Hoy vamos a calcular el rendimiento de los captadores solares térmicos para agua. Es uno de los momentos más esperados desde el inicio de su construcción, hace ya alrededor de un año, cuando hice el primer prototipo.
Consideraremos las fenomenales gráficas aportadas gracias al Arduino y el fantástico portal emoncms.org, donde se van guardadando históricamente los datos obtenidos por los sensores de temeperatura, consultables en cualquier momento.
Atendiendo a las gráficas obtenidas el pasado día 15 de dicembre de 2013:
Lo primero que consideraremos es el tiempo que ha estado funcionando la bomba. Como sabemos, ésta se para en cuanto la diferencia de temperatura entre la placa abosrbedora del colector y el agua que le mandamos (la de la parte inferior del tanque) es menor de 7ºC. En esos momentos, el colector no esta "trabajando", por lo que no considero ese espacio de tiempo como útil.
Estos son los espacios de tiempo en los que la bomba ha estado en "ON" (en gris, en la parte baja de la gráfica, valores 0 o 1 ):
11:44:00-13:55:00 191 minutos =7860 seg
13:59:30-14:11:00 690 seg
14:15:00-14:23:30 510 seg
14:28:30-14:37:00 510 seg
14:42:00-14:48:30 330 seg
14:55:00-15:01:00 300 seg
15:06:30-15:12:00 330 seg
En total:
10530 seg = 175,5 minutos
A las 11:44:00 , la temperatura del agua en la parte inferior del depósito era de: 26,92ºC.
Y el máximo al que ha llegado unos momentos después de pararse por última vez la bomba ha sido de: 66,49ºC .
Esto nos da un incremento de temperatura de 39,57 ºC
Atendiendo a la fórmula del calor (m = 200 Kg, 200 litros de agua ):
Q = m.Ce.T = 200.1.39,57 = 7914 Kcal = 9,203982 Kilovatio-hora [kWh]
Esto es lo que hemos captado y guardado, 9,2 KWh, o el equivalente a una estufa de 2000 W calentando durante 4,6 horas.
Ahora obtendremos la potencia, divdiendo entre el tiempo:
P = 9,203982 Kilovatio-hora [kWh] / 175,5 minutos = 9,203982 Kilovatio-hora [kWh]/ 2,925 h = 3,14666 Kw
Esta es la potencia del sistema en total, diviendo entre 4 obtenemos la de cada captador:
Potencia real captador = 0.78666 Kw = 786,66 W
La Potencia teórica de cada captador, con una irradiación ideal de 1000W/m2 sería, atendiendo a su superficie captadora (descontando el marco de 3 cm, etc):
Medidas totales: 1,98m x 0,98m
Medidas superficie captadora : 1,91m x 0,93m -> Superficie captadora = 1,7763 m2 -> 1,7763 KW
Como en teoría no se llega a más de un 50% de la teórica: Potencia teórica = 888,15 W por colector
Lo que nos da un total de 3,5526 Kw.
Esto supone un 88 % de la teórica... (con insolacioón ideal de 1000W/m2)
¿Nos hemos quedado atrás ? Echemos una ojeada a la tabla de irradiación solar para latitud de 40º:
http://www.builditsolar.com/References/SolRad/Lat40.htm
La realidad es que en estas fechas (Diciembre), la irradiación máxima es ( para una inclinación de unos 75º, e interpolando entre 60 y 90 que nos da la tabla) de unas 280 BTU hr/ft2 (882,5 W/m2).
Por tanto: Potencia teorica: 882,5 W/m2 * 1,7763 m2= 1567,585 W
Potencia real / Pot. teorica = 786,66/ 1567,585 = 0,502 -> O sea, un 50,2 %
Como dicen por aquí: CLAVAO !
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