Los sistemas de energía solar térmica utilizan los rayos solares para obtener agua caliente. Unas placas especiales, denominadas colectores, concentran y acumulan el calor del Sol, y lo transmiten a un fluido que queremos calentar. Este fluido puede ser bien el agua potable de la casa o bien el sistema hidráulico de calefacción de la vivienda.
En cuanto a la generación de agua caliente para usos sanitarios, hay 2 tipos de instalaciones Circuito Abierto y Circuito Cerrado.
circuito abierto, donde el agua de consumo pasa directamente por los colectores solares. Este sistema reduce costos y es más eficiente (energéticamente hablando), pero presenta problemas en zonas con temperaturas por debajo del punto de congelación del agua, así como en zonas con alta concentración de sales que acaban obstruyendo los paneles. Los inconvenientes son la dificultad para emplear materiales que no contaminen el agua, el riesgo de vaporización y congelación, el funcionamiento a la presión de la red con peligro en los colectores, el no poder emplear anticongelante, el mayor riesgo de corrosión (aire en el agua), las posibles incrustaciones calcáreas. También están sometidos a más restricciones legales.
circuito cerrado, donde el agua de consumo no pasa directamente por los colectores solares. Este sistema es el más común. Se utiliza un líquido anticongelante que recorre los tubos dentro de los colectores y se calienta por la acción de la radiación solar. El líquido caliente atraviesa el circuito hidráulico primario hasta llegar al acumulador, en el interior del cual se produce un intercambio de calor entre el circuito primario y el secundario, es decir, entre el líquido anticongelante calentado en las placas solares y el agua que vamos a usar nosotros. En caso de que el agua contenida en el acumulador no alcance la temperatura de uso deseada, entra en funcionamiento automáticamente el sistema auxiliar, -caldera de gas o resistencia eléctrica-, que se encarga de generar el calor complementario. Todo el proceso es automático y vigilado por el sistema de control.
Especialmente populares son los equipos domésticos compactos, compuestos típicamente por un depósito de unos 150 litros de capacidad y dos colectores de aproximadamente 1 m2 cada uno. Estos equipos, disponibles tanto con circuito abierto como cerrado, pueden suministrar el 90% de las necesidades de agua caliente anual para una familia de 4 personas, dependiendo de la radiación y el uso de agua que se realice. Cualquiera de estos sistemas de energía solar térmica doméstica evita la emisión de hasta 4,5 toneladas de emisiones de gases nocivos para la atmósfera. El tiempo aproximado de retorno energético (tiempo necesario para ahorrar la energía empleada en fabricar el aparato) es de un año y medio aproximadamente.
Los sistemas también pueden clasificarse en función del tipo de circulación del fluido. Así, la circulación del fluido se consigue por:
Circulación natural, es el caso de un sistema termosifónico, el mas utilizado en el mercado.
Circulación forzada, es el caso de un sistema con electrocirculador
La amortización del sistema solar es inversamente proporcional al consumo, es decir, cuanta más agua caliente se consuma, más rápido se amortiza la inversión, y es importante recordar que del 20 al 25 % del gasto anual de una vivienda se emplea en la producción de agua caliente.
El resultado de los cálculos habitualmente es un período de amortización por debajo de 5 años, aunque, naturalmente, el ahorro energético como contribución a la reducción de la contaminación ambiental todavía no se contempla como un parámetro de ahorro económico. La vida útil de los sistemas de captación solar térmica es de 20 años, tras los cuales necesitarían una actualización para su funcionamiento a pleno rendimiento.
Una instalación solar térmica puede proveer de agua caliente doméstica, pero también es altamente eficiente como fuente de energía para calefacción con sistemas radiantes como zócalos o suelos radiantes, en los que incluso puede proveer de refrigeración radiante si se incluye una bomba de calor. Las instalaciones pueden ser individuales o comunitarias, que aún resultan más eficientes. Cabe destacar, finalmente, la necesidad de un buen control y mantenimiento de la instalación, para garantizar su buen funcionamiento y el aprovechamiento máximo de la energía limpia en detrimento de la fósil. Una instalación solar térmica permite cubrir el 65 – 70 % del consumo anual de energía para agua caliente, tan sólo por aprovechar la energía no contaminante e inagotable del sol.