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Energía solar térmica en la pyme Pág. 1

Índice

0. Acerca de Enerpyme renovables................................................................ 2 1. Energía solar térmica en breve.................................................................. 5 2. Objetivos y estructura de este manual ....................................................... 6 3. Energías Renovables, una opción de futuro................................................. 8 4. Energía solar térmica............................................................................. 10 4.1. El Sol como fuente de energía ............................................................................................10 4.2. Aplicación de la energía solar térmica en la empresa.............................................................11 5. ¿Cómo es una instalación solar térmica? .................................................. 14 5.1. Sistema de captación ........................................................................................................17

5.1.1.Funcionamiento del captador solar térmico ..................................................................18 5.1.2.Tipología de Captadores ............................................................................................19 5.1.3.Criterios para la selección de captadores .....................................................................22 5.1.4.Instalación de los captadores.....................................................................................23

5.2. Sistema de Acumulación....................................................................................................25 5.3. Sistema de Intercambio.....................................................................................................26 5.4. Circuito hidráulico.............................................................................................................26 5.5. Sistema auxiliar o convencional ..........................................................................................27 5.6. Sistema de regulación y control..........................................................................................28 5.7. Principales instaladores, fabricantes y distribuidores en España ..............................................28 6. Ejemplo de aplicación de la energía solar térmica en una instalación industrial. El caso de Beirala (Sector textil) . .................................................................. 29 7. Claves de rentabilidad en una instalación solar térmica. ............................. 32 7.1. Inversión inicial ................................................................................................................32 7.2. Especificidades del proceso al que se va a aplicar .................................................................32 7.3. Irradiación solar del emplazamiento....................................................................................32 7.4. Orientación de los captadores solares..................................................................................32 8. Ayudas y Subvenciones.......................................................................... 34 8.1. Línea ICO-IDAE de Energías Renovables 2006 (Fuente: IDAE)................................................34 8.2. Ayudas y Subvenciones en Comunidades Autónomas ............................................................36 9. Bibliografía y páginas Web consultadas .................................................... 39


0. Acerca de Enerpyme renovables

¿Qué es Enerpyme Renovables?

Enerpyme renovables (www.enerpyme.es) es un programa diseñado para

fomentar el uso de energías renovables (energía solar térmica y fotovoltaica) y

cogeneración a pequeña escala (sistema de generación de alta eficiencia) en las

pymes españolas.

El programa ha sido desarrollado por la Fundación Entorno-BCSD España para

lo que ha contado con la financiación del Ministerio de Medio Ambiente.

Enerpyme forma parte, además, de la Campaña Energía Sostenible para

Europa 2005-2008 auspiciada por la Comisión Europea (www.sustenergy.org).

¿A quién va dirigido Enerpyme Renovables?

Enerpyme renovables está dirigido a todas las pymes españolas cuyas

actividades incorporen procesos a los que se puede aplicar alguna de las tres

tecnologías energéticas en las que se centra el programa.

Estos procesos1 son, fundamentalmente, calentamiento de agua y otros

fluidos, generación de vapor, y secado. Esto, en principio, hace atractivo el

programa para los siguientes sectores.

Principales sectores a los que se dirige Enerpyme Renovables

Automóviles/Galvanizado (Baños de pretratamiento) Cárnico

Conservero Corcho Curtido Hotelero Lácteo

Maderero Papelero

Supermercados Textil

Tabla 1. Sectores de actividad a los que se dirige Enerpyme Renovables

1 La energía solar fotovoltaica constituye una excepción en este sentido, dado que la posibilidad de utilizarla no depende del proceso industrial sino de otros factores: disponibilidad de espacio (suelo, tejado) con buena orientación, conexión a la red cercana, etc.

www.enerpyme.es

www.sustenergy.org


¿Qué actuaciones se han desarrollado dentro de Enerpyme Renovables?

Dentro de Enerpyme Renovables se han desarrollado dos tipos de

actuaciones:

- Herramienta electrónica. Consiste en un programa informático de fácil

utilización gracias al cual cada pyme, mediante la introducción de sencillos

datos sobre su proceso e instalación, podrá conocer la viabilidad de utilización

de cada una de las tecnologías objeto del programa.

- Manuales de energías limpias. Se han elaborado manuales específicos para

cada una de las tecnologías objeto del programa. En ellos la pyme encontrará

información acerca de cómo aplicarlas en su proceso, elementos de los que

consta la instalación, explicación sobre las claves de la rentabilidad en este

tipo de instalaciones, normativa aplicable, principales instaladores,

subvenciones, etc.

¿Por qué es interesante Enerpyme Renovables para su instalación?

El consumo energético es una cuestión cada vez más importante en la

estructura de costes de las pymes de numerosos sectores.

A ello ha contribuido el ascenso y la volatilidad del precio de los combustibles

fósiles en el mercado internacional provocado, entre otras razones, por la

inestabilidad política de los países productores o el importante crecimiento de la

demanda.

Es muy posible que la persistencia de estos factores junto a los esfuerzos

internacionales para limitar las emisiones de CO2, responsables del cambio

climático, agudicen esta tendencia en el futuro.

Por ello, las fuentes de energía renovables presentan cada vez mayor interés,

no sólo por su rentabilidad económica a medio plazo, sino por evitar que las

empresas dependan de combustibles fósiles de precio volátil.

Esta rentabilidad económica vendría dada por el ahorro en el consumo de

electricidad y combustibles que posibilitan. Además, en el caso de la solar

fotovoltaica y la cogeneración a pequeña escala, existe la posibilidad de vender a la

red la electricidad excedentaria obteniendo con ello un ingreso extra.

Todas estas ventajas, unidas al beneficio ambiental, -evitan las emisiones de

CO2-, derivado del empleo de estas tecnologías, explica su creciente aceptación.


Enerpyme Renovables acerca a la pyme española a esta nueva realidad. Los

manuales y la herramienta desarrollada no sólo les permitirán una primera toma de

contacto con los sistemas y la legislación implicados, sino realizar un primer análisis

de rentabilidad, básico para la toma de cualquier decisión.

Antecedentes de Enerpyme Renovables

La Fundación Entorno-BCSD España lanzó en 2006, con el apoyo del Ministerio

de Medio Ambiente, el programa “Enerpyme. Programa para la mejora de la

eficiencia energética en la pyme”.

Este programa se dirigió a las pymes de cinco sectores empresariales con un

consumo intensivo de energía y no afectadas por el Plan Nacional de Asignación

(granjas avícolas de puesta, invernaderos, instalaciones de fabricación de pan,

hoteles y supermercados). En él se desarrollaron herramientas electrónicas y

manuales específicos que, además de ayudar a las pymes de estos sectores a

conocer su potencial de mejora en eficiencia energética, les proporcionaba una

completa batería de medidas y buenas prácticas para lograr este objetivo.

Esta primera edición del programa incorporaba, además, un manual sobre

nuevas tecnologías que analizaba de forma somera la viabilidad de algunas

energías limpias (energía solar térmica y fotovoltaica) y la cogeneración a pequeña

escala en la pyme.

Dada su aceptación y el creciente estímulo que están recibiendo este tipo de

tecnologías, Enerpyme Renovables ha sido diseñado para avanzar en esta línea.


1. Energía solar térmica en breve

En los últimos años, la energía solar térmica (EST) se está revelando como

una tecnología viable para utilizar en instalaciones con procesos demandantes de

calor (calentamiento de agua y otros fluidos, generación de vapor y secado).

Hasta el momento su mayor implantación se ha producido en el sector

residencial para satisfacer las necesidades de agua caliente sanitaria. No obstante,

en la actualidad cada vez son más los sectores y empresas que están utilizándola

en sus procesos industriales o de prestación de servicios.

No en vano, gracias a la captación del calor solar que permite, el empleo de

esta tecnología puede reducir el consumo de otros combustibles necesarios en

los procesos de estas instalaciones, facilitando con ello un ahorro económico

significativo.

Además, los sistemas de energía solar térmica son relativamente sencillos por

lo que apenas demandan labores de mantenimiento. Con ello, su coste económico

se concentra en la inversión inicial. Ésta dependerá fundamentalmente del tamaño

del sistema a instalar, si bien para instalaciones de tamaño pequeño-medio, como

referencia se pueden tomar 1.015 €/m2.

Energía solar térmica en la pyme Procesos para los que está especialmente indicada Calentamiento de agua y otros fluidos; generación de vapor y secado.

% de energía que puede aportar

Dependerá de las condiciones del proceso, de factores climatológicos y de las características de la instalación, si bien existen pymes en las que la EST supone una contribución media anual superior al 50%.

Equipos que integran el sistema

Captadores solares, sistema de acumulación, sistema de intercambio, circuito hidráulico, sistema auxiliar, sistema de regulación y control.

Rendimiento energético del sistema

Depende fundamentalmente de la radiación solar (mayor en latitudes sureñas) y del salto de temperaturas requerido (menor rendimiento cuanto mayor es ese salto). Igualmente, diferentes tipos de captadores exhiben rendimientos distintos.

Por m2 de colector instalado 1.015 €/m2 Inversión inicial aproximada2 Por kW de potencia 1.450 €/kW

Mantenimiento Sencillo

Implantación de la Energía Solar Térmica en España.

La Energía Solar Térmica es una tecnología madura que goza de creciente aceptación en España: - Ya existe 1.000.000 m2 de colectores en operación, fundamentalmente en edificios para generar Agua Caliente Sanitaria. - El Plan de Energías Renovables aprobado por el Gobierno fija como objetivo de superficie de colectores instalada en 2010, 4.900.000 m2. - El Código Técnico de la Edificación obliga a instalar esta tecnología en edificios de nueva construcción y rehabilitados para satisfacer parte de la demanda energética para el calentamiento de agua. - Existen líneas de subvenciones para incentivar el uso de esta tecnología en la PYME a nivel nacional y por Comunidades Autónomas.

Tabla 2. Principales datos de la Energía solar Térmica

2 Costes de referencia. Fuente: Concesión de Subvenciones Administrativas de la Consejería de Infraestructuras y Transporte de la Comunidad Valenciana. Mayo 2006.


Estime la rentabilidad de una instalación de Energía Solar Térmica en su empresa.

Dentro del programa Enerpyme Renovables se ha desarrollado una herramienta electrónica con la que el usuario, mediante la introducción de sencillos datos sobre su proceso e instalación, podrá estimar la rentabilidad de incorporar esta tecnología.

Descárguela en www.enerpyme.es

2. Objetivos y estructura de este manual

Este manual se ha desarrollado para informar a la pyme sobre las

posibilidades de utilizar energía solar térmica en su actividad. Dado que el uso de

esta tecnología presenta mayores posibilidades en aquellas instalaciones que

incorporan procesos, como la demanda de calor, esta publicación va

fundamentalmente dirigida a ellas.

En ningún caso, este manual pretende constituir una guía para el desarrollo e

instalación de esta tecnología en planta, sino una primera referencia con la que los

responsables de las pymes conocerán los principales elementos que incorporan

estas instalaciones así como los criterios que determinarán su atractivo y

rentabilidad.

-Aspecto de la herramienta electrónica de Enerpyme Renovables-

Otros objetivos perseguidos por este manual son:

• Identificar los principales sectores que incorporan procesos en los que se

puede utilizar Energía Solar Térmica (EST).

• Apoyar la idea de que la EST es una tecnología plenamente desarrollada que

goza de creciente aceptación en empresas y políticas públicas.

• Informar a las pymes del ahorro económico que posibilita la utilización de

EST al sustituir parte de sus consumos de otros tipos de energía

(combustibles fósiles como diesel, gasolina, gas natural, etc.).

• Analizar los principales sistemas y equipos que incorpora una instalación de

EST.

• Mostrar las claves de la rentabilidad en este tipo de instalaciones.

• Identificar los beneficios ambientales derivados de su aplicación.


• Informar sobre las principales líneas de subvención existente para empresas

así como de las instituciones que pueden proporcionar a la pyme más

información en este sentido.

• Recopilar la legislación aplicable a este tipo de instalaciones.

Para alcanzar estos objetivos este manual incorpora los siguientes contenidos:

Capítulo ¿A qué responde?

Capítulo 3. Energías renovables, una opción de futuro

¿Cuáles son las ventajas de las energías renovables? ¿Qué apoyos están recibiendo? ¿Qué aplicación pueden tener en las pymes? ¿Qué ventajas aportan?

Capítulo 4. Energía Solar Térmica. ¿Qué es la energía solar térmica?

Capítulo 5. Aplicaciones de la energía solar térmica.

¿Para qué se puede utilizar esta tecnología? ¿Es de utilidad a las pymes?

Capítulo 6. Instalaciones solares térmicas.

¿En qué consisten este tipo de instalaciones? Funcionamiento. ¿Cuáles son los componentes principales? ¿Qué tipo de captadores hay?

Capítulo 7. Claves de rentabilidad en una instalación solar térmica.

¿Qué variables hay que analizar para estudiar la rentabilidad de una planta solar térmica?

Capítulo 8. Caso real. Descripción de un caso real de aplicación de la EST en una pyme

Capítulo 9. Ayuda y Subvenciones. ¿Existen ayudas para instalar energía solar térmica? ¿Dónde puedo encontrarlas?

Capitulo 10. Bibliografía, Fuentes y Páginas Web Consultadas.

¿Dónde se puede encontrar más información?

Tabla 3. Estructura del manual.


La economía española, muy vulnerable a la subida del petróleo.

España importa del exterior el 85% de la energía que consume.

Esta cifra, más de 30 puntos superior a la media de la UE, hace muy vulnerables a nuestra economía, así como a la de nuestras empresas, a los vaivenes del precio del petróleo.

Una mayor incorporación de fuentes de energía limpias y autóctonas como las Energías Renovables puede limitar estos riesgos.

La necesidad de reducir las emisiones de CO2.

En 2004 se emitieron en el mundo más de 26.000 millones de toneladas de CO2, fundamentalmente por la utilización de petróleo, gas natural y carbón en el transporte, en procesos industriales y de generación de energía.

La acumulación de este gas en la atmósfera ya es responsable del calentamiento del clima y otras consecuencias como un incremento de las sequías e incendios forestales, el retroceso de muchos glaciares, ascenso del nivel del mar y destrucción de playas.

Las energías renovables ya generan más de 180.000 puestos de trabajo en España.

España es líder mundial en muchas de las tecnologías de energía renovable, lo cual se ha traducido en la creación de más de 180.000 puestos de trabajo.

Se espera que en los próximos cinco años esta cifra se incremente en otros 100.000, muchos de los cuales podrían crearse en zonas tradicionalmente deprimidas (entornos rurales).

3. Energías Renovables, una opción de futuro

En los últimos años, las energías renovables están ganando aceptación entre

los responsables políticos y las empresas, conscientes de los importantes beneficios

económicos, ambientales y sociales que pueden aportar.

De hecho, la reciente escalada de los precios del petróleo y sus derivados ha

puesto de manifiesto los riesgos que, para las empresas o para las economías de

nuestros países, tiene una dependencia excesiva de una fuente de energía como

ésta, de precio volátil y proveniente de países políticamente inestables.

A ello se une su carácter contaminante. No en vano, las emisiones de CO2

producidas durante su uso se están acumulando en la atmósfera, dando lugar a

diversos cambios en el clima a nivel planetario que pueden suponer, en el corto

plazo, una grave amenaza a nuestro modo de vida así como al marco en el que las

empresas desarrollan su actividad.

Es indispensable, por tanto, lograr un modelo de producción y utilización de la

energía que dé mayor estabilidad a nuestra economía y haga más competitivas a

nuestras empresas. Un modelo que además proteja el medio ambiente y suponga

otras ventajas como la generación del gran volumen de empleo que ya están

permitiendo las energías renovables.

-Algunas razones económicas, ambientales y sociales para impulsar las E. Renovables-


Por todo lo anterior, los países más industrializados han empezado, y deben

continuar apostando por el uso de las energías renovables.

En lo que respecta a la energía solar térmica, el Gobierno Español

consciente de sus ventajas, ha incluido en el nuevo Código Técnico de la Edificación

(CTE) la obligación de instalar sistemas solares térmicos en las viviendas de nueva

construcción para el suministro de Agua Caliente Sanitaria.

Políticas como ésta dan muestra del gran desarrollo que alcanzará la energía

solar térmica en los próximos años, desarrollo del que no debe quedar apartado el

sector empresarial. No en vano, su demanda de energía térmica supone casi un

tercio del consumo energético total en los países del Sur de Europa, consumo que

podría ser satisfecho en gran parte por la energía solar térmica dando lugar a

importantes ahorros económicos, entre otras ventajas.

Algunas ventajas de la utilización de Energía Solar Térmica en Pymes

� Ventajas fiscales por la instalación de tecnologías renovables (hasta un 10%

de la inversión realizada según la ley 24/2001).

� Ahorro económico por la disminución del uso de combustibles fósiles en la

instalación. La rentabilidad de la instalación puede alcanzar un 9%

considerando un plazo de 20-25 años.

� Instalaciones con una vida media considerable (20 años) que requieren pocas

labores de mantenimiento (los gastos de mantenimiento equivalen por

término medio a un 4-10% de los ahorros económicos que produce la

instalación).

� Menor dependencia de otras fuentes de energía (combustibles fósiles) con

precio volátil y sometidas a una creciente escasez.

� Reducción de las emisiones contaminantes a la atmósfera, lo que redundará

en menores dificultades para el cumplimiento de la legislación implicada.

� Posibilidad de diferenciación ante los competidores por el uso de una

tecnología ambientalmente respetuosa.


4. Energía solar térmica

4.1. El Sol como fuente de energía

Cada hora, la Tierra recibe3 del Sol más de 174 millones de GWh, cantidad

que permitiría satisfacer 5.000 veces el consumo diario eléctrico mundial.

Parte de esta energía puede ser aprovechada por el hombre para la

generación de calor y electricidad de forma limpia, gratuita e inagotable. Se

distinguen, por ello, dos tipos de aprovechamiento de la energía solar:

• Energía Solar Fotovoltaica: La radiación solar se utiliza exclusivamente

para generar electricidad a través de células fotovoltaicas.

• Energía Solar Térmica: La radiación solar se utiliza para calentar un fluido

por medio de captadores solares4.

España presenta excelentes condiciones para el desarrollo de ambas energías.

No en vano, es uno de los países europeos que recibe mayor cantidad de radiación

solar debido a su situación geográfica y su climatología.

Figura 1. Mapa de radiación solar en España. La cifra5 superior indica la energía anual incidente en

kWh/m2 de superficie horizontal, y la cifra inferior indica el número de horas de sol anuales. (Fuente:

CENSOLAR, Centro de estudios de la energía solar y elaboración propia).

3 Fuente: http://www.windpower.org 4 Hay otras formas de utilización de la energía solar que quedan fuera del ámbito de las pymes y, por tanto, de este manual.

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4.2. Aplicación de la energía solar térmica en la empresa

El aprovechamiento de la energía solar térmica consiste en la captación del

calor de la radiación solar a través de los captadores solares térmicos y su posterior

transferencia a un medio portador de calor, generalmente agua.

Como se comentó anteriormente, existe gran demanda de calor en algunos

procesos industriales y de prestación de servicios, en los que la energía solar

térmica puede constituir una alternativa muy atractiva.

Desde el punto de vista técnico, la aplicación de la energía solar térmica en la

industria y en el sector servicios presenta gran potencial en aquellos procesos que

requieren una temperatura comprendida entre 40-100ºC, pudiendo llegar, en

ocasiones, hasta los 150ºC. Esta demanda se cifra actualmente entre el 4 y el 5%

de la demanda de energía total en los países del sur de Europa.

En el siguiente gráfico se indican a modo de ejemplo las demandas de calor en

algunos procesos industriales.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Alimentario Vinos y bebidas Papelero Textil

Sector industrial

Temperatura baja (<60ºC) Temperatura media (60ºC>T<160ºC)

Temperatura alta (>160ºC)

Figura 2. Porcentaje de la demanda de calor total en algunos sectores industriales por rangos de

temperatura (Fuente: POSHIP 2001).

En aquellos casos en los que la temperatura de proceso es superior a la

alcanzable por la energía solar térmica, ésta podría ser utilizada para el

precalentamiento del fluido, complementando así a las fuentes de energía

convencional utilizadas.

5 Las medidas suelen estar referidas a la capital, por lo que los valores para otros puntos de la provincia pueden ser diferentes.


Las condiciones más favorables para la aplicación de energía solar térmica en

procesos industriales y en el sector servicios se dan cuando la demanda de calor es

continua durante las horas de mayor insolación.

Según estas características, algunos procesos y sectores en los que se puede

utilizar esta tecnología son los siguientes:

Sector Proceso Fluido Temp. (ºC)

Cárnico Escaldado Agua 80

Cárnico Limpieza de instalaciones Agua 40

Cárnico Cocción Agua 100

Cervecero Baño de agua Agua 25

Cervecero Baño de agua caliente Agua 30

Cervecero Preenjuagado Botellas Agua 35

Cervecero 1º baño botellas con sosa caústica (20%)

Sosa caústica 60

Cervecero Secado Aire 60

Cervecero Pasteurización Agua 70

Cervecero Maceración Vapor 70

Cervecero Molturación de la malta Agua 80

Cervecero 2º baño botellas sosa caústica (30%) Sosa caústica 80

Cervecero Tostación Aire 85

Cervecero Cocción Vapor 100

Conservas pescado Cocción Vapor 110

Conservas vegetales Escaldado Vapor 100

Conservas vegetales Esterilización Vapor 125

Productos Elaboración infantil

Cocción Agua 98

Productos Elaboración infantil

Esterilización Vapor 125

Corcho Almacenamiento corteza Aire 45

Corcho Deshumidificación Aire 55

Corcho Bombeo Agua 70

Corcho Hervor Agua 100

Corcho Procesamiento compuestos Aire 150

Curtido Pelambre Agua 37

Curtido Curtido Vegetal Productos orgánicos 40

Curtido Curtido Vegetal Sales de cromo 40

Curtido Tintura Agua 60

Curtido 3º baño botellas sosa caústica (20%) Sosa caústica 65

Curtido Engrase Agua + Materias Grasas solubles

70

Hoteles Agua caliente sanitaria Agua 60

Industria auxiliar Automóvil

Baños Líquidos (Limpieza y desengrasado)

Agua 55

Lácteo Pasteurización (LTLT) Agua 65

Lácteo Pasteurización (HTST) Agua 85

Lácteo Uperización Vapor 148


Sector Proceso Fluido Temp.

(ºC)

Lácteo Esterilización UHT Agua 150

Lácteo Deshidratación Aire caliente 180

Maderero Secado Aire caliente 80

Papelero Blanqueo Agua +Sosa + Dióxido de Cloro

70

Papelero Secado de la pasta Vapor 135

Papelero Cocción Vapor 180

Textil Lavado Vapor 98

Textil Secado Vapor 120

Tabla 4. Principales sectores y procesos en los que se puede aplicar energía solar térmica. (Fuente:

Calor Solar para Procesos Industriales POSHIP 2001).


5. ¿Cómo es una instalación solar térmica?

Las instalaciones solares térmicas son sistemas silenciosos y limpios, con un

número mínimo de partes móviles, por lo que tienen larga vida útil. Generan

energía allí donde se necesita y sin requerir de grandes infraestructuras para su

transporte.

Su funcionamiento, como se ha comentado previamente, se basa en la

captación del calor presente en la radiación solar y su posterior transferencia a un

fluido (fluido caloportador).

Existe la posibilidad de almacenar dicha energía térmica (mediante un

acumulador) o bien transferirla mediante un intercambiador de calor al fluido de

consumo para su utilización.

¿De qué elementos consta una instalación solar térmica?

Una instalación solar térmica está constituida fundamentalmente por los

siguientes elementos:

a) Sistema de Captación.

b) Sistema de Intercambio. (Puede existir o no según el tipo de

instalación)

c) Sistema de Acumulación. (Puede existir o no según el tipo de

instalación)

d) Circuito auxiliar o convencional.

Figura 3. Esquema básico de una instalación solar térmica cerrada. (Fuente: Sociedad para el

Desarrollo Energético de Andalucía. 2004)


Tipos de instalaciones solares térmicas

Las instalaciones solares térmicas se pueden clasificar de diferentes formas. A

continuación se indican las dos más comunes: según el sistema de intercambio de

calor que posean o según el tipo de circulación del fluido caloportador en el

sistema:

Tipos de instalaciones solares térmicas

Según el sistema de intercambio de calor que posean...

Abierto El fluido que es calentado en los captadores es el empleado en el proceso sin necesidad de ningún intercambiador.

Cerrado

Es el tipo de instalación más común y con mayor potencial de utilización en pymes. Emplea dos circuitos separados por un intercambiador. Por uno circula el fluido caloportador y por el otro el fluido de consumo que se utiliza en el proceso. Esta configuración permite elegir en el circuito primario el fluido de trabajo más adecuado.

Según el tipo de circulación del fluido...

Natural

El fluido caloportador circula de forma natural, pues al aumentar su temperatura disminuye su densidad y tiende a subir, ocurriendo lo contrario cuando disminuye su temperatura. De esta forma se establece una circulación natural en el captador haciendo que el fluido circule a través de él.

Forzada La circulación del fluido es impulsada por bombas.

Tabla 4. Tipos de instalaciones solares térmicas. (Fuente: Energía Solar Térmica. Sociedad para el

Desarrollo Energético de Andalucía. 2004)

En la siguiente tabla se muestra de forma esquemática las ventajas e

inconvenientes derivadas de cada una de estas configuraciones:

Tipo Circuito Ventajas Desventajas Consideraciones

Abierto - Sencillo - Buen rendimiento térmico

- Imprescindible que no existan contaminantes - Riesgo de corrosión de tuberías - No previene congelación

Cerrado - Posibilidad de elegir el fluido más adecuado - Más caro y complejo

- Más utilizado para generar Agua Caliente Sanitaria

Tipo Circulación

Fluido Ventajas Desventajas Consideraciones

Natural - Simple - Eficiente - Bajo Coste

- Menores posibilidades de regulación - Necesidad de instalar un purgador o vaso de expansión

- El acumulador debe situarse encima del colector solar

Forzada - Posibilidad de regulación del caudal a través de las bombas.

- Consumo de electricidad por la utilización de bombas

Tabla 5. Posibles configuraciones en una instalación solar térmica (Fuente: Sociedad para el Desarrollo Energético de Andalucía. 2004)


De las configuraciones anteriormente mostradas la más típica para pymes

es la constituida por un circuito cerrado y circulación forzada.

En ésta el fluido caloportador se calienta a su paso por los captadores solares.

A continuación, avanza por el circuito primario hasta llegar al intercambiador,

donde transfiere su calor al fluido secundario, o de consumo. Una vez transferido

este calor, el fluido caloportador vuelve a los captadores reiniciándose el ciclo.

El fluido de consumo, ya caliente, es almacenado en el sistema de

acumulación dispuesto para ser utilizado. Si este fluido no dispusiera de la

temperatura necesaria, un sistema auxiliar de energía sería el encargado de

proporcionársela a través de un calentamiento adicional.

En la siguiente tabla se pueden observar las ventajas y desventajas de los

fluidos caloportadores más comunes:

Posibles Fluidos (Caloportadores)

Ventajas Inconvenientes

Agua Natural - Puede utilizarse en sistemas de circuito Abierto

- Riesgo de congelación /ebullición

Agua + Anticongelante - Evita congelaciones - Disminuye su capacidad para absorber calor

Fluido Orgánico - Protegen el circuito primario de congelaciones y ebulliciones al ser estables a altas temperaturas

Aceite de Silicona

- Muy estable en cualquier rango de temperaturas - No tóxico - No Inflamable

- Elevado Coste

Tabla 6. Ventajas y desventajas de diversos fluidos caloportadores (Fuente: Energía Solar Térmica en la

Comunidad de Madrid. Cámara Oficial de Comercio e Industria de Madrid. (2006)


5.1. Sistema de captación

El sistema de captación de un sistema solar térmico está constituido por una

serie de captadores solares individuales conectados entre si.

Su misión fundamental es la de captar la radiación solar y convertir ésta en

energía térmica, la cual se emplea para calentar el fluido utilizado en el proceso (en

el caso de un sistema abierto) o el fluido caloportador (en el caso del sistema

cerrado).

Los componentes de los que consta un captador solar típico (captador solar

plano) son: (Ver Figura 4)

• Caja exterior con aislamiento en los laterales y en el fondo.

• Cubierta transparente situada en la cara frontal del captador. Con frecuencia

está hecha de vidrio, que presenta menor vulnerabilidad a los agentes

atmosféricos, si bien se pueden utilizar otros materiales como plásticos.

• Absorbedor metálico que transforma la radiación solar en energía térmica y la

transmite al fluido caloportador que circula por su interior.

Figura 4. Componentes de un captador solar plano (Fuente: Manual de cálculo y diseño de instalaciones

de producción de agua caliente sanitaria en edificaciones de viviendas mediante energía solar y apoyo

individual a gas natural. Gas Natural. 2004).

Cubierta Transparente

Absorbedor metálico (*)

Caja

Aislamiento

Cubierta Transparente

Caja

Aislamiento

Absorbedor metálico (*) (*) El fluido caloportador circula por

los tubos integrados en él


5.1.1. Funcionamiento del captador solar térmico

Cuando la radiación solar incide en el captador atraviesa su cubierta

transparente llegando al absorbedor (placa metálica de color negro en su interior),

calentándolo.

La existencia de la cubierta transparente impide que, la radiación infrarroja

que el absorbedor re-emite al calentarse se pierda, aumentando con ello la

eficiencia global del captador.

Por tanto, los captadores solares térmicos se basan en la combinación de dos

efectos:

• La capacidad de los materiales de color oscuro (absorbedor) para no reflejar

los rayos del sol y por tanto alcanzar una mayor temperatura.

• El efecto invernadero generado por el vidrio (el vidrio al ser opaco a la

radiación infrarroja, la retiene).

De esta forma, hasta un 66% de la energía térmica contenida en la radiación

solar puede alcanzar los tubos a través de los que circula el fluido caloportador. Es

interesante que estos recorran la máxima distancia posible dentro del absorbedor

para lograr un mayor calentamiento.

El resto de la energía, se pierde por conducción, convección o radiación.

Radiación Total

Radiación Reflejada

(10%)

Pérdidas por Radiación

(8%)Cubierta

Transparente

Pérdidas por Convección

(12%)Placa Absorbente

Pérdidas por Conducción

(4%)

Tubo

66%58%

8%

Radiación Total

Radiación Reflejada

(10%)

Pérdidas por Radiación

(8%)Cubierta

Transparente

Pérdidas por Convección

(12%)Placa Absorbente

Pérdidas por Conducción

(4%)

Tubo

66%58%

8%

Figura 5. Balance energético de un captador solar plano. (Fuente: Energía Solar Térmica en la

Comunidad Autónoma de Murcia. Comunidad Autónoma de Murcia. 2002).


El efecto de estas pérdidas se traduce en una disminución del rendimiento del

captador, siendo en general, más importantes a medida que se incrementa la

temperatura del fluido caloportador.

No obstante, este proceso de pérdida de energía se detiene a una temperatura

determinada, específica de cada captador, en la que la energía que capta es igual a

la que se pierde. Esta temperatura es la temperatura de estancamiento o de

equilibrio del captador.

5.1.2. Tipología de Captadores

En función de la aplicación final que se le vaya a dar a la instalación variará el

tipo de captador solar a utilizar.

La selección del tipo de captador adecuado dependerá principalmente de la

temperatura de trabajo deseada así como de las condiciones climáticas.

En general, a mayores temperaturas, el diseño de los captadores así como el

de la instalación global será más complejo.

A continuación se indican los tipos de captadores más comunes.

Captadores sin concentración

Son aquellos que no poseen ningún método de concentración de los rayos

solares por lo que la relación entre su superficie y la superficie real de absorción es

prácticamente la unidad.

Estos captadores no son capaces de alcanzar temperaturas superiores a los

130-150ºC denominándoselos, por ello, captadores de baja temperatura.

Según el material que los compone y la técnica de captación de la radiación

empleada se pueden distinguir los siguientes tipos:

Captadores de placa plana

Son el tipo más sencillo que existe y más comúnmente utilizado. Están

indicados para aplicaciones que requieren un fluido a baja temperatura (menor de

60ºC -80 ºC), por ello se suelen utilizar para procesos como:

• Obtención de agua caliente sanitaria

• Calefacción por suelo radiante

Y en el caso de la industria para:

• Limpieza y Lavado

• Precalentamiento de fluidos


Figura 6. Partes de un captador solar de placa plana. Fuente: Ficha técnica captador solar plano.

Fuentes: Junkers y Disol. 2005.

Como se señaló anteriormente, estos captadores presentan una serie de

pérdidas caloríficas para cuya disminución se han desarrollado diversas mejoras:

• Instalación de revestimientos realizados con materiales absorbentes

selectivos frente a absorbentes no selectivos (Ver Figura 4 para situar el

absorbedor en el captador).

Estos revestimientos selectivos permiten reducir las pérdidas por irradiación y

presentan un menor deterioro con el paso del tiempo.

• Captadores con doble cubierta. Son aconsejables en zonas con alta

radiación, baja temperatura y fuerte viento, pues disminuyen las pérdidas por

convección.

Normalmente la doble cubierta es una película transparente colocada detrás

de la cubierta de vidrio, siendo el mejor material para ello el Teflón.

• Captador de tubos de vacío. Su principio de funcionamiento es el mismo

que en el caso anterior, con la salvedad de que el vidrio exterior es sustituido

por unos tubos metálicos, dentro de los cuáles se ha hecho el vacío.

En el interior de estos se dispone el tubo de metal por el que circula el fluido

caloportador. Al estar rodeado de un medio en el que se ha hecho el vacío, se

aprovecha más la radiación incidente (se reduce la transmisión de calor al

exterior).

Imagen real de un captador solar de placa plana

Elementos del Captador Solar Placa Plana

1.- Caja hermética

2.- Acristalamiento

3.- Tubos conductores del fluido caloportador

4.- Aislante

Imagen real de un captador solar de placa plana

Elementos del Captador Solar Placa Plana

1.- Caja hermética

2.- Acristalamiento

3.- Tubos conductores del fluido caloportador

4.- Aislante


Figura 7. Partes se un captador solar plano de tubo de vacío. Fuentes: Guía de Energía Solar. Caja

Madrid. Obra Social. Madrid (2006). Teknosolar.

Los captadores de tubos de vacío permiten alcanzar temperaturas superiores

a los de placa plana (100ºC-150ºC).

Su uso es recomendable para generación de agua caliente para procesos

industriales o bien para el precalentamiento del fluido de entrada a la caldera.

También son adecuados para climas con poca radiación solar disponible.

Captadores con concentración

Los captadores con concentración utilizan sistemas especiales con el fin de

aumentar la intensidad de la radiación solar sobre la superficie absorbente.

Este tipo de captadores no se utilizan habitualmente en la pequeña y mediana

empresa por ello, la información incluida a continuación lo hace simplemente a

título descriptivo.

Captadores cilindro-parabólicos

Estos captadores utilizan espejos parabólicos para concentrar la radiación que

reciben en un punto, llamado foco.

Se construyen en forma de sectores cilíndricos, y en el foco lineal (Ver Figura

8) se coloca la tubería que contiene el fluido a calentar, normalmente aceite, cuyo

calor se transmite luego al medio que se desee.

Imagen real de un captador solar plano de tubo de vacío

Elementos del captador solar plano de tubo de vacío

Placa de absorción

Tubo de vidrio

Chapa reflectante

Conducto de circulación del fluido caloportadorVacío del interior

del tubo de vidrio. (Impide las pérdidas de

calor)

Imagen real de un captador solar plano de tubo de vacío

Elementos del captador solar plano de tubo de vacío

Placa de absorción

Tubo de vidrio

Chapa reflectante



calor)

Placa de absorción

Tubo de vidrio

Chapa reflectante

Conducto de circulación del fluido caloportador

Tubo de vidrio

Chapa reflectante



calor)


Alcanzan temperaturas comprendidas entre 100ºC y 500 ºC (media y alta

temperatura) y suelen utilizarse para generar vapor a presión. Este vapor generado

se utiliza habitualmente para hacer girar una turbina y producir electricidad.

Figura 8. Partes de un captador cilindro parabólico. Fuente: Guía de Energía Solar. Caja Madrid. Obra

Social. Madrid 2006.

5.1.3. Criterios para la selección de captadores

El criterio fundamental a la hora de seleccionar el captador solar térmico más

adecuado es el de temperatura de trabajo a la que se va a emplear el fluido

calentado.

En este sentido, para temperaturas superiores a 100 ºC, los captadores más

adecuados serían los de tubo de vacío y los cilindro-parabólicos mientras que para

temperaturas medias por debajo de 100ºC, podrían utilizarse los captadores de

placa plana, ya sean los básicos o los mejorados.

Tipo de Captador Rango de Temperatura (ºC)

Captador Placa Plana 80

Captador Tubo de Vacío 100

Captador Cilíndrico Parabólico 100-500

Tabla 7. Rango de temperaturas en función del tipo de captador (Fuente: Calor Solar para Procesos

Industriales POSHIP 2001).

La parábola concentra los rayos del sol en la tubería que contiene el fluido

Imagen real de un captador solar cilindro parabólico

Elementos del captador solar cilindro parabólico

Tubería

La parábola concentra los rayos del sol en la tubería que contiene el fluido

Imagen real de un captador solar cilindro parabólico

Elementos del captador solar cilindro parabólico

Tubería


Algunos consejos generales a la hora de elegir un buen captador solar son los

siguientes:

- La cubierta ha de se preferiblemente de vidrio ya que las de plástico son

deformables y aguantan peor sobrecalentamientos.

- El revestimiento del absorbedor ha de ser a través de superficies selectivas.

- El captador ha de poseer una carcasa sólida resistencia a corrosiones, viento,

variaciones de temperatura etc.

5.1.4. Instalación de los captadores

La implantación de los captadores solares se suele realizar sobre la cubierta

de la instalación, la cual puede ser plana o inclinada. En este ultimo caso las

opciones para implantarlos suele estar limitada a la/s vertiente/s mejor orientada/s.

Los factores a considerar a la hora de situar los captadores son los siguientes:

• Situar los captadores dentro de las zonas soleadas disponibles.

• Instalarlos de modo que sean accesibles para la realización de operaciones de

mantenimiento.

Orientación

La orientación óptima de los captadores solares es el sur6 geográfico. Las

desviaciones de hasta 25º hacia el Este o hacia el Oeste no tienen una influencia

significativa sobre la producción de energía solar anual.

Inclinación

La inclinación óptima de los captadores solares depende de la latitud del lugar

y de la estacionalidad de la demanda.

El máximo aprovechamiento se logra con una inclinación de los captadores

similar a la latitud del lugar, permitiéndose una desviación de ±10º.

De forma general se puede decir que no existe una gran influencia de los

valores de la orientación y la inclinación en amplios rangos alrededor de los valores

óptimos comentados anteriormente sobre la radiación solar anual incidente.

Separación entre los captadores

Los captadores no se suelen instalar de forma separada, sino agrupándolos en

baterías, con ello se reduce el número de accesorios a utilizar por captador y, por

tanto, su coste.

6 El sur geográfico no coincide con el magnético.


La distancia entre los grupos de captadores situados en línea tiene que ser

suficiente para permitir la ejecución de las conexiones entre tuberías y captadores y

la instalación de elementos necesarios de reglaje y control. Evitando siempre la

proyección de sombras entre filas de captadores consecutivas.

También deben separarse lo suficiente de los obstáculos próximos que puedan

proyectar sombras sobre ellos, como pueden ser chimeneas, otras filas de

captadores, etc.

Figura 9. Esquema de la posición de los captadores solares.

Mantenimiento

Aunque las instalaciones solares térmicas no precisan de un mantenimiento

complejo, es muy importante realizar correctamente el mismo para de este modo

asegurar el óptimo funcionamiento de la instalación.

Dicho mantenimiento se deberá realizar de forma periódica, siempre por

personal técnico competente y adecuadamente formado:

● Semestralmente en el caso de instalaciones solares térmicas de más de 20 m2

de captadores solares.

● Anualmente en instalaciones de menos de 20 m2 de captadores solares.

Estas acciones de mantenimiento consisten fundamentalmente en:

• Limpieza de la cubierta de los captadores solares en caso de ser necesario y

comprobación de su buen funcionamiento.

• Comprobación de la presión del circuito.

• Verificación del funcionamiento de los sistemas de regulación y sistema de

apoyo.

• Purga de aire de sistemas hidráulicos.


• Comprobación del funcionamiento del intercambiador y del sistema eléctrico

de la instalación.

• Mantener al día el Libro de Mantenimiento de la instalación.

5.2. Sistema de Acumulación

La energía solar térmica posee un carácter variable en función de la hora del

día, la estación del año y la climatología.

Por ello, es posible que, en ocasiones, existan desajustes entre la demanda de

calor en el proceso y su producción en los captadores solares.

En aquellos casos en los que la producción de calor sea excedentaria (horas

de elevada radiación) se puede almacenar parte utilizando un sistema de

acumulación. No obstante, este almacenamiento debe ser sólo transitorio.

El almacenamiento también puede resultar necesario si existen fuertes

fluctuaciones en la demanda de calor del proceso durante los períodos de

funcionamiento, por ejemplo por picos de demanda o interrupciones cortas en el

funcionamiento, etc.

Este almacenamiento se suele llevar a cabo en depósitos, preferiblemente

verticales, con una relación altura/diámetro elevada, en los que queda almacenado

el fluido a alta temperatura.

La dimensión de los depósitos de almacenamiento deberá ser proporcional a

las necesidades de calor estimadas de la instalación.

Figura 10. Acumulador solar. Fuente: Donauer Solar.


El dimensionamiento de los acumuladores depende de:

• Nivel de cobertura con energía solar de la demanda de la instalación. A

mayor nivel de cobertura, mayor acumulación.

• El perfil de consumo de la instalación. Si se realizan paradas durante el

proceso industrial, por ejemplo durante el fin de semana, el sistema se puede

diseñar considerando el almacenamiento de la energía en forma de fluido

caliente producido durante estas interrupciones.

El interés de que la relación altura/diámetro de estos depósitos sea elevada se

debe a que así se ve favorecida la estratificación de temperaturas en el interior del

mismo. La diferencia de densidades entre el agua caliente (arriba) y el agua fría

(abajo) incrementa el rendimiento de los captadores solares en el caso de circuitos

abiertos por cuanto recircula al captador el fluido con menor temperatura.

5.3. Sistema de Intercambio

El sistema de intercambio está únicamente presente en sistemas cerrados.

Su función principal es trasmitir la energía térmica recogida en el sistema

primario, a través del fluido caloportador, al fluido utilizado en el proceso.

Cuanto mayor sea la eficacia del intercambiador de calor, mayor cantidad de

calor pasará al fluido secundario y menor será la temperatura del fluido que retorna

a los captadores.

Esta disposición con dos circuitos e intercambiador será de obligada utilización

en aquellas zonas en las que la calidad del agua sea baja (agua dura con riesgo de

incrustaciones calcáreas).

5.4. Circuito hidráulico

Cualquier sistema solar térmico constituye en sí mismo una instalación

hidráulica.

Sus principales elementos son los siguientes:

• Tuberías.

• Bombas.

• Válvulas.

• Vasos de expansión. Su principal función es la de absorber las dilataciones del

fluido caloportador debidas al aumento de temperatura.


• Válvulas de seguridad. Todos los circuitos sometidos a presión y a variaciones

de temperatura deben incorporar este tipo de válvulas como elemento

limitador de la presión a la que puedan estar sometidos los circuitos.

• Purga de aire. Este sistema elimina el aire contenido en el fluido caloportador

del circuito. De esa manera se facilita la circulación del fluido por el sistema y

se reduce la corrosión.

Estas purgas se sitúan preferentemente en los puntos más altos del circuito y

en los tramos horizontales.

• Drenaje. Permite vaciar el circuito en momentos de necesidad: heladas,

reparaciones, etc.

5.5. Sistema auxiliar o convencional

Cualquier instalación solar térmica debe incorporar un sistema energético

convencional de apoyo (caldera de gas natural, diesel, etc.) para cubrir la demanda

durante aquellos períodos en los que el sistema solar por sí solo no sea capaz de

cubrirla completamente por motivos como:

• Climatología adversa

• Meses con poca radiación solar

• Horas del día de baja radiación

• Puntas de consumo

A continuación se muestra a modo de ejemplo un gráfico del porcentaje de

cobertura de la energía solar del total de la demanda en una empresa del sector

conservero.

Porcentaje de energía demandada cubierta con EST

36,90%

50,57%

68,75%

8,20%

20,87%

41,10%

75,79%

86,79%85,24%

42,71%

13,41%3,71%

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

100,00%

Ener

o

Febr

ero

Marzo

Abril

Mayo

Junio

Julio

Agos

to

Sept

iem

bre

Octub

re

Novie

mbr

e

Diciem

bre

Figura 11: Grado de cobertura (%) de la demanda de calor en una instalación solar térmica. (Fuente:

Elaboración propia sobre la base de datos típica de una industria conservera).


El dimensionado del sistema auxiliar ha de realizarse suponiendo que no se

cuenta con la instalación solar térmica. Una vez diseñado, el método más sencillo y

eficaz para integrar ambos es la conexión en serie de su producción.

Los sistemas de captación solar térmica son compatibles con cualquier sistema

convencional.

5.6. Sistema de regulación y control

Su función es asegurar el correcto funcionamiento de la instalación solar,

impulsando o deteniendo la circulación del fluido en el circuito primario.

Este sistema al estar automatizado no requiere la intervención del usuario.

Figura 12. Regulador solar. Fuente: Junkers.

5.7. Principales instaladores, fabricantes y distribuidores en España

En España existen una gran cantidad de empresas dedicadas a fabricar,

instalar y distribuir equipos de energía solar térmica, las cuales le podrán asesorar

sobre las necesidades y equipamientos óptimos para su instalación.

En las siguientes páginas web podrá encontrar diferentes listados de estas

empresas:

http://www.asit-solar.com/miembros.htm

http://www.portalsolar.com/empresas-energia-solar.php

www.asit-solar.com/miembros.htm

www.portalsolar.com/empresas-energia-solar.php


6. Ejemplo de aplicación de la energía solar térmica en una instalación

industrial. El caso de Beirala (Sector textil) (Fuente: Calor Solar para Procesos

Industriales POSHIP (2001).

Beirala es una factoría textil con 221 empleados que produce ropa y paños de

lana. Están especializados en productos de buena calidad orientados tanto al

mercado nacional como internacional.

Beirala es una antigua industria que está siendo remodelada para incrementar

su nivel de producción por lo que está redimensionando sus instalaciones. En este

proceso, los propietarios están convencidos de las ventajas de tomar diversas

medidas en el plano energético, como una mayor eficiencia en su uso, por ejemplo

recuperando parte del calor producido en sus procesos para utilizarlo en otros

puntos y cambiando a fuentes energéticas más limpias.

Por el momento, Beirala utiliza un fuel pesado. No obstante, las posibilidades

de cambio se ven limitadas por estar ubicada en un polígono industrial en el que no

hay acceso a la red de gas natural. De igual forma, un posible cambio a propano se

descarta por la carestía que conllevaría tener que transportarlo hasta la instalación.

Antes de adoptar cualquier medida, los responsables de la instalación han

caracterizado perfectamente sus procesos, régimen de trabajo y cómo afecta esto

al consumo de energía.

Por una parte, la industria está operativa durante todo el año, exceptuando

los 20 días que cierran por vacaciones.

Su demanda energética se reparte entre calor y electricidad. Electricidad para

el funcionamiento de máquinas textiles y aire acondicionado, y calor para los

procesos de tintura y limpieza que necesitan agua a 180ºC y 14 bares de presión.

Mientras la electricidad se importa de la red, el calor se produce en una caldera

convencional que utiliza el fuel pesado como energía primaria.

Es precisamente este proceso de generación de calor el que presenta unas

mejores condiciones para acometer diversas medidas para fomentar el uso de

energías limpias. No obstante, antes de realizar cualquier diseño es preciso tener

en cuenta las diferencias entre los procesos que necesitan este calor (tintura y de

limpieza), las cuales radican fundamentalmente en:

• Los volúmenes de agua que utilizan.

• Las temperaturas de los procesos. Para la tintura, la temperatura óptima es

de 80ºC mientras que para limpieza está en 60ºC.


Solución propuesta

Las características de los procesos demandantes de calor y el régimen de

trabajo de la instalación hicieron muy atractiva una instalación de captadores

solares térmicos y un sistema de recuperación de la energía térmica en los

efluentes.

Las condiciones que hicieron posible la aplicación de la energía solar térmica

fueron las siguientes:

- Existencia de una gran superficie disponible, y con buena orientación, en la

cubierta de la factoría para el montaje de los captadores solares.

- Existencia previa de un tanque de almacenamiento de hormigón que ha sido

utilizado como acumulador, abaratando con ello los costes.

- Posibilidad de suministrar agua al proceso de tinte y/o al proceso de lavado

proveniente del acumulador, después de incrementarse su temperatura con

un sistema energético de apoyo (el sistema de energía convencional).

Esquema de la instalación

La siguiente figura representa de forma esquemática el sistema solar diseñado

para integrarse en los procesos de tintura.

Figura 13. Configuración de la instalación solar de la empresa Beirala. (Fuente: Calor Solar para

Procesos Industriales POSHIP. 2001).

Como muestra el esquema, la energía necesaria para elevar la temperatura

del agua de proceso se consigue a través de:

- Aportación de energía solar térmica a partir del circuito cerrado (1)

- Recuperación de energía térmica del agua utilizada en los procesos.(3)

Colectores

Intercambiador de calor

Depósito de almacenamiento

1

Sistema de apoyo

2

Proceso

Conducción principal

3

Colectores

Intercambiador de calor

Depósito de almacenamiento

1

Sistema de apoyo

2

Proceso

Conducción principal

3


- Aportación, en caso necesario, del sistema de apoyo de energía

convencional (2).

El funcionamiento del sistema se produciría, por tanto, de la siguiente forma.

La corriente de agua que regresa del proceso (3) tiene un cierto calor residual y se

almacena en el tanque de hormigón grande que actúa de acumulador.

A este tanque vierte también el agua calentada, a través del intercambiador

de calor, por los captadores solares térmicos. Desde ahí, el agua caliente que

requiere el proceso se bombea.

Con este esquema, el sistema solar térmico puede funcionar de forma

independiente al proceso, acumulando energía térmica del sol en el tanque. Si en el

momento de utilizarla en el proceso no fuera suficiente, el sistema auxiliar de

energía que funciona con fuel pesado se encendería para aportar este déficit.

Otra de las ventajas de esta configuración es que la instalación solar no entra

en conflicto con el sistema convencional por lo que sólo serán necesarias pequeñas

adaptaciones relacionadas con el flujo de agua entrante en el tanque y el

intercambiador de calor externo.

Caso real de aplicación de energía solar térmica en Beirala. Principales parámetros

Empresa Beriala Sector Textil

Proceso Precalentamiento del agua para el proceso de tintura y limpieza

Temperatura de trabajo 20-80 ºC Sistema actual Caldera de fuel pesado Régimen de trabajo 345 días/año

Superficie de captación 1.750 m2 en la cubierta de la fábrica

Tipo de captación Captador solar plano selectivo Volumen almacenamiento 75 m3 Cobertura solar 7 33% Coste total de la instalación 340.430 € Aportación propia total 221.280 € Hubo subvención 35% de la inversión Beneficio neto anual (2001) 84.496 € Amortización 3 años

Tabla 8. Resumen del caso real: Beirala. (Fuente: Calor Solar para Procesos Industriales POSHIP.

2001).

7 Cobertura solar: Porcentaje de la demanda energética que será cubierta por el sistema de captación solar sobre la demanda anual.


7. Claves de rentabilidad en una instalación solar térmica.

A diferencia de lo que ocurre con otras fuentes de energía renovable como la

energía solar fotovoltaica es difícil establecer a priori unas condiciones de

rentabilidad estándar para energía solar térmica, pues ésta depende de una serie

de factores.

7.1. Inversión inicial

Típicamente, las inversiones iniciales requeridas por las instalaciones solares

térmicas basadas en los tipos de colectores en los que se centra Enerpyme

Renovables (captador solar plano y/o captador plano tubos de vacío) incluido el

resto de elementos de la instalación, son del orden de magnitud de 1.015 €/m2.

7.2. Especificidades del proceso al que se va a aplicar

La energía solar térmica puede ser aplicada a gran variedad de procesos. En

ese sentido, es posible que alguna característica del proceso impida que una o más

partes del equipamiento sean estándar. Algunos de estos condicionantes son:

- Fluido requerido en el proceso.

- Rango de temperaturas requeridas.

- Caudales requeridos.

- Infraestructura que tiene.

- Tamaño de la instalación.

Esta variedad de factores hace que cada instalación solar térmica tenga que

dimensionarse a medida y, en ocasiones, utilizar equipos de los que la empresa

probablemente carecía hasta ese momento (intercambiadores de calor,

acumuladores, etc.).

7.3. Irradiación solar del emplazamiento

La irradiación que recibirá un futuro emplazamiento es fácilmente previsible,

consultando tablas de distintas fuentes como el Instituto Nacional de Meteorología o

Censolar que proporcionan esta información con un pequeño margen de error (ver

página 11 de este manual).

7.4. Orientación de los captadores solares

La disponibilidad de tejados o espacios de terreno con buena orientación al sol

y la ausencia de sombras puede condicionar la rentabilidad de la instalación.


Ahorro del Combustible sustituido

El ahorro económico producido por el menor consumo del combustible

convencional es un factor clave.

Subvenciones

En muchas comunidades autónomas existen líneas de subvención que pueden

hacer rentables instalaciones solares térmicas que de por sí no lo serían.


8. Ayudas y Subvenciones

8.1. Línea ICO-IDAE de Energías Renovables 2006 (Fuente: IDAE)

El Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía (IDAE) dispone de

una línea de subvenciones para proyectos de Energías Renovables y Eficiencia

Energética.

Esta iniciativa incorpora una línea de préstamo, con una dotación inicial de

30 millones de €, para financiar inversiones en proyectos de energía solar térmica,

fotovoltaica aislada, biomasa doméstica e instalaciones de cogeneración, destinadas

a personas físicas, comunidades de propietarios, pymes (ver tabla de condiciones

para ser considerada pyme), ayuntamientos y otros organismos públicos.

Condiciones para ser considerada pyme Número de trabajadores <250

Participación de otra empresa <25% Volumen de negocio (Ventas) ≤50.000.000 €

Balance general ≤43.000.000 €

Tabla 9. Condiciones de pyme.

En lo que respecta a la energía solar térmica, la línea de prestamos se dirige a

aquellas instalaciones con una potencia superior o igual a 20kW, diseñadas para el

calentamiento de un fluido a partir de la captación de la radiación solar directa,

mediante paneles solares homologados, para su posterior utilización en aplicaciones

térmicas.

Forman parte de las partidas subvencionables: el coste de campo de captación

solar (paneles, estructura, interconexión entre captadores, etc.); sistema de

acumulación (tanques, intercambiador de calor, bombas de circulación, vasos de

expansión, etc.); obra civil (siempre que no se supere el 20% de la inversión

elegible); máquina de absorción para producir frío; y sistema de regulación, control

y monitorización.

En la siguiente tabla se puede ver los costes de referencia de la línea ICO

IDAE:

SOLAR TÉRMICA ≥ 20 kW Temperatura Aplicaciones Precio (€/m2) Precio (€/kW)

ACS Calefacción Suelo

Radiante ≤ 60ºC

Piscinas

600 850

Refrigeración

Calefacción Radiadores

> 60ºC

Industria

1.050 1.500

Tabla 10. Costes de referencia de la línea ICO-IDEA.


Los proyectos se financian hasta el 100% de los costes de referencia, con un

máximo de 1,5 millones de € sin incluir el IVA, debiendo ejecutarse a lo largo del

primer año a partir de la formalización del préstamo. La vigencia de los prestamos

se extiende desde el 1 de julio de 2006 hasta el agotamiento de los fondos.

Para solicitar éste tipo de préstamos, deberá rellenar y enviar un formulario

de solicitud que encontrará en la página Web del IDAE: www.idae.es.

Tras la recepción de la solicitud, se requerirá al interesado la documentación

precisa para una evaluación previa de la viabilidad del proyecto, (plazo de

presentación en IDAE: 15 días laborables desde la comunicación). Posteriormente

IDAE confirmará el alta en la línea de Préstamos IDAE 2006, momento a partir del

cual, el solicitante dispondrá de 3 meses para la firma del préstamo (incluida la

aportación de garantías necesarias cuando proceda).

Las garantías que se solicitarán son:

- Para préstamos de hasta 120.000 euros: Aval por el 50%.

- Para préstamos superiores a 120.000 euros: el IDAE analizará la solicitud del

préstamo y, en función de la solvencia del solicitante y de la viabilidad del

proyecto de inversión, determinará las garantías a aportar.

Para más información consulte la página web del IDAE, http://www.idae.es.

www.idae.es

www.idae.es


8.2. Ayudas y Subvenciones en Comunidades Autónomas

En la siguiente tabla se muestran las ayudas8, referentes a instalaciones

solares térmicas para algunas Comunidades Autónomas.

Comunidad Autónoma

Norma Objetivo

Alcance (tecnología, sectores y

actividades)

Ayuda económica

Orden del 18 de julio de 2005

Incentivar el desarrollo energético

sostenible de Andalucía.

Convocatoria para los años 2005 y

2006

Solar térmica para producción de agua caliente,

cualquiera que sea su uso

Cuantía máxima de las ayudas:

40%. Si el solicitante es una

PYME hasta el 50% de la inversión

incentivable Andalucía

Convenio IDAE- Agencia Andaluza

de la Energía

Fomentar la realización de instalaciones

solares

Generación de agua caliente a partir de 10 m2

Cuantía máxima de las ayudas: 37

% (energía de apoyo distinta de la eléctrica), 30% en caso contrario

Canarias ORDEN de 11 de octubre de 2006

Instalaciones de energía solar

térmica

Superficie > 75 m2, aplicaciones

especiales y proyectos

innovadores


37% del coste de referencia de la

instalación

Castilla y León ORDEN

EYE/314/2006, del 2 de marzo

Realización de actuaciones en

materia de energía solar

térmica

Instalaciones para procesos

productivos industriales o

asimilados


28% (*), con un máximo de 180.000 €

Cataluña Orden

TRI/301/2006 del 12 de junio

Realización de inversiones en

materia de Energía

Renovables

Obtención de calor para procesos industriales

Subvención de hasta el 37% del

coste de referencia de la

instalación

Comunidad Valenciana

Resolución de 10 de abril de 2006

Impulsar las Energías

Renovables (Solar Térmica)

Calentamiento de agua para procesos

industriales

Cuantía máxima de las ayudas: 45% del coste

elegible del proyecto

Orden de 22 de marzo de 2006

Fomento de la energía Solar

Térmica

Realización de instalaciones

solares térmicas con colectores

planos o con tubos de

vacío en empresas

Cuantía máxima de las

ayudas:50% de la inversión

subvencionable Galicia

Resolución de 21 de junio de 2006

Fomento de la energía Solar

Térmica

Aplicaciones especiales con una

temperatura de diseño superior

a 60 ºC


37%

Madrid Orden 86/2006,de

11 de enero

Promoción de las Energías

Renovables

Instalaciones de superficie mayor

de 10 m2


2,5-17 % (*), con un máximo de

100.000 €

8 Estas son las ayudas y subvenciones vigentes durantes el desarrollo de Enerpyme Renovables. Si desea información actualizada en esta materia, consulte los Links correspondientes a las Agencias Energéticas en la Tabla 12 del presente manual.


Madrid Orden 6105/2006, de 6 de octubre

Promoción de las Energías

Renovables

Instalaciones de superficie mayor

de 10 m2


17% (*), con un máximo de 100.000 €

Convenio EVE-IDAE 2006

Fomentar la realización de

instalaciones para el

aprovechamiento de la energía

solar.

Agua caliente en procesos

industriales

Cuantía máxima de las ayudas: 30% del coste

elegible del proyecto, con un

máximo de 36.000 € por instalación y 60.000 € por beneficiario

País Vasco

ORDEN de 14 de diciembre de

2005,

Fomento de las energías

renovables

Instalaciones solares de más de

50 m2


40%(*) del coste elegible del proyecto

(*) Porcentaje obtenido al considerar que la subvención para aplicaciones con temperatura de diseño

superior a 60ºC ascienden a 280 €/m2 y el coste total de referencia es de 1.015 €/m2.

Tabla 11. Ayudas y Subvenciones de la Energía Solar Térmica

La tabla anterior recoge las líneas de subvención activas en las respectivas

comunidades autónomas en el momento de elaborar este manual. Es interesante,

no obstante, comprobar cuáles siguen efectivamente vigentes en el momento de

analizar la posibilidad de instalar un sistema solar térmico. En la siguiente tabla

encontrará los enlaces a las Webs de las agencias energéticas de diversas regiones

donde podrá encontrar más información a este respecto.

Comunidad Autónoma Agencia Link

Agencia Andaluza de la Energía www.agenciaandaluzadelaenergia.es

Sociedad para el Desarrollo Energético de Andalucía, S.A., SODEAN

www.sodean.es

Agencia Local Energía de Sevilla www.agencia-energia-sevilla.com

Agencia Provincial de la Energía de Huelva, APEH

www.apeh.org

Asociación Agencia "SAVE" de Gestión Energética de Écija, AGEDE

www.ipreecija.org

Agencia de Gestión Energética de la Provincia de Jaén, AGENER

www.agener.org

Andalucía

Agencia Provincial de la Energía de Granada

www.apegr.org

Aragón Servicio de energía de Aragón http://portal.aragob.es/

Fundación Asturiana de la Energía, FAEN

www.faen.es Asturias

Fundación Agencia Local de la Energía del Nalón, ENERNALÓN

www.enernalon.org

Canarias Agencia de Energía de las Canarias Occidentales, AECO

www.itccanarias.org/itc


Comunidad Autónoma Agencia Link

Ente Regional de la Energía de Castilla y León, EREN

www.jcyl.es

Agencia Provincial de la Energía de Burgos, AGENBUR

www.agenbur.com

Agencia energética Municipal de Valladolid

www.aemva.org Castilla-León

Agencia Provincial de la Energía de Ávila, APEA

www.diputacionavila.es/web/?url=apea

Agencia para la Gestión de la Energía de Castilla-La Mancha

www.agecam.es Castilla-La Mancha Agencia Provincial de la Energía de

Toledo www.diputoledo.es

Instituto Catalán de la Energía, ICAEN www.icaen.net

Agencia de Energía de Barcelona www.barcelonaenergia.com Cataluña Agencia local de Energía de Manresa www.lasequia.org

Madrid Centro de Ahorro y Eficiencia Energética de la Comunidad de Madrid

www.madrid.org

Agencia Valenciana de la Energía, AVEN

www.aven.es Valencia

Agencia Energética de la Ribera, AER www.aer-ribera.com

Extremadura Agencia Extremeña de la Energía, AGENEX

www.dip-badajoz.es

Galicia Instituto Energético de Galicia (INEGA) www.inega.es

Islas Baleares Conserjería de Comercio, Industria y Energía. Dirección General de Energía

www.caib.es

Agencia Energética Municipal de Pamplona

www.pamplona.net

Navarra Centro de Recursos Ambientales de Navarra

www.crana.org

Murcia Agencia de la Gestión de la Energía en la Región de Murcia, ARGEM

www.argem.es

País Vasco Ente Vasco de la Energía (EVE) www.eve.es

Tabla 12. Enlaces Web de las diferentes agencias energéticas.


9. Bibliografía y páginas Web consultadas

Fuentes consultadas:

• Energía Solar Térmica en la Comunidad de Madrid. Cámara Oficial de

Comercio e Industria de Madrid. (2006)

• Guía de Ahorro Energético en Instalaciones Industriales. Centro de Ahorro y

Eficiencia Energética de Madrid (2006).

• Guía de Energía Solar. Caja Madrid. Obra Social. Madrid (2006).

• Manual de cálculo y diseño de instalaciones de producción de agua caliente

sanitaria en edificaciones de viviendas mediante energía solar y apoyo

individual a gas natural. Gas Natural (2004).

• Energía Solar Térmica en la Comunidad Autónoma de la Región de Murcia.

Agencia de gestión de energía de la Región de Murcia (2002).

• Solar Heating for Industrial Processes. International Energy Agency Solar

Heating & Cooling Programme (2003).

• Calor Solar para Procesos Industriales POSHIP (2001).

Páginas web consultadas

• Asociación Solar de la Industria Térmica. www.asit-solar.com

• Sociedad para el Desarrollo Energético de Andalucía. www.sodean.es

• Instituto para la Diversificación de Ahorro y Eficiencia Energética. www.idae.es

• Censolar. Centro de Estudios de la Energía Solar. www.censolar.es

• Ministerio de Industria, Turismo y Comercio. www.mityc.es

• Comunidad de Madrid. www.madrid.org

• Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía. www.idae.es

• Comisión Nacional de la Energía. www.cne.es


Fundación Entorno – BCSD España

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Fundación Entorno – BCSD España Fundación Entorno – Consejo Empresarial Español para el Desarrollo Sostenible (FE-BCSD España) es una organización privada y sin ánimo de lucro, con la misión de promover el liderazgo empresarial en la creación de valor sostenible. Impulsada en 1995 por un grupo de grandes compañías, está al servicio de las empresas que desean reforzar su compromiso con el desarrollo sostenible. En la actualidad cuenta con casi un centenar de Empresas Colaboradoras y Asociadas, entre grandes empresas y Pymes, así como más de 7.000 beneficiarios anuales. Fundación Entorno - BCSD España es socio nacional del Consejo Mundial para el Desarrollo Sostenible (WBCSD, en sus siglas en inglés), organización empresarial líder en el mundo que, gracias al compromiso de los directivos de las empresas, está definiendo la agenda del desarrollo sostenible, la competitividad empresarial y las sociedades sostenibles. Además la Fundación colabora, entre otras organizaciones, con European Partners for Environment (EPE), SustainAbility Ltd, Global Reporting Initiative (GRI) y desde 1996, lidera el Comité Español del Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente. Fundación Entorno - BCSD España ha sido reconocida, entre otros, con el Premio Nacional de Medio Ambiente 1999, el Premio de Medio Ambiente de Expansión y Garrigues & Andersen 2001 a la Eco-eficiencia y Premio 2004 a la Gestión Ambiental con el programa e+5; Premio Europeo a la Eco-eficiencia 2001, el premio periodístico de Ecovidrio, el V Premio Nacional de Periodismo ‘Doñana' Desarrollo Sostenible y el Premio de Medio Ambiente de la Comunidad de Madrid, Cámara de Madrid y CEIM-CEOE. Empresas miembro Acciona, Adif, Cemex España, Consulnima, Elcogás, Ence, Endesa, Ericsson España, FCC Construcción, Grupo Ferrovial, Fundación Grupo Eroski, Gas Natural, Holcim España, Philips, Red Eléctrica, Repsol YPF, Telefónica y Unilever. Participante en Grupos de Trabajo: DuPont Ibérica, Iberdrola Inmobiliaria, Dow Chemical Ibérica.

(Actualizado a Abril de 2007)

Nuestro Plan de Trabajo 3 Grandes Bloques:

El plan de trabajo de la Fundación Entorno-BCSD España se estructura en torno a 3 grandes bloques: - Áreas Focales. Plataformas para la discusión,

investigación e interlocución sobre los temas más relevantes para la empresa en relación con el Desarrollo Sostenible.

Actualmente los temas principales tratados en estas áreas focales son tres:

� Energía y Cambio Climático.

El programa Enerpyme y todas las actividades desarrolladas dentro del mismo se engloban dentro de este Área Focal de Energía y Cambio Climático.

� El Papel de los Negocios en la Sociedad.

� El Uso Eficiente de los Recursos Naturales.

- Programas sectoriales. Conjunto de actividades enfocadas a un sector concreto de negocio en su relación con el Desarrollo Sostenible, constituidos a petición de las empresas miembro de FE-BCSD España.

En la actualidad se está desarrollando un programa sectorial de Construcción Sostenible, con el que establecer un marco de acción que defina cómo crear las condiciones que hagan posible una construcción sostenible a lo largo de toda la cadena de valor y fomentar el diálogo con las diferentes partes interesadas.

- Iniciativas. Acciones puntuales de información, difusión

y formación que propone la FE – BCSD España a sus miembros y que nacen del trabajo realizado en las Áreas Focales o en los Programas Sectoriales, con las que fomentar un debate abierto a la sociedad sobre temas clave del desarrollo sostenible y comunicar los resultados obtenidos en las Áreas Focales y Programas Sectoriales así como las prácticas empresariales más destacadas.

Algunas de estas iniciativas son:

• Celebración de Clubes de Debate y otras jornadas técnicas.

• Edición del Canal Empresa Sostenible. • Publicaciones sobre prácticas empresariales

destacables. • Formación virtual a más de 2.500 alumnos.

Para conocer todas las actividades de Fundación Entorno - BCSD España, visite:

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