تجميع الطاقة الشمسية

الكثير تجميع الطاقة الشمسية تعتبر المجمعات الحرارية ، المعروفة أيضًا باسم المجمعات الحرارية الشمسية ، جزءًا لا يتجزأ من التركيبات الحرارية الشمسية. المجمع الشمسي هو نوع من الألواح الشمسية المسؤولة عن التقاط الإشعاع الشمسي وتحويله إلى طاقة حرارية. لذلك ، يسمى هذا النوع من الطاقة المتجددة بالطاقة الحرارية الشمسية.

سنخبرك في هذه المقالة بكل ما تحتاج لمعرفته حول مجمعات الطاقة الشمسية وخصائصها واستخداماتها.

ما هي مجمعات الطاقة الشمسية

الغرض من هذا النوع من الألواح الشمسية هو تحويل الطاقة: يتم تحويل الإشعاع الشمسي الذي تتعرض له الوحدة الشمسية إلى حرارة. في بعض أنواع التركيبات الحرارية الشمسية ، هذه الحرارة يتم استخدامه لتوليد البخار والحصول على الكهرباء ، ولكن هذه ليست وظيفة المجمع الشمسي. من ناحية أخرى ، تتمتع الألواح الكهروضوئية بالقدرة على توليد الكهرباء مباشرة في شكل تيار مباشر. الألواح الكهروضوئية عنصر لا غنى عنه في التركيبات الشمسية الكهروضوئية.

من وجهة نظر مادية ، تستخدم مجمعات الطاقة الشمسية الديناميكا الحرارية لتحويل الطاقة. في المقابل ، لا تستخدم الألواح الكهروضوئية قوانين الديناميكا الحرارية لتحويل الطاقة الشمسية ، بل تستخدم عملية كهربائية.

أنواع مجمعات الطاقة الشمسية

هناك أنواع عديدة من مجمعات الطاقة الشمسية. سيعتمد المجمع الشمسي المستخدم على الغرض منه. على سبيل المثال ، إذا أردنا تسخين حمام سباحة إلى درجة حرارة 25-28 درجة مئوية في الربيع ، فنحن بحاجة إلى مجمع شمسي بسيط ، لأن درجة الحرارة المحيطة يمكن أن تصل بسهولة إلى هذا الترتيب من حيث الحجم أو أعلى. من ناحية أخرى ، إذا أردنا تسخين السائل إلى درجة حرارة 200 درجة مئوية ، فسنحتاج إلى مجمّع شمسي مركّز لتجميع الإشعاع الشمسي ونقله إلى كمية صغيرة من السائل.

حاليًا ، في سوق الطاقة الشمسية ، يمكننا التمييز بين الأنواع التالية من مجمعات الطاقة الشمسية:

• مجمعات الطاقة الشمسية المسطحة أو المسطحة. يلتقط هذا النوع من الألواح الشمسية الإشعاع الشمسي الذي يتلقاها السطح لتسخين السائل. غالبًا ما يستخدم تأثير الدفيئة لالتقاط الحرارة.
• مجمعات الطاقة الشمسية لالتقاط الإشعاع الشمسي. يلتقط هذا النوع من المجمعات الإشعاع المتلقاة على سطح كبير نسبيًا ويركزها على السطح الأصغر من خلال مرآة.
• جامع الطاقة الشمسية مع أنبوب فراغ. يتكون هذا المجمع الشمسي من مجموعة من الأنابيب الأسطوانية ، المكونة من ماصات انتقائية ، موضوعة في المقعد العاكس ومحاطة بأسطوانة زجاجية شفافة.

في تطبيقات الطاقة الشمسية ذات درجات الحرارة المنخفضة ، يتم استخدام مجمعات الطاقة الشمسية ذات الألواح المسطحة بشكل أساسي. عندما تكون درجة حرارة مائع العمل أقل من 80 درجة مئوية ، يُعتبر أن تطبيقات الطاقة الشمسية يتم تنفيذها في درجات حرارة منخفضة ، مثل تدفئة حمامات السباحة ، وإنتاج الماء الساخن المنزلي وحتى التدفئة. يمكن استخدام هذه الألواح بدون أو بدون غطاء زجاجي ، حسب التطبيق.

مكونات مجمعات الطاقة الشمسية

يتكون المجمع الشمسي القياسي من العناصر التالية:

• الغلاف: غطاء المجمع الشمسي شفاف ، قد يكون أو لا يكون. عادة ما يكون مصنوعًا من الزجاج ، على الرغم من استخدام البلاستيك أيضًا لأنه أرخص وأسهل في التعامل معه ، إلا أنه يجب أن يكون من البلاستيك الخاص. وتتمثل وظيفتها في تقليل الخسائر الناتجة عن الحمل الحراري والإشعاع ، لذلك يجب أن تتمتع بأعلى نفاذية شمسية ممكنة. يعمل وجود الغطاء على تحسين الأداء الديناميكي الحراري للوحة الشمسية.
• قناة جوية: إنه فراغ (فارغ أو فارغ) يفصل البطانة عن لوح الامتصاص. سيتم أخذها في الاعتبار عند حساب سمكها لموازنة الخسارة الناجمة عن الحمل الحراري وارتفاع درجة الحرارة التي يمكن أن تحدث إذا كانت ضيقة جدًا.
• لوحة ماصة: اللوح الماص هو عنصر يمتص الطاقة الشمسية وينقلها إلى السائل الذي يدور عبر خط الأنابيب. السمة الرئيسية للوحة هي أنه يجب أن تتمتع بقدرة عالية على امتصاص الطاقة الشمسية وإشعاع حراري منخفض. نظرًا لأن المواد العادية لا تلبي هذا المطلب ، يتم استخدام المواد المركبة للحصول على أفضل نسبة امتصاص / انبعاث.
• الأنابيب أو الأنابيب: تتلامس الأنابيب مع ألواح الامتصاص (الملحومة أحيانًا) لتبادل الطاقة إلى أقصى حد. في حالة الأنابيب ، يسخن السائل ويدخل إلى خزان التراكم.
• الطبقة العازلة: الغرض من طبقة العزل هو تغطية النظام لتجنب وتقليل الخسائر. لأن العزل هو الأفضل ، يجب أن يكون للمادة العازلة موصلية حرارية منخفضة لتقليل النقل الديناميكي الحراري للحرارة إلى الخارج.
• المجمع: يعتبر المركب عنصرًا اختياريًا ، وفي بعض الأحيان يكون جزءًا لا يتجزأ من اللوحة الشمسية ، وفي هذه الحالات يكون عادةً أعلى أو في المجال البصري المباشر. في كثير من الحالات ، لا تكون البطارية جزءًا من اللوحة الشمسية ، ولكنها جزء من النظام الحراري.

تطبيقات

تستخدم مجمعات الطاقة الشمسية بشكل أساسي لتزويد المياه الساخنة والتدفئة المنزلية أو لتوليد الكهرباء.

بالنسبة لمجمعات الماء الساخن والتدفئة المنزلية ، يقوم خزان المياه بتخزين المياه المنزلية الملامسة للسائل من خلال الملف. يسمح الملف للسائل بنقل الطاقة الحرارية المخزنة إلى الماء دون تلويث الماء. يمكن استخدام هذه المياه كمياه ساخنة منزلية (تكامل بنسبة 80٪) ، ويمكن أيضًا استخدامها لتكملة التدفئة الأرضية للغرفة (تكامل بنسبة 10٪). يمكن أن توفر الألواح الشمسية الحرارية كمية كبيرة من الماء الساخن ، ولكن بسبب عدم استقرار الطاقة الشمسية ، لا يمكنهم استبدال طرق التدفئة المعتادة تمامًا.

تحتاج مجمعات الطاقة الشمسية المستخدمة لتوليد الكهرباء إلى تسخين المبادل الحراري حتى الغليان. بمجرد أن يكمل السائل تغيير الطور الديناميكي الحراري ويدخل الطور الغازي ، يتم إرساله إلى التوربين الكهروحراريالذي يحول حركة بخار الماء إلى كهرباء. يسمى هذا النوع من الأنظمة بالديناميكا الحرارية الشمسية ويتطلب مساحة كبيرة لتركيب الألواح الشمسية وشمس مستمرة. تم تركيب نماذج من هذه النباتات في الصحراء.

عند تحديد وتركيب التركيبات الحرارية الشمسية ، يجب مراعاة وجوب توزيع مجمعات الطاقة الشمسية في مجموعات. هذه المجموعات من مجمعات الطاقة الشمسية يجب أن تتكون دائمًا من وحدات من نفس النموذج وأن يتم توزيعها بالتساوي قدر الإمكان. يوجد خياران أو نوعان أساسيان لتجميع اثنين أو أكثر من المجمعات: متسلسلة أو متوازية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تكوين منطقة تجميع المياه من خلال الجمع بين مجموعتين ، وهو ما نسميه الدوائر المجمعة أو الهجينة.

آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن مجمعات الطاقة الشمسية وخصائصها.