Descripción
La energía solar térmica se erige como una piedra angular en la búsqueda de una matriz energética sustentable y eficiente. En este libro podrás adentrarte en un análisis detallado y exhaustivo que abarca desde los principios básicos hasta las innovaciones más recientes en este campo tan crucial.
Explorarás cómo la radiación solar se convierte en calor para la generación de agua caliente sanitaria y la producción de energía eléctrica mediante sistemas termosolares avanzados.
Analizarás con detenimiento las ventajas y desventajas de esta tecnología, comprendiendo su impacto en la arquitectura solar y su potencial para la conversión eficiente de energía térmica a eléctrica.
Descubrirás los aspectos técnicos que sustentan el funcionamiento de los colectores solares, los sistemas de almacenamiento térmico y los procesos de conversión de energía.
Asimismo, desde el diseño e instalación de sistemas solares térmicos hasta su integración en edificaciones sostenibles y redes eléctricas inteligentes, este libro te proporcionará las herramientas necesarias para implementar soluciones energéticas innovadoras y respetuosas con el medio ambiente.
Además de abordar los fundamentos teóricos, examinarás casos prácticos y estudios de viabilidad que ilustran la aplicación concreta de la energía solar térmica en diversos contextos. Evaluarás también las consideraciones económicas, sociales y ambientales asociadas a su implementación, promoviendo un enfoque integral y sostenible hacia la transición energética.
Energía solar térmica. Fundamentos, tecnologías y aplicaciones es una herramienta invaluable para profesionales y estudiantes interesados en profundizar su comprensión sobre esta fuente de energía limpia y renovable. Prepárate para explorar el vasto potencial de la energía solar térmica y contribuir al desarrollo de soluciones energéticas innovadoras que impulsen una sociedad más sustentable y equitativa. ¡Únete al movimiento hacia un futuro energético más brillante y responsable!
El autor, David Pérez, respaldado por su labor investigativa en el Centro de Investigación e Innovación y Desarrollo Tecnológico (CIIDETEC) – UVM Campus Coyoacán, ofrece en este libro un enfoque autorizado y actualizado que garantiza un profundo entendimiento del tema. Gracias a su lectura:
Índice
Prólogo XV
Agradecimientos XXIII
CAPÍTULO 1
Introducción a la energía solar térmica
1.1. ¿Qué es la energía? 1
1.1.1. Clasificación de la energía según origen y uso 1
1.1.2. Unidades de medida y relación entre energía y trabajo 2
1.1.3. Transformación de energía en ejemplos cotidianos 3
1.2. Energías no renovables 4
1.3. Energías renovables 5
1.4. El sol como motor fundamental de la energía terrestre 5
1.5. Energía solar 6
1.6. Tipos de conversión solar térmica 9
1.6.1. Energía solar pasiva 11
1.6.2. Innovaciones pasivas en la arquitectura 13
1.6.3. Energía solar térmica activa 14
1.6.4. Energía solar fotovoltaica 16
1.6.5. Energía solar térmica 17
1.7. Ventajas y aplicaciones de la energía solar térmica 21
1.8. Energías renovables en el contexto actual 22
1.9. Contribución de la energía solar térmica para la mitigación del cambio climático en España 23
CAPÍTULO 2
Antecedentes de la energía solar térmica
2.1. Introducción a los antecedentes de la energía solar térmica . 25
2.2. ¿Qué es la energía solar térmica y cómo funciona? 26
2.3. Historia de la energía solar térmica 28
2.4. Ventajas y limitaciones de la energía solar térmica 30
2.5. Disponibilidad de la energía solar 30
2.6. Conceptos básicos de la radiación solar 32
2.7. Coordenadas solares 42
2.8. Radiación solar en España 45
2.9. Estimación de sombras 47
2.9.1. Sombras externas 48
2.9.2. Sombras internas 49
2.9.3. Cálculo de estimación de sombras 49
2.10. Estimación y medición de la radiación solar 50
2.11. Cálculo de la irradiancia directa sobre una superficie 58
2.12. Medición de la radiación solar 62
2.13. Principios de transferencia de calor en sistemas solares térmicos 75
2.14. Autoevaluación del capítulo 2 84
CAPÍTULO 3
Colectores de sistemas solares térmicos
3.1. Introducción a los colectores de sistemas solares térmicos (SST) 91
3.2. Colectores solares planos 92
3.2.1. Estructura y funcionamiento de colectores solares planos 93
3.3. Colectores solares de concentración 94
3.3.1. Sistemas de seguimiento solar 95
3.3.2. Aplicaciones industriales de los colectores solares de concentración 96
3.4. Colectores solares de tubos de vacío 97
3.4.1. Tecnología de tubos de vacío 98
3.4.2. Ventajas y limitaciones en el uso de tubos de vacío 99
3.4.3. Consideraciones finales y perspectivas futuras 100
3.5. Eficiencia y diseño de colectores 101
3.6. Autoevaluación del capítulo 3 103
CAPÍTULO 4
Sistemas de almacenamiento térmico
4.1. Introducción a los sistemas de almacenamiento térmico 107
4.2. Categorización de los métodos de almacenamiento térmico 108
4.3. Almacenamiento de calor sensible (Sensible Heat Storange, SHS) 109
4.4. Almacenamiento de calor latente (Latent Heat Storage, LHS) 112
4.5. Almacenamiento termoquímico 116
4.6. Materiales de cambio de fase (Phase Change Materials, PCM) 117
4.7. Clasificación en función del estado de la sustancia almacenadora 119
4.8. Materiales utilizados en sistemas de almacenamiento térmico 125
4.8.1. Sales fundidas 125
4.9. Tanques de almacenamiento 127
4.10. Tipos de almacenamiento térmico 134
4.11. Dimensionamiento y capacidad en sistemas de almacenamiento
térmico 134
4.12. Autoevaluación del capítulo 4 137
CAPÍTULO 5
Tipos de centrales de energía solar térmica
5.1. Introducción 145
5.2. Central termosolar con colectores parabólicos 146
5.3. Discos parabólicos de Stirling 150
5.4. Central termosolar de heliostatos con receptor
central en torre 154
5.5. Central termosolar con reflectores lineales Fresnel 157
5.6. Comparación y selección de centrales . 159
5.7. Sistemas de calentamiento de agua 161
5.8. Rendimiento de los colectores solares . 162
5.9. Conexión de colectores solares 165
5.10. Sistema solar térmico 168
5.11. Autoevaluación del capítulo 5 171
CAPÍTULO 6
Aplicaciones comerciales de la energía solar térmica
6.1. Introducción a las aplicaciones comerciales de la energía solar térmica 177
6.2. Cocinas solares 178
6.2.1. Principios de funcionamiento 180
6.3. Tipos de cocinas solares 181
6.3.1. Cocinas solares directas 181
6.3.2. Cocinas solares indirectas 184
6.3.3. Impacto de las cocinas solares en la reducción del consumo
de leña, gas y electricidad 185
6.4. Autoevaluación del capítulo 6 186
