Aprovechamiento de la energía solar para calentar agua

Toda superficie expuesta a una fuente de radiación como el sol, tiene la propiedad de “absorberla”. Entre más oscura sea la superficie, mejor absorbe la radiación.

Cuando la superficie absorbe energía, incrementa su temperatura dependiendo de la cantidad de energía que puede absorber y de la energía que se cede al medio ambiente.

Se dice que estamos haciendo un aprovechamiento fototérmico de la energía solar cuando se utiliza la energía solar para calentar un fluido como el agua.

El agua por si misma tiene una capacidad muy pobre para absorber energía, debido a que es transparente a la radiación, entonces es necesario calentar otro material que pueda absorber gran cantidad de energía para después transferirla al agua.

Toda superficie de color negro tiene una gran capacidad de absorber energía de la luz del sol independientemente del material en el que este hecho. Pero una vez que la superficie se caliente se necesita “conducir” este calor a todo el cuerpo y a su vez poderla transmitir al agua.

Los metales como el aluminio, plata y cobre conducen muy bien el calor y pueden ser utilizados como el material a calentar para después transferir ese calor al agua.

Por otra parte, el agua tiene una gran capacidad de almacenamiento de energía, cada kilogramo de agua, puede almacenar una kilocaloría de energía o 4.19 kiloJoules incrementando su temperatura un grado centígrado.

Un litro de agua tiene un peso de 1 kilogramo y almacena 1 kilocaloría de energía cada vez que incrementa su temperatura un grado.

El nivel de temperatura dependerá de cuanta energía adquiera y cuanta energía pierda a sus alrededores.

Por ejemplo para calentar una cubeta de 10 litros de agua de 20 ºC hasta 40 ºC se necesitan 20 kilocalorías por cada litro, o bien 200 kilocalorías por la cubeta. Esta energía pude ser proporcionada fácilmente por el Sol.

Por esta razón, aún es de la preferencia de la gente, el uso de calentadores de almacenamiento, ya que al haber calentado un volumen de agua, y considerando que el almacén está bien aislado, puede que pasen varias horas antes de que la temperatura del agua descienda a niveles no confortables para el usuario.