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La energía solar térmica o energía termosolar consiste en el aprovechamiento de la energía
del Sol para producir calor que puede aprovecharse para cocinar alimentos o para la
producción de agua caliente destinada al consumo de agua doméstico, ya sea agua caliente
sanitaria, calefacción, o para producción de energía mecánica y a partir de ella,
de energía eléctrica. Adicionalmente puede emplearse para alimentar una máquina de
refrigeración por absorción, que emplea calor en lugar de electricidad para producir
frío con el que se puede acondicionar el aire de los locales.

Especialmente populares son los equipos domésticos compactos, compuestos típicamente por un depósito de unos 150 litros de capacidad y dos colectores de un 1 metro cuadrados 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. Estos sistemas evitan la emisión de hasta 4,5 toneladas 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. La vida útil de algunos equipos puede superar los 25 años con un mantenimiento mínimo, dependiendo de factores como la calidad del agua.

Es habitual encontrarse con instalaciones en las que el acumulador contiene una resistencia eléctrica de apoyo, que actúa en caso de que el sistema no sea capaz de alcanzar la temperatura de uso (normalmente 40ºC). En algunos países se comercializan equipos que utilizan el gas como apoyo.

Las características constructivas de los colectores responden a la minimización de las pérdidas de energía una vez calentado el fluido que transcurre por los tubos, por lo que se encuentran aislamientos a la conducción (vacío u otros) y a la rerradiación de baja temperatura.

Además de su uso como agua caliente sanitaria, calefacción y refrigeración (mediante máquina de absorción), el uso de placas solares térmicas (generalmente de materiales baratos como el polipropileno) ha proliferado para el calentamiento de piscinas exteriores residenciales, en países donde la legislación impide el uso de energías de otro tipo para este fin.

En muchos países hay subvenciones para el uso doméstico de energía solar, en cuyos casos una instalación doméstica puede amortizarse en unos 5 o 6 años. El 29 de septiembre de 2006 ha entrado en vigor en España el Código Técnico de la Edificación, que establece la obligatoriedad de implantar sistemas de agua caliente sanitaria con energía solar en todas las nuevas edificaciones, con el objetivo de cumplir con el protocolo de Kioto.