Energía solar: comprensión de la calefacción solar activa y pasiva

Energía solar

Salga en un día de verano sin nubes y experimentará el poder del sol. De hecho, el sol proporciona suficiente energía en solo una hora para alimentar la tierra durante todo un año. Esta energía obtenida del sol, o energía solar, es de uso gratuito, respetuosa con el medio ambiente y, en esencia, nunca se agota. Suena como la solución perfecta para acabar con nuestra dependencia de combustibles fósiles sucios y costosos. El truco consiste en descubrir formas eficientes y prácticas de aprovechar la energía del sol.

Actualmente, la energía solar solo satisface una pequeña parte de nuestras necesidades energéticas; sin embargo, gracias a las crecientes preocupaciones sobre el costo y el impacto ambiental de la quema de combustibles fósiles, como el petróleo, el carbón y el gas natural, el aprovechamiento de la energía utilizable del sol está cada vez más de cerca. Una de las mejores cosas de la energía solar es que podemos usar estrategias simples y complejas para capturarla y usarla para calentar. En esta lección veremos dos estrategias para capturar el poder del sol: calentamiento solar activo y pasivo.

Calefacción solar pasiva

La calefacción solar pasiva , como habrás adivinado, es pasiva. En otras palabras, aprovecha el calor existente generado por el sol para calentar los espacios habitables. Todos hemos sido testigos del calentamiento solar pasivo cuando nos subimos a un automóvil en un día soleado. Los rayos del sol entraron por las ventanas del automóvil y fueron absorbidos por los asientos, los paneles y el piso del automóvil, y este calor quedó atrapado en el automóvil y calentó el interior.

La calefacción solar pasiva es también lo que hace que los invernaderos sean eficaces para cultivar plantas durante todo el año. Cuando los rayos del sol penetran las ventanas del invernadero, los elementos dentro del invernadero absorben y luego liberan el calor, proporcionando un ambiente agradable para que las plantas crezcan.

La calefacción solar pasiva se puede utilizar en su hogar para reducir su factura de calefacción en invierno y mejorar la comodidad. Pero para aprovechar al máximo la energía solar de esta manera, se requiere cierta planificación. Debido a que la calefacción solar pasiva no implica ningún dispositivo mecánico, una casa diseñada para calefacción solar pasiva deberá colocarse de manera que permita que el calor del sol entre en invierno y sea rechazado en los meses de verano. Este posicionamiento variará según las condiciones climáticas locales, pero en el hemisferio norte, un buen diseño solar pasivo utiliza ventanas orientadas al sur para capturar los rayos del sol. En el invierno, cuando el sol está bajo en el cielo, las ventanas que dan al sur permiten que los rayos del sol entren por las ventanas y calienten la casa. En los meses de verano, cuando el sol está en lo alto del cielo, una casa solar pasiva utilizará un gran voladizo como sombra. Esto evita que los rayos del sol entren por la ventana, manteniendo la casa fresca.

Masa térmica

Más allá de estar colocado correctamente, un diseño de calefacción solar pasiva también dependerá de la masa térmica de las paredes, pisos y otros objetos dentro del hogar. La masa térmica se puede definir como la capacidad de un material para absorber, almacenar y liberar calor.

Cuando los rayos del sol entran a la casa en los meses de invierno, la energía térmica es absorbida por los materiales del interior del edificio que tienen una alta masa térmica. Esto incluiría materiales densos, como piedra, ladrillo, hormigón o baldosas de cerámica. Estos materiales absorben y retienen el calor durante el período de tiempo que el sol brilla sobre ellos y luego liberan lentamente ese calor durante la noche, manteniendo la casa a una temperatura más estable y confortable.

Si vive en un clima que tiene nevadas regulares cada año, puede tener una buena idea de cómo funciona la masa térmica pensando en la primera nevada de la temporada. Lo que probablemente notará es que la nieve se derrite fácilmente en la superficie de la carretera, pero se adhiere a la hierba y los árboles. Esto se debe a que el material denso que compone la carretera tiene una alta masa térmica y se ha aferrado al calor del sol, provocando que la nieve se derrita al contacto. La hierba y los árboles son menos densos y tienen una masa térmica baja, por lo que la nieve no se derrite.

Calefacción solar activa

El calentamiento solar activo es un proceso más complicado que el calentamiento solar pasivo. Si bien el calentamiento solar pasivo emplea métodos para capturar el calor del sol, no hace nada para mejorar activamente el proceso. Por el contrario, la calefacción solar activa utiliza equipos mecánicos y eléctricos para mejorar la conversión de energía solar en calor y energía eléctrica. Aunque están más involucrados, los sistemas solares activos pueden generar mucho más calor que un sistema pasivo.

Para la calefacción solar activa, necesitará un colector solar , que es un dispositivo que se utiliza para absorber la energía solar. Los colectores solares pueden ser diseños simples, pero es probable que piense en los colectores solares como los paneles solares que se encuentran en los tejados de las casas u otros edificios. Los paneles solares se componen típicamente de células fotovoltaicas , o células solares, que son dispositivos que convierten directamente la luz del sol en electricidad.

Los colectores solares activos deben utilizar una sustancia que actúe como conductor, de modo que el calor y la electricidad se puedan almacenar y transferir. Esta sustancia suele ser aire o un líquido. Los sistemas activos que utilizan aire se denominan colectores de aire. En pocas palabras, este es un sistema que absorbe la energía a través del aire. Los sistemas que utilizan un líquido como conductor se denominan colectores hidrónicos. Los sistemas hidrónicos usarán agua o un tipo de anticongelante para recolectar y transferir calor.

Resumen de la lección

Revisemos. La energía solar es energía obtenida del sol. Con un poco de planificación, podemos idear formas de capturar esta energía para calentar nuestras casas y otros edificios.

La calefacción solar pasiva es un método que aprovecha el calor existente generado por el sol para calentar espacios habitables. La eficiencia de la calefacción solar pasiva se mejora colocando un edificio de manera que capture la mayor cantidad de luz solar. También depende de la masa térmica de las paredes, pisos y otros objetos dentro del edificio. La masa térmica es la capacidad de un material para absorber, almacenar y liberar calor. Generalmente, los materiales más densos como el ladrillo y la piedra tienen una masa térmica más alta.

A diferencia de la calefacción solar pasiva, la calefacción solar activa utiliza equipos mecánicos y eléctricos para mejorar la conversión de energía solar en calor y energía eléctrica. Un colector solar es un dispositivo que se utiliza para absorber energía solar. Los paneles solares, que se encuentran en los tejados de las casas y otros edificios, son ejemplos de colectores solares y están compuestos por células fotovoltaicas o células solares, que son dispositivos que convierten directamente la luz del sol en electricidad.

Los sistemas de calefacción solar activos utilizan una sustancia para recolectar y transferir el calor en el colector solar. Esta sustancia suele ser aire o un líquido. Los sistemas basados ​​en aire absorben la energía a través del aire y se denominan colectores de aire. Los sistemas de base líquida utilizan agua o un tipo de anticongelante para recolectar y transferir calor y se denominan colectores hidrónicos.

Resultado de aprendizaje

Después de ver el video, los estudiantes deben reconocer los dos tipos de energía solar: pasiva (usa principalmente ventanas para promover el calor dentro de algo) y activa (requiere tecnología para tomar energía solar y convertirla en electricidad o convertir líquido en vapor para alimentar un generador) .