Derribando Mitos De Los Sistemas Solares Térmicos
Por: Profesor Rodrigo Valdovinos
Dentro de las energías renovables, la energía solar térmica es la más subestimada, sin embargo, sus beneficios son incomparables desde el punto de vista del aporte energético que entrega en todo el año, los ahorros económicos y el beneficio ambiental debido al CO2 evitado por el reemplazo de combustibles. Sin embargo, existen una serie de malentendidos que es necesario aclarar o corregir:
Mito 1. Los colectores solares no devuelven la inversión realizada sobre la energía generada auto consumida:
Realidad: El tiempo de amortización por la energía generada de un colector es de aproximadamente 12 a 24 meses en la zona central de Chile, que es 2,5 y 4 veces menor que los sistemas fotovoltaicos.
Mito 2. Los colectores solares son ineficientes:
Realidad: Los colectores solares tienen una eficiencia anual en la zona central del 55% al 85% dependiendo de la tecnología. Es la tecnología renovable más eficiente en área utilizada. Es de 2 a 4 veces más eficiente en área que la energía fotovoltaica y de 75 a 300 veces más eficiente que la biomasa.
Mito 3. Los colectores solares solo pueden producir bajas temperaturas.
Realidad: En todo el mundo existen diferentes aplicaciones, desde colectores para el calentamiento de piscinas que producen 25 °C, colectores planos para temperatura de hasta 75 °C, colectores de tubos al vacío con reflector CPC que pueden alcanzar los 140 °C. En zonas muy soleadas una opción son los sistemas de concentración como los cilindros parabólicos o colectores Fresnel que pueden alcanzar los 200-450°C. Para generación de vapor y electricidad. Existen las plantas termosolar de torre que pueden alcanzar sobre los 700°C.
Mito 4. Los sistemas solares para uso residencial son caros:
Realidad: El impacto real del colector solar como generador de calor ha sido ignorado o dejado de lado, con escaso apoyo como sistema de calentamiento y calefacción frente a los equipos convencionales. Este poco apoyo a producido que los precios no bajen en cuanto a tecnologías e instalación. Sin embargo, por sí solo, los sistemas son económicos en operación y mantención frente a los sistemas convencionales, debido al costo CERO de la energía que utilizan para la generación de calor, el SOL.
Con el apoyo necesario, tienen un potencial de reducción de precios y competitividad incomparables.
Mito 5. La contribución de la energía solar térmica a la demanda de calor es baja.
Realidad: Para el agua caliente sanitaria, se puede abastecer del 60 al 90% de la demanda, dependiendo si los sistemas están ubicados en el norte, centro o sur de Chile. Para combinaciones de agua caliente y calefacción, se alcanza fácilmente un 40% de aporte. En mejoramiento de edificaciones existentes, se pueden lograr aportes del 50% con sistemas solares térmicos. Y, en edificaciones nuevas pueden alcanzar fracciones cercanas al 90%. Utilizando los criterios constructivos adecuados incluso puede ser del 100%.
Mito 6. Las bombas de calor son más eficientes y la mejor tecnología.
Realidad: Las bombas de calor son una tecnología importante y muy eficiente para edificaciones. Proporcionan por 1 kWh de electricidad alrededor de 2-4 kWh de calor dependiendo de la fuente de calor (puede ser mayor para tecnologías nuevas). Los colectores solares proporcionan 50-100 kWh de calor con 1 kWh de electricidad y no necesitan una fuente de calor adicional.
Si se incorporan sistemas solares térmicos a bombas de calor, incluso el rendimiento de esta última sería mayor y el beneficio económico de los costos operacionales disminuirían considerablemente, sobre todo hoy día con el costo de la energía eléctrica al alza.
Mito 7. Los colectores solares están hechos de malos materiales.
Realidad: Los materiales para los colectores solares suelen ser cobre, aluminio, acero y vidrio templado. Todos los materiales se pueden reciclar fácilmente. El medio de transferencia de calor es una mezcla de agua y glicol no peligrosa para el ser humano y totalmente biodegradable. En lugares sin riego de heladas incluso puede utilizarse agua pura.
Mito 8: La energía solar térmica es más cara que la fotovoltaica.
Realidad: Los sistemas fotovoltaicos han tenido mayor apoyo, mayor promoción y estrategias de posicionamiento en el mercado, como también leyes, normativas y reglamentos de instalación, siendo estas subvenciones indirectas por kWh hasta 20 veces más que la solar térmica.
La solar térmica siempre tuvo y tiene que competir con el calor fósil y con un sistema completo. Los combustibles fósiles han sido y siguen siendo subvencionados, mientras que el beneficio de la energía solar térmica en relación con el CO2 nunca se ha reconocido realmente.
A pesar de estas difíciles circunstancias, los resultados nacionales de sistemas en funcionamiento muestran que los precios han bajaron hasta U$25/MWh. Si se introdujera en los precios impuestos sobre el CO2 que emiten las otras tecnologías, mejoraría drásticamente la situación económica de la energía solar térmica.
Comprobando los hechos y realidad, es fácil ver que la energía solar térmica es una tecnología que tiene que ser incluida de forma inteligente en las políticas energéticas y en la industria. Es “la” tecnología clave para reducir la entrada de energía externa necesaria y evitar la dependencia de los combustibles fósiles, dependencia que no va a cambiar.
Los sistemas solares térmicos, pueden habilitar y fortalecer otras tecnologías eficientes que pueden surgir en mediano plazo como el gas verde, H2 verde, sistemas de biomasa, etc. Son el complemento ideal. Como también mejorar los sistemas actuales eléctricos como lo son las bombas de calor, mejorando aún más el rendimiento y reduciendo los costos operacionales en los consumidores y la industria.
¿Qué falta para que la energía solar térmica triunfe?
La energía solar térmica a menudo se llama un gigante dormido. Entonces, ¿cuáles son las razones por las que este enorme potencial no es de máxima prioridad?
Como se describió anteriormente, la energía solar térmica se enfrenta a muchos obstáculos creados por errores de juicios técnicos, malentendidos o desconocimiento y dominio de la técnica de los sistemas. Pero esto es sólo la mitad de la verdad. Hay una serie de evaluaciones energéticas, sociales y económicas puramente emocionales que, por ejemplo, le han dado a FV una reputación distinta y llamativa. Es fácil comprender que, incluso con sistemas FV pequeños y poco uso de electricidad, se pueden realizar cálculos complicados en la mano. Esto lleva a que los procesos complejos de los sistemas FV pasan a un segundo plano y las aplicaciones específicas de la electricidad dan inmediatamente a la energía fotovoltaica una importancia impresionante.
La disponibilidad constante y la dependencia de la electricidad en el mundo actual también refuerzan esta impresión y relegan a un segundo plano la generación de calor simple y altamente eficiente por parte de los colectores solares térmicos. Los beneficios son una cara de la moneda, pero probablemente los temores de fallas de los sistemas juegan un papel mucho más importante que es necesario aclarar. Todo el mundo sabe que un gran apagón tiene consecuencias dramáticas y también es relevante para la seguridad. Si lo comparamos con una falla o rotura de un sistema de calentamiento o calefacción, suele ser un problema individual que se presenta pero que no afecta a muchas personas al mismo tiempo.
Esto también deja en claro por qué la energía térmica comúnmente no se conoce, se deja en segundo plano, no se le da la importancia real incluso en los programas políticos, o simplemente no se quiere que se conozca para beneficiar las soluciones eléctricas, aumentar la demanda y mantener usuarios conectados mes a mes. Quizás la economía y el actual modelo del mercado eléctrico nacional juega un papel con mayor fuerza.
La energía solar térmica es una energía muy directa de fácil entendimiento (¿quién no ha calentado una botella de agua al Sol?). Se consume donde se genera; si el sistema solar está en el techo del usuario, el calor solar se entrega prácticamente gratis al uso o a su hogar. ¿Quizás ese puede ser el problema?, ¿labores de autogeneración no asumidas?, ¿cambios de costumbres?, ¿labores de mantenimiento de los sistemas?, etc.
No hay usuario que pueda ganar a algo como ello. Tampoco hay un lobby interesado permanente que pueda beneficiarse de ello. El beneficio económico completo permanece con el propietario de los sistemas a nivel individual, aportando al medio ambiente, al cambio climático, a evitar emisión de CO2. Pero de forma aislada y como efecto secundario gratuito que muchas veces no se toma en cuenta.
Quizás allí este el problema; buscar opciones de sistemas solares térmicos centralizados que desarrollen redes de distribución de calor, para abastecer de energía desde plantas solares de gran escala que producen calor de forma gratuita gracias al Sol, podría mejorar la gestión energética y fortalecer el impacto del SST, como ocurre en países con ¼ de la energía solar que el país tiene.
Otra opción de fortalecimiento puede venir por el lado de CO2. Beneficiar a los usuarios individuales con certificados de CO2, mismo caso puede ser con edificios e industria con sistemas solares térmicos de mayor tamaño. Importante sería buscar incentivo a través del CO2 evitado por el ahorro de combustible, quizás tenga más sentido. O, recompensar a los ciudadanos comunes por sus esfuerzos para ahorrar CO2, a través de un reembolso per cápita podría concientizar a los ciudadanos sobre su propio uso energético, limpio y sin emisiones de CO2.
La necesidad de regulación y política de calor limpio.
No hay duda de que el calor solar es una de las fuentes de energía más grandes y menos desarrolladas. Es capaz de cubrir los requisitos de calor doméstico y en edificios multiviviendas con entre un 55% al 90% de aporte térmico sin problemas. En redes de calefacción con aportes de hasta el 70%. Para usos industriales, los aportes reales pueden llegar al 50% o mayor incluso para procesos industriales complejos.
Bajo estos aportes, los colectores solares deben tener un estatus de generadores de energía y que sus aplicaciones estén normadas, como lo tienen las diferentes otras tecnologías generadoras de energía, pero considerarlas como equipos eficientes, limpios y con cero emisores de CO2. Además, incluirla como tecnología prioritaria en las nuevas edificaciones públicas e indispensable en los programas de viviendas, incorporando la huella de CO2, en su vida útil.
Se necesita complementar los sistemas y hacer sinergia con los sistemas fotovoltaicos, tanto a nivel residencial como en sistemas industriales. No se requiere competencia de ambas tecnologías, más bien es necesario un equilibrio óptimo de CO2 que es lo que se necesita hoy en día frente a las aceleradas medidas para reducir la emisión de GEI que podría mejorar los indicadores del país. La acción es descarbonizar el calor y la única forma es a través de la incorporación de los sistemas solares térmicos en los diferentes niveles.
No hay duda de que el calor solar es una de las fuentes de energía más grandes, pero menos apoyada. Aun así, es capaz de cubrir los requisitos domésticos sin problemas, aportando en edificios multiviviendas de un 55% a un 90% de calor térmico. En redes de calefacción aporta hasta un 70%. Mientras que, para usos industriales, los aportes reales pueden llegar al 50%, incluso para procesos complejos este aporte puede ser mayor. Claramente, una opción real en tiempos de impuestos, alzas eléctricas y metas de emisiones de CO2.
Dentro de las energías renovables, la energía solar térmica es la más subestimada, sin embargo, sus beneficios son incomparables desde el punto de vista del aporte energético que entrega en todo el año, los ahorros económicos y el beneficio ambiental debido al CO2 evitado por el reemplazo de combustibles. Sin embargo, existen una serie de malentendidos que es necesario aclarar o corregir:
Mito 1. Los colectores solares no devuelven la inversión realizada sobre la energía generada auto consumida:
Realidad: El tiempo de amortización por la energía generada de un colector es de aproximadamente 12 a 24 meses en la zona central de Chile, que es 2,5 y 4 veces menor que los sistemas fotovoltaicos.
Mito 2. Los colectores solares son ineficientes:
Realidad: Los colectores solares tienen una eficiencia anual en la zona central del 55% al 85% dependiendo de la tecnología. Es la tecnología renovable más eficiente en área utilizada. Es de 2 a 4 veces más eficiente en área que la energía fotovoltaica y de 75 a 300 veces más eficiente que la biomasa.
Mito 3. Los colectores solares solo pueden producir bajas temperaturas.
Realidad: En todo el mundo existen diferentes aplicaciones, desde colectores para el calentamiento de piscinas que producen 25 °C, colectores planos para temperatura de hasta 75 °C, colectores de tubos al vacío con reflector CPC que pueden alcanzar los 140 °C. En zonas muy soleadas una opción son los sistemas de concentración como los cilindros parabólicos o colectores Fresnel que pueden alcanzar los 200-450°C. Para generación de vapor y electricidad. Existen las plantas termosolar de torre que pueden alcanzar sobre los 700°C.
Mito 4. Los sistemas solares para uso residencial son caros:
Realidad: El impacto real del colector solar como generador de calor ha sido ignorado o dejado de lado, con escaso apoyo como sistema de calentamiento y calefacción frente a los equipos convencionales. Este poco apoyo a producido que los precios no bajen en cuanto a tecnologías e instalación. Sin embargo, por sí solo, los sistemas son económicos en operación y mantención frente a los sistemas convencionales, debido al costo CERO de la energía que utilizan para la generación de calor, el SOL.
Con el apoyo necesario, tienen un potencial de reducción de precios y competitividad incomparables.
Mito 5. La contribución de la energía solar térmica a la demanda de calor es baja.
Realidad: Para el agua caliente sanitaria, se puede abastecer del 60 al 90% de la demanda, dependiendo si los sistemas están ubicados en el norte, centro o sur de Chile. Para combinaciones de agua caliente y calefacción, se alcanza fácilmente un 40% de aporte. En mejoramiento de edificaciones existentes, se pueden lograr aportes del 50% con sistemas solares térmicos. Y, en edificaciones nuevas pueden alcanzar fracciones cercanas al 90%. Utilizando los criterios constructivos adecuados incluso puede ser del 100%.
Mito 6. Las bombas de calor son más eficientes y la mejor tecnología.
Realidad: Las bombas de calor son una tecnología importante y muy eficiente para edificaciones. Proporcionan por 1 kWh de electricidad alrededor de 2-4 kWh de calor dependiendo de la fuente de calor (puede ser mayor para tecnologías nuevas). Los colectores solares proporcionan 50-100 kWh de calor con 1 kWh de electricidad y no necesitan una fuente de calor adicional.
Si se incorporan sistemas solares térmicos a bombas de calor, incluso el rendimiento de esta última sería mayor y el beneficio económico de los costos operacionales disminuirían considerablemente, sobre todo hoy día con el costo de la energía eléctrica al alza.
Mito 7. Los colectores solares están hechos de malos materiales.
Realidad: Los materiales para los colectores solares suelen ser cobre, aluminio, acero y vidrio templado. Todos los materiales se pueden reciclar fácilmente. El medio de transferencia de calor es una mezcla de agua y glicol no peligrosa para el ser humano y totalmente biodegradable. En lugares sin riego de heladas incluso puede utilizarse agua pura.
Mito 8: La energía solar térmica es más cara que la fotovoltaica.
Realidad: Los sistemas fotovoltaicos han tenido mayor apoyo, mayor promoción y estrategias de posicionamiento en el mercado, como también leyes, normativas y reglamentos de instalación, siendo estas subvenciones indirectas por kWh hasta 20 veces más que la solar térmica.
La solar térmica siempre tuvo y tiene que competir con el calor fósil y con un sistema completo. Los combustibles fósiles han sido y siguen siendo subvencionados, mientras que el beneficio de la energía solar térmica en relación con el CO2 nunca se ha reconocido realmente.
A pesar de estas difíciles circunstancias, los resultados nacionales de sistemas en funcionamiento muestran que los precios han bajaron hasta U$25/MWh. Si se introdujera en los precios impuestos sobre el CO2 que emiten las otras tecnologías, mejoraría drásticamente la situación económica de la energía solar térmica.
Comprobando los hechos y realidad, es fácil ver que la energía solar térmica es una tecnología que tiene que ser incluida de forma inteligente en las políticas energéticas y en la industria. Es “la” tecnología clave para reducir la entrada de energía externa necesaria y evitar la dependencia de los combustibles fósiles, dependencia que no va a cambiar.
Los sistemas solares térmicos, pueden habilitar y fortalecer otras tecnologías eficientes que pueden surgir en mediano plazo como el gas verde, H2 verde, sistemas de biomasa, etc. Son el complemento ideal. Como también mejorar los sistemas actuales eléctricos como lo son las bombas de calor, mejorando aún más el rendimiento y reduciendo los costos operacionales en los consumidores y la industria.
¿Qué falta para que la energía solar térmica triunfe?
La energía solar térmica a menudo se llama un gigante dormido. Entonces, ¿cuáles son las razones por las que este enorme potencial no es de máxima prioridad?
Como se describió anteriormente, la energía solar térmica se enfrenta a muchos obstáculos creados por errores de juicios técnicos, malentendidos o desconocimiento y dominio de la técnica de los sistemas. Pero esto es sólo la mitad de la verdad. Hay una serie de evaluaciones energéticas, sociales y económicas puramente emocionales que, por ejemplo, le han dado a FV una reputación distinta y llamativa. Es fácil comprender que, incluso con sistemas FV pequeños y poco uso de electricidad, se pueden realizar cálculos complicados en la mano. Esto lleva a que los procesos complejos de los sistemas FV pasan a un segundo plano y las aplicaciones específicas de la electricidad dan inmediatamente a la energía fotovoltaica una importancia impresionante.
La disponibilidad constante y la dependencia de la electricidad en el mundo actual también refuerzan esta impresión y relegan a un segundo plano la generación de calor simple y altamente eficiente por parte de los colectores solares térmicos. Los beneficios son una cara de la moneda, pero probablemente los temores de fallas de los sistemas juegan un papel mucho más importante que es necesario aclarar. Todo el mundo sabe que un gran apagón tiene consecuencias dramáticas y también es relevante para la seguridad. Si lo comparamos con una falla o rotura de un sistema de calentamiento o calefacción, suele ser un problema individual que se presenta pero que no afecta a muchas personas al mismo tiempo.
Esto también deja en claro por qué la energía térmica comúnmente no se conoce, se deja en segundo plano, no se le da la importancia real incluso en los programas políticos, o simplemente no se quiere que se conozca para beneficiar las soluciones eléctricas, aumentar la demanda y mantener usuarios conectados mes a mes. Quizás la economía y el actual modelo del mercado eléctrico nacional juega un papel con mayor fuerza.
La energía solar térmica es una energía muy directa de fácil entendimiento (¿quién no ha calentado una botella de agua al Sol?). Se consume donde se genera; si el sistema solar está en el techo del usuario, el calor solar se entrega prácticamente gratis al uso o a su hogar. ¿Quizás ese puede ser el problema?, ¿labores de autogeneración no asumidas?, ¿cambios de costumbres?, ¿labores de mantenimiento de los sistemas?, etc.
No hay usuario que pueda ganar a algo como ello. Tampoco hay un lobby interesado permanente que pueda beneficiarse de ello. El beneficio económico completo permanece con el propietario de los sistemas a nivel individual, aportando al medio ambiente, al cambio climático, a evitar emisión de CO2. Pero de forma aislada y como efecto secundario gratuito que muchas veces no se toma en cuenta.
Quizás allí este el problema; buscar opciones de sistemas solares térmicos centralizados que desarrollen redes de distribución de calor, para abastecer de energía desde plantas solares de gran escala que producen calor de forma gratuita gracias al Sol, podría mejorar la gestión energética y fortalecer el impacto del SST, como ocurre en países con ¼ de la energía solar que el país tiene.
Otra opción de fortalecimiento puede venir por el lado de CO2. Beneficiar a los usuarios individuales con certificados de CO2, mismo caso puede ser con edificios e industria con sistemas solares térmicos de mayor tamaño. Importante sería buscar incentivo a través del CO2 evitado por el ahorro de combustible, quizás tenga más sentido. O, recompensar a los ciudadanos comunes por sus esfuerzos para ahorrar CO2, a través de un reembolso per cápita podría concientizar a los ciudadanos sobre su propio uso energético, limpio y sin emisiones de CO2.
La necesidad de regulación y política de calor limpio.
No hay duda de que el calor solar es una de las fuentes de energía más grandes y menos desarrolladas. Es capaz de cubrir los requisitos de calor doméstico y en edificios multiviviendas con entre un 55% al 90% de aporte térmico sin problemas. En redes de calefacción con aportes de hasta el 70%. Para usos industriales, los aportes reales pueden llegar al 50% o mayor incluso para procesos industriales complejos.
Bajo estos aportes, los colectores solares deben tener un estatus de generadores de energía y que sus aplicaciones estén normadas, como lo tienen las diferentes otras tecnologías generadoras de energía, pero considerarlas como equipos eficientes, limpios y con cero emisores de CO2. Además, incluirla como tecnología prioritaria en las nuevas edificaciones públicas e indispensable en los programas de viviendas, incorporando la huella de CO2, en su vida útil.
Se necesita complementar los sistemas y hacer sinergia con los sistemas fotovoltaicos, tanto a nivel residencial como en sistemas industriales. No se requiere competencia de ambas tecnologías, más bien es necesario un equilibrio óptimo de CO2 que es lo que se necesita hoy en día frente a las aceleradas medidas para reducir la emisión de GEI que podría mejorar los indicadores del país. La acción es descarbonizar el calor y la única forma es a través de la incorporación de los sistemas solares térmicos en los diferentes niveles.
