El sol aporta anualmente, para la atmosfera terrestre, 1.5x1018 KWh de energía. Se trata de un valor considerable, correspondiente a 10000 veces más el consumo mundial de energía en este periodo. Este hecho indica que, además de ser el responsable por el sustento de la vida en la tierra, la radiación solar constituye una fuente inagotable de energía, habiendo un enorme potencial de utilización por medio de captadores y conversores en otra forma de energía (térmica, eléctrica, etc), para calentamiento de fluidos y ambientes, así como para la generación de potencia mecánica o eléctrica. También puede ser convertida directamente en energía eléctrica, por medio de los efectos sobre determinados materiales, entre los que se destacan el termoeléctrico y el fotovoltaico.
Actualmente, la energía solar es ampliamente utilizada para el calentamiento de agua sanitaria en residencias, hoteles, industrias y otros, para lo cual se utilizan los llamados colectores solares, que es cualquier dispositivo diseñado para recoger la energía irradiada por el sol y convertirla en energía térmica, existen varios tipos de estos colectores como los placa plana utilizados preferentemente para residencias, los tubos de vacio usados tanto para residencias como a nivel industrial y otros capaces de producir mayores temperaturas como son los colectores de concentración.
En nuestra ciudad el uso de termas solares se ha convertido en una de las principales fuentes de calentamiento del agua sanitaria en las residencias Arequipeñas. En el mercado regional y nacional existen termas solares, las cuales se usan a nivel doméstico e industrial, fabricados por empresas locales en forma artesanal e industrial.
El clima en la ciudad de Arequipa es seco y con escasa nubosidad. Son 300 días de sol al año, con 11 horas de insolación, siendo el periodo entre las 11 e 14 horas el que presenta la más alta tasa de radiación. En la Figura 1 podemos observar la irradiación en un día típico. La irradiación global diaria bordea los 1000 W/m2 durante casi todo el año. Su temperatura media es de 21oC. Durante el día el aire es seco y caliente. En las notes, principalmente en los meses de Mayo, Junio y Julio la temperatura cae para cerca de 8oC.
El colector solar más utilizado en Arequipa, es el colector solar plano, que está básicamente constituido de una caja rectangular, herméticamente cerrada, con aislante térmico en las laterales y en la parte inferior, una cubierta de vidrio plano transparente en la parte superior, y entre la cubierta y el aislante térmico encontramos la chapa absorbente, por el cual circula el fluido de trabajo.
Figura 1: Irradiación global típica en plano horizontal de la ciudad de Arequipa.
[Fuente: Escuela Profesional de Física de la UNSA]