Sistemas de calentadores solares de agua de placa plana: una estrella en ascenso en el mercado mundial de energías renovables

Introducción: Una nueva ola en el calentamiento de agua

A medida que el mundo acelera su transición hacia la energía limpia, una tecnología única emerge gradualmente en países desarrollados y mercados emergentes: los calentadores de agua solares de placa plana BTE. Este tipo de dispositivo solía ser eclipsado por los calentadores de agua eléctricos y de gas, pero ahora es considerado cada vez más por hogares, instituciones comerciales e instalaciones públicas como una solución innovadora para reducir los costos energéticos y avanzar hacia la neutralidad de carbono. 

Este artículo, basado en los puntos de vista de los expertos de la industria, los últimos datos del mercado y los comentarios de los usuarios finales, proporciona una interpretación en profundidad del principio de funcionamiento, la estructura técnica, las dificultades de aplicación, las ventajas y las aplicaciones típicas de los calentadores de agua solares de placa plana.

¿Qué es un calentador de agua solar de placa plana? 

Los calentadores solares de agua de placa plana son dispositivos de energía renovable que calientan el agua mediante la radiación solar. Constan principalmente de dos partes principales:

1. Colectores de placa plana: generalmente instalados en tejados o en espacios abiertos, captan energía absorbiendo la energía solar y convirtiéndola en calor. Su estructura generalmente se compone de una capa de absorción oscura, una placa de cubierta transparente, una capa aislante y una carcasa metálica, lo que permite una eficiente captura del calor.

2. Tanque de almacenamiento de agua independiente: A diferencia de los dispositivos compactos integrados, el tanque de almacenamiento de agua de un sistema dividido suele ubicarse por separado, en el interior o en el suelo. Esto no solo reduce la carga sobre el techo, sino que también evita que el tanque quede expuesto directamente a las inclemencias del tiempo y sufra daños. 

El principio de funcionamiento del sistema se basa en la transferencia de calor: el fluido circulante (agua o anticongelante) absorbe energía en el colector y luego transfiere el calor al tanque de almacenamiento de agua bien aislado para proporcionar agua caliente sanitaria.

Diseño científico de colectores de placa plana

Los colectores planos son reconocidos por su alta eficiencia y durabilidad. Sus estructuras principales incluyen:

1. Capa de absorción: La superficie está recubierta con un revestimiento selectivo para absorber la radiación solar en la mayor medida posible y minimizar la pérdida de calor.

2. Placa de cubierta transparente: La capa de cubierta de vidrio o polímero puede reducir eficazmente la pérdida de energía causada por convección y radiación.

3. Material aislante: reduce la fuga de calor por la parte trasera y los laterales.

4. Sistema de tuberías: Generalmente se utilizan tuberías de cobre o aluminio para transportar el fluido calentado hasta el tanque de almacenamiento de agua.

En condiciones normales de funcionamiento, este sistema puede calentar agua a 60-80 °C (140-176 °F), e incluso en condiciones de luz solar moderada, puede satisfacer la demanda diaria de agua caliente, con una amplia gama de aplicaciones.

Las desventajas de los calentadores de agua tradicionales

Para comprender las ventajas de los calentadores de agua solares, es necesario reconocer primero las desventajas de los métodos de calefacción tradicionales. 

1. Altos costos operativos: Los calentadores de agua eléctricos y de gas suelen representar la mayor parte del gasto energético mensual de un hogar. En algunas zonas, el consumo de agua caliente puede alcanzar el 30 % del consumo energético total del hogar.

2. Dependencia de recursos limitados: Los calentadores de agua a gas dependen en gran medida de los combustibles fósiles y se ven significativamente afectados por las fluctuaciones de precios y las situaciones internacionales.

3.  Graves emisiones de carbono - Los métodos de calefacción tradicionales producen una gran cantidad de dióxido de carbono y son un importante impulsor del cambio climático.

4. Vida útil limitada: muchos calentadores de agua eléctricos serán desechados dentro de 5 a 7 años debido a la corrosión, la formación de sarro o una menor eficiencia energética.

Los calentadores de agua solares de placa dividida abordan directamente estos problemas y ofrecen una alternativa más duradera y respetuosa con el medio ambiente.

La principal ventaja del sistema dividido de panel plano 

1. Conservación de energía: dependiendo de las condiciones locales de luz solar, los usuarios pueden reducir sus gastos de agua caliente entre un 50 % y un 80 % anual.

2. Reduce las emisiones de carbono: cada equipo puede compensar de 1 a 3 toneladas de emisiones de dióxido de carbono al año, lo que lo hace muy adecuado para consumidores conscientes del medio ambiente.

3. Estructura robusta: en comparación con los sistemas de tubos de vacío, los colectores de placa plana tienen menos componentes y son más capaces de soportar condiciones climáticas adversas como el viento y el granizo.

4. Instalación flexible: el tanque de almacenamiento de agua ya no está fijado al techo, lo que no solo reduce la carga en el edificio sino que también permite un diseño estéticamente más agradable.

5. Apoyo político: en muchos países, los usuarios que instalan sistemas de calentamiento solar de agua pueden disfrutar de beneficios fiscales, subsidios o certificaciones ecológicas.

Tendencia de desarrollo del mercado 

La industria de los calentadores solares de agua está en rápida expansión. Según las últimas estadísticas de la Agencia Internacional de la Energía (AIE), para 2023, la capacidad instalada acumulada de sistemas solares térmicos a nivel mundial superó los 500 gigavatios (GWth), con una participación significativa de los productos de placa plana. 

Europa sigue siendo el mayor mercado de aplicaciones. En un contexto de aumento de los precios de la energía y problemas climáticos cada vez más graves, los calentadores solares de agua de placa plana se están considerando cada vez más como una inversión estable y a largo plazo. No solo pueden ayudar a los usuarios a reducir sus facturas de energía a corto plazo, sino que también seguirán teniendo un impacto positivo en la sociedad y el medio ambiente en las próximas décadas.

Perfil de la empresa BTE:

Soletks Group-BTE es un grupo industrial de alta tecnología con una cadena industrial completa de soluciones integrales de utilización de energía solar. En los últimos años, ha desarrollado vigorosamente negocios alternativos de energía limpia basados ​​en energía solar. Sus subsidiarias incluyen Dezhou Jinheng New Energy Co., Ltd., Shandong Feitian New Energy Co., Ltd., Shandong Soletks Solar Technology Co., Ltd., Dezhou BTE Co., Ltd., Shandong Shenggao Thermal Power Co., Ltd. y Dezhou Jinnaier New Material Technology Co., Ltd., Zhongye Energy (Beijing) Co., Ltd., Tibet Soletks Energy Technology Co., Ltd., etc. Con la ayuda de la especialización y la tecnología, Soletks Group ha logrado una tasa de crecimiento compuesto continuo del 88% en los últimos 10 años y un aumento de 192 veces. Soletks Group ha consolidado sus propias ventajas en investigación y desarrollo de tecnología clave, marca, mercado, equipo, gestión, etc. Cuenta con canales de venta y servicio que abarcan el mercado global y sus productos se exportan a numerosos países y regiones. La producción anual de colectores solares de panel plano es de 3 GWt (600.000 metros cuadrados), ocupando el tercer puesto a nivel mundial durante tres años consecutivos de 2017 a 2019, y el segundo a nivel mundial de 2020 a 2021.

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BTE es una organización innovadora con un centro de investigación y desarrollo tecnológico, responsable del diseño de sistemas de recubrimiento al vacío, diseño de películas, diseño de colectores, diseño integrado de edificios solares y otros trabajos de investigación y desarrollo. Domina y utiliza con flexibilidad métodos y habilidades innovadores avanzados, participa en la competencia internacional de innovación del mercado y cultiva equipos de I+D. Con la ayuda de los recursos de I+D de la Academia China de Ciencias, aplica el conocimiento de las matemáticas y la física para el desarrollo sistemático, desarrolló varios ejemplos de ingeniería CAE (elementos finitos), utilizó métodos CAE para resolver problemas técnicos en el trabajo real de I+D y analizó la física real con problemas de métodos matemáticos. Por ejemplo, utilizando el análisis de elementos finitos mecánicos de la estructura mecánica, el análisis de elementos finitos de fluidos de la distribución de la atmósfera en el sistema de pulverización catódica al vacío, el análisis de elementos finitos del campo magnético de la estructura del objetivo (fuente de pulverización catódica/cátodo), el análisis de elementos finitos ópticos de la estructura de la película, análisis de elementos finitos de transferencia de calor de la eficiencia térmica del colector. El trabajo de investigación y desarrollo ha sido disruptivamente innovador, el ciclo de investigación y desarrollo se acorta y el costo de investigación y desarrollo se reduce. En términos de desarrollo de procesos, desarrollo de equipos y desarrollo de productos, la intención del diseño del producto se puede hacer realidad.

La empresa cuenta con la experiencia y la capacidad para diseñar, fabricar e integrar de forma independiente líneas de producción a gran escala de recubrimientos cermet selectivos solares mediante pulverización catódica con magnetrón, con el mismo nivel tecnológico que los países desarrollados. Además, cuenta con la experiencia necesaria para diseñar y preparar recubrimientos compuestos con materiales de diferentes espesores y composiciones a escala nanométrica para lograr absorción, transmisión y reflexión selectivas en diversas bandas del espectro.

La influencia de la velocidad de flujo del fluido de trabajo en el canal de flujo del colector sobre el flujo

BTE practica el "espíritu artesano", se esfuerza por la perfección, aprende constantemente, piensa e innova. Desde la perspectiva de la integración de recursos y el desarrollo económico sostenible, su objetivo es construir una base global de fabricación inteligente de energía limpia de excelencia. A través de nuestros productos y servicios, contribuiremos a un sol más brillante, un aire más fresco, a proteger las aguas cristalinas y las exuberantes montañas, y a contribuir al pico de carbono en 2030 y a la neutralidad de carbono en 2060.