ما هي وكيف تعمل الطاقة الحرارية الشمسية

عندما نتحدث عن الطاقة الشمسية ، فإن أول ما نفكر فيه هو الألواح الشمسية. هذه هي الطاقة الشمسية الكهروضوئية ، وربما الأكثر شهرة بين جميع الطاقات المتجددة ، إلى جانب الرياح. ومع ذلك ، هناك نوع آخر: الطاقة الحرارية الشمسية.

إذا كنت تريد معرفة كل شيء عن هذا النوع من الطاقة الشمسية ، من ماهيتها إلى ما تستخدمه ، من خلال خصائصها ، فاستمر في القراءة 🙂

ما هي الطاقة الحرارية الشمسية؟

كما يوحي اسمها ، فهي نوع من الطاقة المتجددة والنظيفة التي تتكون من تسخير طاقة الشمس لتوليد الكهرباء. على عكس الألواح الشمسية المستخدمة في الطاقة الكهروضوئية لتوليد الكهرباء من فوتونات الضوء الموجودة في الإشعاع الشمسي ، فإن هذه الطاقة يستفيد من هذا الإشعاع لتسخين سائل.

عندما تصطدم أشعة الشمس بالسائل ، فإنها تسخنه ويمكن استخدام هذا السائل الساخن في استخدامات مختلفة. للحصول على فكرة أفضل ، 20٪ من استهلاك الطاقة في مستشفى أو فندق أو منزل يتوافق مع استخدام الماء الساخن. باستخدام الطاقة الحرارية الشمسية يمكننا تسخين المياه بطاقة الشمس والاستفادة منها حتى لا نضطر في قطاع الطاقة هذا إلى استخدام الطاقة الأحفورية أو غيرها من الطاقة.

من المؤكد أنك تفكر في أن مياه الأنهار والبحيرات والخزانات تتعرض للإشعاع الشمسي ومع ذلك لا تسخن. ومن أجل الاستفادة من هذا الإشعاع الشمسي ، من الضروري تركيب خاص للمساعدة في تسخين السوائل بحيث يمكن استخدامها لاحقًا.

تساهم الطاقة الحرارية الشمسية بشكل كبير في خفض التكاليف ، وبالتالي توفير الطاقة وتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون التي تسبب الاحتباس الحراري وتؤدي إلى تغير المناخ.

مكونات التركيب الحراري

بمجرد أن نعرف ما هي الطاقة الحرارية الشمسية ، يجب أن يكون لدينا العناصر اللازمة لبناء منشأة شمسية تسمح لنا بالاستفادة من مورد الطاقة هذا.

الماسك

أول شيء يجب أن يتوفر في تثبيت من هذا النوع هو مجمّع أو لوح شمسي. لا تعمل هذه الألواح الشمسية مثل الألواح الكهروضوئية المعروفة. لا تحتوي على خلية ضوئية تجمع فوتونات الضوء لتحويلها إلى طاقة ، بل بالأحرى تسمح لنا بالتقاط الإشعاع الشمسي لبدء تسخين السائل المتداولة داخلها. هناك أنواع مختلفة من المجمعات ولها اختلافات في أدائها.

دائره هيدروليكيه

والثاني هو الدائرة الهيدروليكية. هذه هي الأنابيب التي تشكل الدائرة حيث سننقل سائل نقل الحرارة الذي سيهتم بالإجراء الذي سنقوم به. عادة ما تكون الدائرة مغلقة في معظم التركيبات. لذلك ، هناك حديث عن دوائر ذات اتجاه واحد، من اللوحة ، و دارات العودة، حتى اللوحة. يبدو الأمر كما لو كانت هذه الدائرة نوعًا من غلايات الماء التي تساهم في تدفئة المكان.

مبادل حراري

هم مسؤولون عن نقل الحرارة عبر الدائرة. يقوم المبادل الحراري بنقل الطاقة التي تلتقطها الشمس إلى الماء. عادة ما تكون خارج الخزان (تسمى مبادلات الألواح) أو الداخلية (الملف).

المجمع

نظرًا لأن الطلب على الطاقة الشمسية ليس دائمًا هو نفسه ، كما هو الحال في الخلايا الكهروضوئية ، فهو يتطلب بعض أنظمة تخزين الطاقة. في هذه الحالة ، يتم تخزين الطاقة الحرارية الشمسية في المراكم. يعمل هذا المجمع على تخزين الماء الساخن لتوفيره عندما نحتاج إليه. وهي خزانات ذات السعة والعزل اللازم لتلافي فقد الطاقة والحفاظ على الماء ساخنًا في جميع الأوقات.

مضخات الدورة الدموية

لنقل السائل من مكان إلى آخر ، هناك حاجة إلى مضخات للتغلب على انخفاض ضغط الدوائر وقوى الاحتكاك والجاذبية.

الطاقة المساعدة

عندما يكون هناك إشعاع شمسي أقل ، يتناقص إنتاج هذه الطاقة. لكن هذا ليس سبب الطلب كذلك. في مواجهة هذا النوع من المواقف التي يتجاوز فيها الطلب العرض ، سنحتاج إلى نظام دعم يقوم بتسخين المياه وهذا هو مستقل تمامًا عن النظام الشمسي. هذا يسمى مولد النسخ الاحتياطي.

إنها غلاية تبدأ في العمل في ظروف تكون فيها الطاقة الحرارية الشمسية غير مواتية وتسخن المياه المخزنة.

العناصر اللازمة للسلامة

من المهم أن يكون لديك نظام أمان لضمان عمل التثبيت في أفضل الظروف وعدم تدهوره بمرور الوقت. العناصر التي يتكون منها نظام الأمان هي:

سفن التوسع

كما نعلم ، كلما زادت درجة حرارة الماء ، يزداد حجمه كذلك لهذا السبب ، من الضروري وجود عنصر قادر على امتصاص هذه الزيادة في الحجم مع تمدد مائع نقل الحرارة. يتم استخدام أوعية التمدد لهذا الغرض. هناك عدة أنواع من النظارات: مفتوحة ومغلقة. الأكثر استخداما هي تلك المغلقة.

صمامات الأمان

تستخدم الصمامات للتحكم في الضغط. عندما يتم الوصول إلى قيمة الضغط المحددة في عملية المعايرة ، يقوم الصمام بتفريغ السائل لمنع الضغط من الوصول إلى حدود يحتمل أن تكون خطرة.

جلايكول

يعتبر الجلايكول سائلًا مثاليًا لنقل حرارة التركيب الحراري الشمسي. أكثر شيء ينصح به هو أن يكون سائل مضاد للتجمد ، لأنه في المناطق التي تكون فيها درجة الحرارة منخفضة جدًا ، يمكن أن يؤدي تجميد الماء في الدوائر إلى تدمير التركيب بأكمله. علاوة على ذلك ، يجب أن يكون السائل غير سام ، ولا يغلي ، ولا يتآكل ، وله سعة حرارية عالية ، ويجب ألا يضيع ويكون اقتصاديًا. خلاف ذلك ، لن تكون الطاقة مربحة.

المثالي في تركيب من هذا النوع هو الحصول على نسبة 60٪ ماء و 40٪ جلايكول.

أحواض الحرارة

نظرًا لأن الماء يسخن بشكل مفرط في كثير من الأحيان ، فمن المهم وجود خافضات حرارة تمنع هذا التسخين الخطير. هناك خافضات حرارة ثابتة ، مراوح ، إلخ.

الفخاخ

الفخاخ قادرة على استخراج الهواء الذي يتراكم داخل الدوائر والذي يمكن أن يسبب مشاكل خطيرة في تشغيل التثبيت. بفضل هذه المطهرات يمكن استخراج هذا الهواء.

التحكم الآلي

إنه العنصر الذي يجعل كل شيء يعمل بشكل صحيح ، لأنه يفترض وجود تحكم تلقائي يقيس درجات الحرارة في الألواح والخزانات والبرمجة وتنشيط المشتت الحراري الكهربائي (في حالة وجود هذا النظام) والمبرمج والتحكم في المضخة وما إلى ذلك.

باستخدام هذه المعلومات ، يمكنك معرفة المزيد عن الطاقة الحرارية الشمسية وتطبيقاتها.