Una de las claves del éxito de la utilización de la energía solar térmica consiste precisamente en la elección de la aplicación adecuada, con la tecnología adecuada y en el lugar o zona adecuados. Por el contrario, la falta de información entre usuarios o la escasa profesionalidad de algunos instaladores, han llegado a intentar obtener de la energía solar aquello que sobrepasa sus limitaciones, conduciendo inevitablemente al fracaso.

La experiencia de las dos últimas décadas, evaluando y observando el comportamiento de instalaciones de energía solar de todo tipo, nos han permitido enumerar de forma bastante precisa aquellas aplicaciones concretas en las que es recomendable y práctico hacer intervenir a la energía solar, bien como energía única o apoyada por algún tipo de energía convencional, así como desaconsejar, al menos por el momento, su utilización en otras aplicaciones.

Comenzaremos por la conversión térmica a baja temperatura, cuya aplicación más idónea es, sin duda alguna, la obtención de agua caliente para diversos usos.

El agua caliente consumida en usos higiénicos y sanitarios, tanto a nivel doméstico (vivienda unifamiliar o plurifamiliar), como para otras colectividades (hoteles, hospitales, residencias, instalaciones deportivas, etc.) puede ser obtenida en una gran proporción mediante un sistema de colectores planos.

Únicamente en regiones de muy abundante nubosidad y escaso soleamiento no es rentable la inversión de una instalación solar para agua caliente sanitaria. En cualquier caso, la inversión se amortiza merced a la autonomía que proporciona y al ahorro de energía convencional.

Dependiendo fundamentalmente de las condiciones ambientales, pero también de otros factores, como el perfil del consumo, normalmente la aportación de la energía solar viene a suponer entre un 40% y un 80% de las necesidades energéticas totales.

Aunque, aumentando el número de colectores y el volumen del acumulador, pueden obtenerse mayores porcentajes, no es rentable hacerlo, pues a partir de un cierto valor, un pequeño aumento en la aportación solar requiere un aumento de la inversión, no justificado por el mayor ahorro que se puede esperar obtener. Así pues, existe un punto óptimo, o mejor, un intervalo óptimo, en el que el ahorro es considerable y la inversión razonable, de forma que en pocos años pueda ser amortizada.

Aún así, y puesto que el precio de estas energías convencionales que se supone van a ser sustituidas por la energía solar no es actualmente muy alto, los cálculos estrictamente económicos nos llevan a períodos de amortización que pueden parecer elevados (típicamente entre 5 y 10 años), por lo que la decisión de efectuar una instalación solar para agua caliente sanitaria debe apoyarse, además, en otras consideraciones no menos importantes: autonomía energética y respeto ecológico.

El porcentaje de energía necesaria para calentar el agua que no logra ser satisfecho por la energía solar, que corresponde al agua consumida en los períodos de nubosidad, debe ser aportado por alguna fuente de energía convencional (electricidad, gas, combustible líquido, etc.), integrado en la propia instalación solar o independiente de ella.

No obstante, es admisible, e incluso recomendable, prescindir totalmente de la energía auxiliar en determinados casos, entre los que citaremos:

•  En las instalaciones para agua caliente doméstica en zonas de climas muy benignos (por ejemplo: Canarias, Costa del Sol, etc.)  en los que la nubosidad es escasa y la temperatura del agua de red relativamente suave.

•  En instalaciones para proporcionar agua caliente en edificios públicos o de oficinas, destinada exclusivamente al aseo de los empleados y a la limpieza.

Una típica instalación para agua caliente doméstica en una vivienda unifamiliar situada en un clima medio puede reducir a una tercera parte el importe del recibo de energía auxiliar por el calentamiento del agua, lo que sin duda alguna constituye un buen estímulo para el usuario.

En los edificios plurifamiliares la rentabilidad deberá ser mayor, pues siempre es más económica una instalación centralizada, dotada de uno o dos grandes acumuladores, que muchas instalaciones individuales. Sin embargo, problemas de espacio y de adaptación a la arquitectura existente hacen difícil en muchos casos la adecuación de una instalación solar a un edificio ya construido, siendo fundamental que el arquitecto considere en la fase de proyecto de la construcción al menos la posibilidad futura de ubicar un sistema de energía solar.

Los colegios, residencias, hoteles, complejos deportivos, etc. constituyen otro campo de aplicación excelente de la energía solar térmica, dada la considerable cantidad de agua caliente que necesitan. Al ahorro obtenido, se añade el indudable valor didáctico que estas instalaciones poseen y la favorable impresión que producen en el público en general.

Otro extenso campo de aplicación de la conversión térmica de la energía solar son los procesos industriales en los que se necesita agua caliente en abundancia.

Dependiendo de la temperatura requerida, ésta puede ser obtenida mediante los colectores solares exclusivamente o con ayuda de una energía convencional, a la que la energía solar sustituiría al menos parcialmente y que pasaría a actuar como energía auxiliar.

En las lavanderías, donde se suelen gastar diariamente varios miles de litros de agua caliente, el precalentamiento solar supone un ahorro considerable, siendo éste uno de los casos en que hemos observado amortizaciones más rápidas.

Existen multitud de procesos industriales, en los sectores químicos, de alimentación, tratamiento de residuos, etc., en los que se precisa agua a distintas temperaturas. En el rango entre los 60 y 80ºC encuentran una aplicación idónea de los colectores de vacío, que son los únicos que, sin concentración, pueden alcanzar estas temperaturas.

Una instalación de colectores de concentración no se justifica a menos que se necesite un volumen mensual de agua muy caliente (o de algún otro fluido) superior a los 500 m 3 .

En el medio rural y agrícola la energía solar térmica tiene mayor interés que en el medio urbano, debido a que la disponibilidad de energía convencional suele resultar más problemática que en la ciudad. Además, en las granjas no existen dificultades de espacio, por lo que una instalación solar no resulta incómoda en ningún caso, pudiendo proporcionar una autonomía considerable.

La climatización de piscinas, bien sean para mero disfrute o para uso terapéutico, constituye posiblemente la aplicación más rentable, dada la gran cantidad de energía convencional que requiere el mantenimiento de una temperatura agradable (entre 26ºC y 30ºC), excepto en los meses tradicionalmente calurosos. Además, cada vez en más países, la legislación prohíbe gastar energía convencional para calentar piscinas privadas de uso meramente deportivo o recreativo.

Para la climatización de las piscinas no se recomienda utilizar colectores con cubierta, dada la baja temperatura que se necesita obtener, sino colectores de plástico o goma sin ningún tipo de cubierta ni carcasa, lo que abarata considerablemente el metro cuadrado instalado. Aunque la superficie de colectores necesaria es bastante alta (según la zona climática y el período de utilización de la piscina, puede oscilar entre el 50% y el 150% de la propia área de la piscina), se puede lograr una considerable reducción del número de colectores instalados utilizando una manta solar, formada por un material translúcido, para recubrir la piscina por la noche, evitando las pérdidas de calor.

Muchos potenciales clientes que se dirigen a un instalador o especialista en energía solar preguntan si sería posible ahorrar en la calefacción de sus viviendas haciendo uso de colectores solares.

Es preciso responder a esta posible y frecuente pregunta de forma categórica, conforme a las limitaciones propias de la actual tecnología de conversión solar térmica, y evitar así crear falsas expectativas.

Las dificultades para conseguir acumulaciones térmicas superiores a las 48 horas y la necesidad de disponer de calefacción durante todos los días fríos, sin excepción, que precisamente suelen coincidir con los períodos de menor soleamiento, hacen que únicamente recomendemos este tipo de instalaciones en casos muy determinados, entre los que citaremos:

•  Residencias y establecimientos hoteleros de zonas con un elevado número de horas de sol en invierno, aunque con temperaturas bajas.

•  Edificios con un alto grado de aislamiento térmico, donde no existan problemas de espacio para la ubicación de los colectores y con facilidad para el mantenimiento y control de la instalación (por ejemplo: industrias, centros de enseñanza, etc.), siempre que estén situados en regiones frías pero soleadas.

•  Proyectos de construcción en los que esté previsto un gran sistema de energía solar para otros usos (agua caliente, climatización de piscinas, etc.), en los que, sin existir problemas de espacio, pueda cumplirse con relativa facilidad para cubrir parcialmente las necesidades de calefacción.

•  Cuando se proyecte o ya exista un sistema de calefacción mediante suelo radiante con una energía convencional puede resultar interesante interconectar dicho sistema con otro solar. La instalación solar, además de proporcionar el agua caliente necesaria para el consumo, podría ahorrar una apreciable cantidad de energía, al aprovechar el calor sobrante para mantener el circuito del suelo radiante a la temperatura requerida. Como éste es el único sistema de calefacción que requiere temperaturas del fluido caloportador de solamente unos cuarenta grados centígrados, resulta perfecto para combinarlo con colectores solares planos, los cuales a esa temperatura ofrecen un excelente rendimiento.

Posiblemente el sistema de calefacción por suelo radiante se extienda progresivamente en edificios y viviendas de nueva construcción, posibilitando también la utilización paralela de la energía solar.

Fuera de estos casos concretos, la mejor forma de ahorrar en calefacción aprovechando la energía solar es hacer uso de la llamada energía solar pasiva, es decir, aquella que penetra de forma natural por ventanas y cristales convenientemente orientados, y evitando al máximo la pérdida de calor, extremando el aislamiento y tomando todas las medidas posibles (doble ventana o al menos doble vidrio, carpintería exterior no metálica, aislamiento de cubiertas, etc.).

Por último, para terminar con la enumeración de las aplicaciones térmicas de la energía solar que son o pueden ser a muy corto plazo sumamente interesantes, quizás se deba mencionar las que utilizan colectores de aire en vez de colectores de líquido. Dichos colectores son más económicos que los de líquido y presentan menos problemas, ya que no hay que preocuparse de las fugas o de la posible congelación.

Se han utilizado con cierto éxito en procesos de secado agrícola o industrial, donde se precisan grandes volúmenes de aire sobrecalentado (por ejemplo, en los procesos del secado de tabaco o de la madera). Sin embargo, y dado que la obtención de grandes volúmenes de aire requiere también un gran número de colectores, parece ser que la solución más lógica sería la construcción de cámaras de secado que en sí mismas sean verdaderos colectores, esto es, que aprovechen la energía solar pasiva, al igual que lo hacen muchos edificios convenientemente orientados y acristalados.

La conversión térmica de la energía solar constituye la aplicación más simple, ya que no requiere necesariamente tecnología sofisticada ni costosos materiales.

En realidad, lo que hace cualquier colector solar térmico es sencillamente algo tan habitual como dejarse calentar por el Sol y transmitir la energía térmica a un medio capaz de trasladarla, a su vez, hasta el lugar en que interese acumularla.

El colector solar, aunque simple en cuanto a su concepción, requiere poseer unas características excepcionales en cuanto a cualidades tales como
durabilidad, hermeticidad e inalterabilidad que lo diferencian de otros productos.

El fracaso a corto o medio plazo de muchas marcas de colectores, que han demostrado ser incapaces de soportar el paso de unos pocos años manteniendo un rendimiento razonable, demuestra la existencia de un error de partida, causante al menos en parte de un inmerecido descrédito de las instalaciones solares, que se produjo a lo largo de la década de los ochenta, y es el de subestimar los efectos combinados del Sol y de los agentes meteorológicos sobre los materiales convencionales.

En efecto, el Sol es uno de los factores más terriblemente devastadores para muchos materiales y objetos que se encuentran permanentemente bajo su acción directa.

Combinada con los agentes atmosféricos y la acción química de las sustancias presentes en el aire, principalmente en el aire húmedo, la radiación solar deteriora y degrada muchos de los componentes habitualmente presentes en productos destinados a ser utilizados en interiores, protegidos de la luz solar.

El vidrio, la cerámica y ciertas aleaciones metálicas son ejemplos de materiales casi inalterables por el Sol, que pueden resistir su acción ininterrumpida durante muchos años, pero por el contrario, las pinturas, los plásticos, ciertos materiales y los adhesivos industriales, que tienen un excelente comportamiento en la mayor parte de las aplicaciones, sufren una inevitable degradación si son expuestos a la intemperie.

Si los efectos de la exposición al sol nos obligan a restaurar o sustituir los muebles y otros objetos con relativa frecuencia, no sería práctico permitir que esto también ocurriera con los colectores, ya que los costes de mantenimiento harían que la instalación no resultara rentable.

La primera cualidad que hay que exigir a un colector solar es su inalterabilidad durante muchos años, como mínimo veinte, sin pérdida sensible de sus propiedades y rendimiento.

Esta exigencia tiene prioridad respecto a otras, como puede ser la obtención de un rendimiento (capacidad de aprovechamiento de la energía solar incidente) algo mayor, que a menudo sirve, erróneamente, como única referencia a la hora de elegir una determinada marca o modelo.

Casi todos los colectores planos del mercado actual difieren en cuanto a su rendimiento en menos de un 10% con respecto al valor medio de todos ellos, pero no se puede decir lo mismo en cuanto a su expectativa de vida útil.

Para lograr una durabilidad que permita al usuario despreocuparse casi totalmente de ellos, los colectores deben estar fabricados partiendo de materiales de óptima calidad, adecuados para las condiciones que van a soportar, y haber observado escrupulosamente todas las recomendaciones de los laboratorios de investigación y ensayo.

El más mínimo error o el más leve descuido en el diseño de absorbedores, o de la unión de éstos con la carcasa, o en la tolerancia de medidas, permiten arruinar completamente un proyecto de fabricación aparentemente bueno.

Hay que tener en cuenta que un colector va a estar sometido a continuos cambios de temperatura que provocarán variaciones de sus tres dimensiones por efecto de la dilatación y contracción, así como la aparición de tensiones que pueden ser peligrosas. Cada soldadura o cada tornillo ha de realizarse para soportar estas tensiones sin el menor problema.

Como consecuencia de la calidad obligada en el proceso del diseño y fabricación de un colector, el producto final no resulta ciertamente barato, pero sí será rentable, habida cuenta de que cumplirá satisfactoriamente su misión durante muchos años.