las crecientes demandas de calor”.

Según la nueva doctora, un captador solar térmico es “una caja que aloja diferentes componentes, necesarios para la circulación de un fluido, que se calienta gracias al efecto invernadero”. “Para una amplia gama de temperaturas de funcionamiento, los captadores solares térmicos pueden usar sistemas de concentración óptica, como espejos parabólicos, para optimizar su rendimiento –añade–. Sin embargo, como la concentración óptica se basa en la radiación directa, que viene directamente del sol sin estar dispersada por la atmosfera, es necesario utilizar un dispositivo mecánico o seguidor solar, que permita al captador seguir la dirección del sol para maximizar así la cantidad de radiación solar recibida por el captador”.

Con el fin de conseguir un rendimiento óptimo, los autores indican que hay que seleccionar el sistema de seguimiento apropiado. “De lo contrario, el captador tendría unas pérdidas ópticas importantes, debidas al inadecuado enfoque de la radiación solar, independientemente de la calidad de los componentes del aparato y de su proceso de fabricación”, explica la investigadora.

Por este motivo, la ingeniera ha centrado sus investigaciones en estimar los errores de los seguidores solares. Para ello, realizó inicialmente unos ensayos propios con el fin de evaluar estos dispositivos mecánicos. Posteriormente, recurrió a técnicas de simulación por ordenador y a observaciones experimentales para realizar una caracterización óptica de diferentes captadores solares con concentración óptica. “Se trata de determinar en qué cantidad su rendimiento depende del error de su seguidor solar –indica–. Es de destacar que se observó un elevado grado de acuerdo entre los resultados teóricos proporcionados por el programa de simulación y los experimentales”.

En una tercera etapa, efectuó el cálculo de las pérdidas ópticas, a largo plazo, debidas al sistema de seguimiento solar. “El impacto del error de seguimiento máximo sobre el rendimiento óptico se ha determinado para diferentes captadores y distintos sistemas de seguimiento”, apunta la nueva doctora.

Consejos para mejorar la normativa

Sallaberry también propone que se revisen ciertos apartados recogidos en las normas españolas (AENOR) e internacionales (ISO e IEC) para que se determine mejor el rendimiento global de estos aparatos. En particular, la norma ISO 9806:2013 para ensayar y certificar los captadores solares térmicos) debería ser mejorada para determinar la influencia del seguimiento solar en el rendimiento global de estos captadores.

En este sentido, la ingeniera ha propuesto las mejoras necesarias que deberían incluirse en un futuro procedimiento de ensayos normalizados de seguidores para los captadores solares térmicos.