Una instalación solar térmica está constituida por un conjunto de componentes encargados de realizar funciones de captar la radiación solar, transformarla directamente en energía térmica, cediéndola a un fluido de trabajo y por último, almacenar dicha energía térmica (agua caliente) de forma eficiente, para poder ser cedida posteriormente directa o indirectamente en los puntos de consumo.

En caso de necesidad, por ejemplo en días nublados dicho sistema ha de ser complementado con otro sistema convencional termostático como puede ser la caldera existente en la vivienda o un calentador de agua eléctrico.

Es evidente que el calor aprovechado de procedencia solar evitará la necesidad de quemar combustible en una caldera o bien evitará el consumo de energía eléctrica en un calentador eléctrico.
Además de los usos tradicionales de agua caliente en usos sanitarios, es conveniente considerar el uso directo de agua de procedencia solar en electrodomésticos lavavajillas y lavadoras de ropa que habitualmente disponen de sus propios sistemas de calentamiento termostático del agua mediante calefactores eléctricos.

Para la aplicación de un sistema de calefacción de agua solar térmico es preciso disponer de espacio libre de sombras (habitualmente en la cubierta del edificio), que permita una orientación preferentemente sur del sistema captador.

• Captadores planos o tubos de vacío, encargados de transformar la radiación solar incidente en energía térmica de forma que se caliente el fluido de trabajo que circule por ellos.
• Sistema de acumulación constituido por uno o varios depósitos que almacenan el agua caliente hasta que se precisa su uso.
• Un circuito hidráulico constituido por tuberías, bombas, válvulas, etc. que se encarga de establecer el movimiento del fluido calentado hasta el sistema de acumulación.
• Un sistema de intercambio que realiza la transferencia de energía térmica captada desde el circuito de captadores o circuito primario, al agua caliente que se consume.
• Sistema de regulación y control que se encarga por un lado de asegurar el correcto funcionamiento del equipo para proporcionar la máxima energía solar térmica posible y por otro, actuar como protección frente a la acción de múltiples factores como sobrecalentamientos del sistema, riesgos de congelaciones, etc.
• Es de vital importancia la consideración de contratar los servicios de instalador de probada competencia, para la ejecución de los trabajos de instalación.

En el mercado existe una amplia variabilidad en el precio de las instalaciones. El coste de la adquisición de un sistema con estos componentes es función de la calidad de materiales empleados, grado de integración arquitectónica, eficiencia y eficacia de las tecnologías empleadas en la captación de la radiación solar y por supuesto, de la demanda de agua caliente que deba atender, es decir el tamaño de la instalación. El sistema debe estar diseñado para satisfacer en contribución solar, como mínimo el 70% de la demanda total anual, si bien es económicamente viable alcanzar contribución mínima anual del 80 % en prácticamente todo el territorio de la Región de Murcia.

Tomemos una vivienda unifamiliar para 5 personas ubicada en la Región de Murcia, con y sin sistema solar de calefacción de agua caliente sanitaria.

La demanda estimada de agua a 60ºC para una vivienda unifamiliar se estima en 30 litros / persona y día (fuente: UNE 94002:2005).

Así, en una vivienda para cinco personas la demanda total se estima en 150 litros de agua caliente sanitaria a 60º.

El coste de un sistema, con captadores libres de sombras, orientación sur e inclinación óptima, capaz de aportar un 80% de la demanda anual de agua caliente sanitaria para la vivienda en estudio puede ascender a 3400 €, coste totalmente instalado por personal cualificado.

La energía necesaria para cubrir la demanda de agua caliente de una vivienda de estas características es 2726,6 kWh/año.

Considerando un perfil de temperaturas del agua de abastecimiento típica en La Región de Murcia.

La instalación solar térmica proporcionaría una contribución solar anual mínima de 2181 kWh, quedando 545 kWh, que serían necesarios proporcionar mediante un sistema de calentamiento convencional. Por ello se han considerado los diversos sistemas convencionales de calentamiento de agua caliente sanitaria como son:

• Calentador eléctrico
• Caldera de gas natural
• Caldera de butano
• Caldera de gasóleo C.

Teniendo en cuenta los rendimientos típicos de estos equipos de apoyo se obtienen las siguientes necesidades efectivas de combustible para dar respuesta a la demanda.

Energía anual necesaria a aportar al dispositivo de calefacción sin sistema solar térmico.

• Calentador eléctrico 2810,9 kwh
• Caldera convencional gas natural 3207,7 kwh 308,4 Nm3/año
• Caldera convencional Butano 3207,7 kwh 252,0 Kg. / año
• Caldera convencional Gasóleo C 3207,7 kwh 361,5 Litros/año

Energía anual necesaria a aportar al dispositivo de apoyo en combinación con sistema solar térmico

• Apoyo eléctrico 562,2 kwh
• Apoyo gas natural 641,5 kwh 52,4 Nm3/año
• Apoyo butano 641,5 kwh 42,8 Kg / año
• Apoyo gasóleo C 641,5 kwh 61,5 Litros/año

Para la evaluación económica y en términos de emisiones de CO2 de la medida, se han tenido en cuenta lo siguiente:

• Precio de electricidad: 0.113 €/kW
• Precio de gas natural: 0.70 €/Nm3 ( 0.067 €/kWh )
• Precio de butano en botellas: 1.08 €/kg (0.085 €/kWh )
• Precio gasóleo C: 0.79 €/litro ( 0.089 €/kWh)
• Emisiones de CO2
  • Electricidad: 0.4 kg CO2/kWh
  • Gas Natural: 0.204 kg CO2/kWh
  • G.L.P. butano: 0.244 kg CO2/kWh
  • Gasóleo C: 0.287 kg CO2/kWh
• Rendimiento estimado para caldera convencional: 85%

En el caso del sistema de Agua Caliente Sanitaria sin sistema solar el coste del combustible empleado sería:

• Electricidad 309,3 €/año
• Gas natural 214,4 €/año
• Butano 272,1 €/año
• Gasóleo C 285,6 €/año

En cambio, para la misma vivienda con un sistema de solar térmico como el descrito, el coste de los combustibles de apoyo sería:

• Electricidad 61,9 €/año 289
• Gas natural 36,5 €/año 197
• Butano 46,3 €/año 255
• Gasóleo C 48,5 €/año 269

El ahorro económico anual presentado en forma absoluta y porcentual, así como el ahorro de emisiones a la atmósfera de CO2, existente entre la vivienda con sistema de captación de energía solar térmica y la misma vivienda sin este sistema, asciende a: