Refrigeración con energía solar



Cuando alguien escucha por primera vez la existencia de refrigeradores solares o de climatizadores solares, probablemente crea que se trata de dispositivos como los habituales pero que se alimentan con electricidad generada mediante paneles fotovoltaicos, lo cual aunque es posible e ineficiente, no tiene nada que ver con lo que estamos tratando.

La aplicación más favorable energética y medioambientalmente hablando de la energía solar, por rendimiento, por bajo coste y por ahorro de emisiones, es la producción de agua caliente sanitaria (ACS), esto es, para uso doméstico, servicios, industria, hospitales, etc. Pues bien, existe una aplicación en la que el dispositivo aprovechando directamente el calor, permite obtener frío.

Todos conoceréis los frigoríficos que funcionan con una bombona de gas butano, muy utilizados en casas de campo, camping, etc. Están basados en un principio físico consistente en que cuando un líquido pasa a estado gaseoso (se evapora) absorbe calor de su entorno, por lo que dicho entorno se enfría. En este principio se basa también el “funcionamiento” del botijo o la agradable sensación que se obtiene cuando nos rociamos de agua en verano y nos exponemos a una brisa que la ayude a evaporarse. También ha experimentado todo el mundo la sensación de frío –absolutamente real- que se produce cuando nos impregnamos la piel de alcohol y éste se evapora.

Un quemador calienta una disolución concentrada de agua y amoniaco (o de bromuro de litio y agua) y produce la separación por evaporación del amoniaco. A partir de ahí, el sistema enfría porque el amoniaco cede calor al entorno (en las rejillas de refrigeración posteriores) y pasa a líquido y en otra zona del dispositivo, absorbe calor (del interior del frigorífico) y pasa a gas. Después es absorbido por la disolución acuosa y vuelta a empezar.

El mecanismo descrito es susceptible de que sea sustituido el quemador de gas -que sirve para separar el amoniaco- por una fuente de calor cualquiera, incluyendo naturalmente, aquella que proviene de la radiación solar, obteniéndose así un refrigerador solar, pues la temperatura de la disolución basta con que sea superior a 50 ºC con absorbentes sólidos y a 80º con absorbentes líquidos.

Este tipo de refrigeración es denominada de absorción o de adsorción, según sea líquida o sólida la sustancia en la que se diluye el refrigerante.

El sistema se puede combinar con uno de calefacción solar mediante suelo radiante que resuelve el tema de la climatización en cualquier época, apoyado siempre que sea posible, en ambas modalidades, por una fuente de energía alternativa para cuando la producción solar es insuficiente, lo cual hace disminuir los costes de instalación a valores asumibles en multitud de ámbitos.

El potencial en países como el nuestro es casi ilimitado para su uso en climatización de viviendas y otros espacios y los beneficios medioambientales inmensos, por no mencionar que las horas de máximo consumo eléctrico se producen en los momentos en los que mayor demanda de climatización existe. Ello provoca o bien apagones si el sistema no puede gestionar los picos o, lo que es casi peor, poseer una sobredimensión exagerada de la potencia instalada –con lo que conlleva en costes- para poder atenderlos.

En definitiva, existe la refrigeración solar y su uso debe ser potenciado, junto al del calentamiento solar de agua y espacios, como primeras medidas para la racionalización de los usos energéticos.


Saludos.
La energía más limpia es la que no se consume.

26 comentarios:

Equilicua dijo...

Está guapo el sistema, y aparentemente sólido por simple.

¿Costes aproximados para 90 metros cuadrados? En construcción nueva.

Helios dijo...

Hola equilicua. No te puedo informar de precios exactos, pero para que te hagas una idea, para nueva obra en vivienda de una planta, la calefacción solar por suelo radiante está en el entorno de los 10.000 euros. Supongo que bucenado un poco en la red podrás obtener información precisa.

Ten en cuenta también, que todas las instalaciones solares domésticas -salvo las fotovoltaicas de conexión a red- pueden beneficiarse de ayudas públicas. Cada vez más.

Saludos

andres dijo...

Esto del ahorro energético, tomado así como religión, puede llegar a extremos insospechados:
El otro día esperando que me envasaran un pollo asado, en un asador, me vino a la cabeza que con el calor allí desprendido toda la mañana se calentaría el bloque de 4 plantas perfectamente. "Toda esa corriente de aire caliente". En este caso, y ahora en verano, podría refrigerar también el bloque. ¡Cuanta energía desperdicia el pollo asado Helios! "Qué ave tan mala para el planeta" , Ahora más en serio: ¿crees Helios que en un futuro iremos a sistemas centralizados de refrigeración para bloques de viviendas, mediante el sistema de intercambiadores enterrados? Ya sabes que pienso que sí, que el futuro pasa por colectivizar ciertos modos de vida hasta ahora "individualistas". Piénsese en el agua caliente, la recogida de pluviales, éste calor y frío desperdiciado.
Por otra parte, el aire caliente expulsado por los aires acondicionados, bien calentarían los termos de agua caliente, si estuvieran encerrados en una caja al sol o se recirculara éste aire caliente...

feluky dijo...

Joder le cambiáis el disco a cualquiera, ahora resulta que el calor enfría. Si ya decía mi padre, “hijo que le vino caliente enfría y el vino frío calienta”.

En serio, siempre me pregunte como podía funcionar y enfriar, un frigorífico con butano. Os aseguro que ahora me he enterado.

Abrazos.

Helios dijo...

Andrés al final siempre hemos de recurrir a esos pequeños animalillos, el conejo, el pollo, ... para explicar los grandes principios económicos ¡y ahora energéticos!

Hablas de algo relacionado con un principio energético ahora de moda –y subvencionado- que es la cogeneración, basado en el aprovechamiento del calor residual para usos domésticos o industriales. Fíjate hasta donde llega el potencial de esto, que hace poco leí un artículo de una universidad en la que se proponía un sistema de absorción para refrigeración en los automóviles aprovechando el calor del escape. Un motor stirling te puede generar electricidad en el chorro de aire caliente de tus pollos o en la rejilla posterior del frigorífico de tu cocina y ¿sabes lo bueno? ¡aumentarías la eficiencia del frigorífico!

Feluki a mí también me parece casi mágico esto de producir frío, sea solar o no ... bueno eso me pasa con casi todos los artilugios. ¡Sabia reflexión la de tu padre!

Saludos amigos

fede dijo...

Yo hago la pregunta de siempre. Si lo ves todo tan fácil, ¿por qué no se generalizan estas cosas si solo tienen ventajas?.

Helios dijo...

Hola Fede. Muchos de los principios físicos y químicos en los que se basan estas tecnologías, son bien conocidos. En este caso la absorción.

Su desarrollo tecnológico con el consiguiente abaratamiento de costes no se ha hecho aún a gran escala y no lo tiene fácil mientras no se encarezca el precio de la energía que obtenemos de los fósiles, pues económicamente es la más competitiva por su bajo coste y por el elevado desarrollo tecnológico que la acompaña.

En definitiva el problema son los costes. Es más barato para el bolsillo, a día de hoy, poner en casa un ineficiente compresor de aire acondicionado chino alimentado de electricidad que proviene de una central de carbón, que uno de los sistemas que describo ... y así nos luce el pelo.

Saludos

Salondesol dijo...

¡Casi no me lo podía creer! enfriar con calor, y lo explicas tan bien, es tan sencillo... que ya tendríamos que tenerlo en todas nuestras casas, colegios, bibliotecas...

Un abrazo.
Helena.

andres dijo...

Hola Helios, hola a todos. Preguntan los amigos del blog el porqué de la no implantación de este sistema. Hay otras causas no técnicas, que hacen difícil su implantación:
en la vivienda, a nivel del suelo hay 3 o 4 grados más frío (se enfrían los pies), por lo que un sistema de suelo radiante no mitigaría esa sensación de calor, que afecta más a la cabeza.
Además, el enfriamiento sería lento, y efectivo si la casa fuera como el frigorífico, un recinto superaislado, hermético y sin muchas aperturas, por lo que la casa con el abrir y cerrar de puertas, no permitiría el efecto deseado.
Por otra parte, el conseguir una casa fresquita, dispone de otras soluciones efectivas y con numerosas ventajas.Además del superaislamiento de la casa pasiva, la disposición de lamas, pérgolas, voladizos, "winter garten" (alemán), con suelos no reflectores de radiación solar (jardín, jardineras...) y gran masa vegetal, ejerce suficiente efecto para conseguir el confort térmico, además de un aire más sano y ventilado.

Helios dijo...

Hola Helena, no es complejo el principio de funcionamiento, no, como sucede casi siempre.

Por supuesto que tienes razón al decir que este tipo de sistemas debieran verse mchísimo más que hasta ahora y par adar ejemplo los sitios públicos.

Saludos

Anónimo dijo...

Buenas. Curioso frío con calor. Insistes mucho en lo de los sitios públicos y éstoy de acuerdo, sobre todo en las escuelas.

Helios dijo...

Buenos días Andrés. Muy buena referencia a las técnicas de climatización pasivas, tan ignoradas hoy por aquí. La climatización solar está suficientemente bien resuelta y el suelo radiante se basa en la bien conocida "gloria" de los árabes ("estoy en la gloria") aún operativa en muchas casas de castilla funcionando con restos vegetales.

El frío solar es más complejo, engorroso y caro, pues la zona en la que se cede el calor al entono es grande (las torres de refrigeración). Sin embargo ambas tecnologías están listas para que las incorporemos a nuestros usos cotidianos –precio actual aparte, claro-.

En ambos casos, no obstante y en relación con el gradiente térmico que comentas, hay que tener en cuenta que la instalación solar debe ir acompañada de sentido común: en casa en verano no se puede ir con chaqueta ni en invierno en manga corta. De igual forma que en la ducha con ACS solar debemos esperar el agua a una agradable y moderada temperatura y no recrear los vapores de una sauna en el baño.

Anónimo, un día trataremos monográficamente los efectos colaterales positivos de incorporar estas tecnologías a los colegios para que nuestros niños-esponjas se impregnen de ellas.

Saludos

andres dijo...

Conozco la gloria Helios, cuando voy a León, hay bares que la tienen. Saliendo un poco del debate meramente técnico, la cuestión de generalizar estas tecnologías es que no son económicamente viables al parque actual de viviendas, por necesitar modificaciones caras, y porque las viviendas de familias humildes no pueden hacer el desembolso. Por otra parte, las viviendas de familias con alto poder adquisitivo, o no necesitan estas medidas porque la casa es suficientemente cómoda, o no tienen conciencia del ahorro porque no la necesitan, por lo que una generalización de la medida es difícil. Un efecto muy negativo de la burbuja inmobiliaria, es precisamente ese, el que no queda renta disponible para acometer futuras reformas en la vivienda, aunque sean tendentes al ahorro.
Pero mira por donde, con imaginación no sería difícil ir progresando, por cuanto sobra mano de obra y las modificaciones a veces no son complicadas...

feluky dijo...

Solo por saludaros, y comentar aquí en tu Blog, que me gustaron tus dos últimos comentarios en el de Guillermo, haces unos análisis muy ajustados, con respeto a los que opinen de forma contraria.

Abrazos.

Helios dijo...

Gracias feluki, intentamos aportar nuestro granito.
Seguimos en la brecha

andres dijo...

Date cuenta feluky, amigos, que Helios lleva las leyes de la física a su último extremo. Pero como sus réplias aquí en esta su casa, una cosa es la eficiencia energética, aplicable al cerebro también, pues trabaja con leyes físico-químicas, y otra es la conveniencia de otras energías de "los fósiles", o sea más contaminantes, más pringosas, pero que lubrican el funcionamiento de este nuestro sistema.
Este símil, desdramatizado, es tan real y obedece a leyes de conservación de la energía, pues creo que la pereza mental es producto de éste principio.
por cierto, los dos comentarios son apoteósicos, para enmarcarlos...

andres dijo...

Aprovechando el tirón amigos, siempre me ha rondado esta duda existencial:
¿Podemos, los humanos, con un cerebro y actividad vital basado en la termodinámica y la física en general, tendentes al ahorro al pensar, vencer la pereza mental para aplicar al mundo procesos eficientes en contra de nuestra comodidad? Toma ya, esto es más de post del dialéctico que tuyo Helios. Reducir toda la filosofía a la ley de la termodinámica...

Helios dijo...

Así es Andrés, como sabes intentamos ser "razonables" en todos los ámbitos ...

... y ahora al toro, a la energía que es el alma de esta casa, también de todos.

Saludos

Helios dijo...

Se nos cruzan los mensajes, amigo Andrés, ¡esto sí que es dinamismo!

La termodinámica nos lleva al caos, pero de momento nos permite avanzar hacia la eficiencia -que es sólo la mitad de la moneda de la sostenibilidad-, pues ella nos orienta y nos susurra: por aquí sí, por allá no "maniroto".

Tómate un café.

Al dijo...

Si los sistemas son tan complicados, ¿por qué no se puede instalar aire acondicionado normal y alimentarlo con placas solares? sería más económico
¿estoy en lo cierto?

Helios dijo...

Al, técnicamente es posible, pero no es lo más indicado. En ingeniería solar se abomina, por ineficiente, que la electricidad solar se emplee en producir intercambios térmicos -frío o calor-

Con un ejemplo se entiende mejor. Para ducharte con agua caliente necesitas una instalación de 2000 euros si es de captación solar y producción de ACS o una instalación de más de 20.000 euros –y me quedo corto- si quisieras calentar el agua con electricidad solar, aunque te quedaran excedentes para iluminación y otras aplicaciones.

Un sistema de calentamiento de agua es muy simple y uno fotovoltaico complejo y caro ... y muy interesante para otros usos.

Saludos

andres dijo...

Imagina Helios, que tuvieras a tu disposición unas naves industriales, con maquinas adecuadas, plegadoras, cortadoras... mano de obra y compraras algunos componentes. Con el corazón ¿tú ves tan complicado la fabricación de estos componentes sin recurrir a tecnologías de fuera, si no del todo el sistema, de la parte más sencilla? En el ACS p.ej. hay alineaciones de viviendas orientadas al sur en las que el colector solar podría fabricarse en el suelo, integrado en la pared, con una red de agua caliente común... ¿Dónde ves más impedimentos en la viabilidad económica o en la falta de imaginación para buscar alternativas baratas?

andres dijo...

Bueno está claro que hablaba de la inclusión de medidas de ahorro en la concepción del proyecto del edificio, pero claro, lo mismo que la informática facilita el abaratamiento del proyecto, propicia su copia sin adaptaciones a la ubicación local, etc. Incido mucho en esto por conocerlo y creer que es una de las batallas pendientes:calidad de los proyectos y criterios de eficiencia integrados en ellos.

Helios dijo...

Hola Andrés. Está claro que lo principal es tener voluntad por cambiar el modelo energético, con ganas no hay impedimento porque la tecnología se conoce y avanza.

Andrés en mi primer año tras el instituto, ojeaba libros en la librería de unos grandes almacenes y ¿qué me encuentro? un "hágalo usted mismo" de ACS publicado por una comuna de "hipies" que contaban su experiencia en no sé que pueblo avandonado que habían ocupado. Y hace años.

Sin embargo, aun siendo muy instructivo, el camino no va por ahí. Debe ser la industria la que abarate los costes porque suba la demanada y los centros de investigación y la i+d la que desarrolle y afine las tecnologías.

Saludos

andres dijo...

Exacto, por ello tenemos el handicap de la productividad y la formación como tú bien conoces. Por eso al final "es todo uno", y en el pecado está la penitencia, si no hay formación no hay productividad, y se cierra el círculo. Yo hacía referencia a una cuestión ya avanzada, la integración de los sistemas en la propia obra, funcionalmente, estéticamente, porque lo de ahora aunque nos parezca normal, no deja de ser un parche en el tejado. La industria debe copiar el proyecto de Ikea, o inspirarse, para que una persona pueda instalarse, ajustándose a su presupuesto, la solución más conveniente. Ya existe en fotovoltaica, para barcos, etc... pues eso mismo para el hogar, pero a precios asequibles, o financiados a costa del ahorro.

Anónimo dijo...

Guter Beitrag, nur Absatz zwei muss ich widersprechen!