Energía solar térmica: tipos de captadores

El aprovechamiento de la energía solar térmica o energía termosolar constituye una de las principales fuentes de energía renovable que emplen la energía procedente del sol.
Este tipo de tecnologías basan su funcionamiento en el calentamiento de un fluido térmico mediante captadores solares para su posterior aprovechamiento.
Entre las distintas aplicaciones de la energía solar térmica destacan:

• Producción de agua caliente sanitaria.
• Calefacción.
• Frío solar.
• Acondicionamiento del agua de piscinas. 

Cada aplicación requiere de distintas temperaturas de trabajo del fluido térmico y, por otro lado, se dispone de un espacio limitado para la instalación de los captadores solares. Por esta razón conviene plantearse el tipo de captador más adecuado en cada caso.
Entre los tipos de captadores solares disponibles en el mercado se encuentran los siguientes:

• Captadores planos sin protección, formados por una caja en cuya base hay una plancha metálica de color negro. Estas planchas están unidas en su cara posterior a un serpertín por el que circula el fluido caloportador (generalmente agua con anticongelante). Estos captadores presentan bajo rendimiento y son adecuados para bajas temperaturas (hasta 80 ºC).

• Captadores planos con protección, idénticos a los planos si protección pero añaden un vidrio protector transparente en su parte superior. Este vidrio provoca una especie de efecto invernadero al no ser opaco a la radiación infrarroja que emite la plancha metálica de color negro. Mejoran el rendimiento de los captadores planos sin protección y son adecuados para bajas temperaturas (hasta 80 ºC).
• Panel de tubos de vacío, la superficie captadora está aislada del exterior por medio de un doble tubo de vidrio que crea una cámara de vacío. Presentan u rendimiento superior a los captadores planos y son adecuados para bajas temperaturas (hasta 80 ºC).

• Colectores parabólicos: poseen el mismo funcionamiento que los captadores planos con la diferencia de que la sección de la placa solar tiene forma de parábola concentrando toda la radiación solar hacia un tubo por el que circula el fluido a calentar. Presentan un elevado rendimiento y son adecuados para altas temperturas (a partir de 125 ºC).

El rendimiento de los captadores solares térmicos debe ser considerado a la hora de diseñar una instalación. Los fabricantes proporcionan coeficientes correspondientes a las curvas de rendimiento de los captadores, estas curvas son de la forma:
R=R0 - K (Tm-Ta)/I
Donde:
R es el rendimiento del captador.R0 es el factor óptico o rendimiento máximo posible del captador.K es el factor de pérdidasTm es la temperatura media del fluido en el colector (ºC)Ta es la temperatura ambiente (ºC)I es la radiación solar incidente en (W/m2)
Así cuanto mayor es la diferencia entre la temperatura media del fluido en el captador (Tm) y la temperatura ambiente (Ta) menor es el rendimiento al aumentar las pérdidas por aumentar la emisión de calor del captador al ambiente circundante.
A la hora de realizar un correcto diseño de una instalación solar térmica se debe calcular el rendimiento medio estacional a lo largo del año, el cual es función de:

• Localización geográfica.
• Orientación de los captadores.
• Inclinación de los captadores.