u solarni kolektori Termalni kolektori, poznati i kao solarni termalni kolektori, sastavni su dio solarnih termalnih instalacija. Solarni kolektor je vrsta solarnog panela koji je odgovoran za hvatanje sunčevog zračenja i pretvaranje u toplotnu energiju. Stoga se ova vrsta obnovljive energije naziva solarna toplinska energija.
U ovom članku ćemo vam reći sve što trebate znati o solarnim kolektorima, njihovim karakteristikama i namjeni.
Šta su solarni kolektori
Svrha ove vrste solarnih panela je pretvaranje energije: sunčevo zračenje koje solarni modul doživljava pretvara se u toplinu. U nekim vrstama solarnih termalnih instalacija ova toplina koristi se za proizvodnju pare i dobijanje električne energije, ali to nije funkcija solarnog kolektora. S druge strane, fotonaponski paneli imaju sposobnost generiranja električne energije direktno u obliku jednosmjerne struje. Fotonaponski paneli su nezamjenjiv element u fotonaponskim solarnim instalacijama.
Sa fizičke tačke gledišta, solarni kolektori koriste termodinamiku za pretvaranje energije. Nasuprot tome, fotonaponski paneli ne koriste zakone termodinamike za pretvaranje sunčeve energije, već električni proces.
Vrste solarnih kolektora
Postoji mnogo vrsta solarnih kolektora. Korišteni solarni kolektor ovisi o njegovoj namjeni. Na primjer, ako želimo u proljeće zagrijati bazen na temperaturu od 25-28 stepeni Celzijusa, potreban nam je jednostavan solarni kolektor, jer temperatura okoline lako može dostići ovaj red veličine ili čak i više. S druge strane, ako želimo zagrijati tekućinu na temperaturu od 200ºC, trebat će nam koncentrirajući solarni kolektor za prikupljanje sunčevog zračenja i prijenosa u malu količinu fluida.
Trenutno na solarnom tržištu možemo razlikovati sljedeće vrste solarnih kolektora:
- Ravni ili ravni solarni kolektori. Ova vrsta solarnog panela hvata sunčevo zračenje koje površina prima kako bi zagrijala tekućinu. Efekat staklene bašte se često koristi za hvatanje topline.
- Solarni kolektori za hvatanje sunčevog zračenja. Ovaj tip kolektora hvata zračenje primljeno na relativno velikoj površini i koncentriše ga na manju površinu kroz ogledalo.
- Solarni kolektor sa vakumskom cijevi. Ovaj solarni kolektor se sastoji od seta cilindričnih cijevi, sastavljenih od selektivnih apsorbera, smještenih u sjedištu reflektora i okruženih prozirnim staklenim cilindrom.
U solarnim aplikacijama na niskim temperaturama koriste se uglavnom plosnati solarni kolektori. Kada je temperatura radnog fluida ispod 80ºC, smatra se da se primjena solarne energije provodi na niskim temperaturama, kao što je grijanje bazena, proizvodnja tople vode za domaćinstvo, pa čak i grijanje. Ove ploče se mogu koristiti bez ili bez staklenog poklopca, ovisno o primjeni.
Komponente solarnih kolektora
Standardni solarni kolektor se sastoji od sljedećih elemenata:
- Stopper: Poklopac solarnog kolektora je proziran, može i ne mora biti. Obično se pravi od stakla, mada se koristi i plastika jer je jeftinija i lakša za rukovanje, ali mora biti posebna plastika. Njegova funkcija je da minimizira gubitke zbog konvekcije i zračenja, tako da mora imati najveću moguću sunčevu transmitantnost. Prisustvo poklopca poboljšava termodinamičke performanse solarnog panela.
- Zračni kanal: To je prostor (praznina ili praznina) koji odvaja oblogu od upijajuće ploče. To će se uzeti u obzir prilikom izračunavanja njegove debljine kako bi se uravnotežio gubitak uzrokovan konvekcijom i visoka temperatura koja može nastati ako je preuska.
- Upijajuća ploča: Upijajuća ploča je element koji apsorbira sunčevu energiju i prenosi je na tekućinu koja cirkulira kroz cjevovod. Glavna karakteristika ploče je da mora imati visoku apsorpciju sunčeve energije i nisko toplotno zračenje. Budući da obični materijali ne ispunjavaju ovaj zahtjev, kombinirani materijali se koriste za postizanje najboljeg omjera apsorpcije/emisije.
- Cijevi ili cijevi: Cijevi su u kontaktu sa apsorpcionim pločama (ponekad zavarenim) kako bi razmjenjivale energiju do maksimuma. U slučaju cijevi, tekućina će se zagrijati i ući u akumulacijski spremnik.
- Izolacijski sloj: Svrha izolacionog sloja je da pokrije sistem kako bi se izbjegli i smanjili gubici. Budući da je izolacija najbolja, izolacijski materijal mora imati nisku toplinsku provodljivost kako bi se smanjio termodinamički prijenos topline prema van.
- Akumulator: Akumulator je opcioni element, ponekad je sastavni dio solarnog panela, u tim slučajevima se obično nalazi direktno iznad ili u neposrednom vidnom polju. U mnogim slučajevima, baterija nije dio solarnog panela, već termalnog sistema.
Koristi
Solarni kolektori se uglavnom koriste za opskrbu potrošnom toplom vodom i grijanjem ili za proizvodnju električne energije.
Za kolektore tople vode za domaćinstvo i kolektore za grijanje, spremnik za vodu pohranjuje vodu za domaćinstvo u kontaktu sa tekućinom kroz zavojnicu. Zavojnica omogućava fluidu da prenese uskladištenu toplotnu energiju u vodu bez kontaminacije vode. Ova voda se može koristiti kao topla voda za domaćinstvo (80% integracije), a može se koristiti i za dopunu podnog grijanja prostorije (10% integracije). Termalni solarni paneli mogu obezbijediti veliku količinu tople vode, Ali zbog nestabilnosti solarne energije ne mogu u potpunosti zamijeniti uobičajene metode grijanja.
Solarni kolektori koji se koriste za proizvodnju električne energije moraju zagrijati izmjenjivač topline do ključanja. Kada tečnost završi termodinamičku promenu faze i uđe u gasnu fazu, šalje se u termoelektričnu turbinu, koji pretvara kretanje vodene pare u električnu energiju. Ovaj tip sistema se zove solarna termodinamika i zahteva puno prostora za ugradnju solarnih panela i neprekidnog sunca. Primjeri ovih postrojenja postavljeni su u pustinji.
Prilikom definisanja i ugradnje solarnih termalnih instalacija, mora se voditi računa da solarni kolektori moraju biti raspoređeni u grupama. Ove grupe solarnih kolektora uvijek bi trebali biti sastavljeni od jedinica istog modela i raspoređeni što je ravnomjernije moguće. Postoje dvije osnovne opcije ili vrste za grupisanje dva ili više kolektora: serijski ili paralelni. Osim toga, područje za prikupljanje vode može se konfigurirati kombiniranjem dvije grupe, što nazivamo grupisanim ili hibridnim krugovima.
Nadam se da ćete uz ove informacije saznati više o solarnim kolektorima i njihovim karakteristikama.