Els col·lectors solars tèrmics, també coneguts com a col·lectors solars tèrmics, són una part integral de les instal·lacions solars tèrmiques. Un col·lector solar és un tipus de panell solar que s?encarrega de captar la radiació solar i convertir-la en energia tèrmica. Per tant, aquest tipus denergia renovable es denomina energia solar tèrmica.
En aquest article explicarem tot el que necessita saber sobre els col·lectors solars, les seves característiques i usos.
Què són els col·lectors solars
El propòsit daquest tipus de panell solar és convertir energia: la radiació solar que experimenta el mòdul solar es converteix en calor. En alguns tipus d'instal·lacions solars tèrmiques, aquesta calor s'utilitza per generar vapor i obtenir electricitat, però aquesta no és la funció d'un col·lector solar. D'altra banda, els panells fotovoltaics tenen la capacitat de generar electricitat directament en forma de corrent continu. Els panells fotovoltaics són un element indispensable a les instal·lacions solars fotovoltaiques.
Des d'un punt de vista físic, els col·lectors solars utilitzen la termodinàmica per a la conversió d'energia. Per contra, els panells fotovoltaics no utilitzen les lleis de la termodinàmica per convertir lenergia solar, sinó un procés elèctric.
Tipus de col·lectors solars
Hi ha molts tipus de col·lectors solars. El col·lector solar utilitzat dependrà de la finalitat. Per exemple, si volem escalfar una piscina a una temperatura de 25-28 graus centígrads a la primavera, necessitem un col·lector solar simple, perquè la temperatura ambient pot assolir fàcilment aquest ordre de magnitud o fins i tot més. Per altra banda, si volem escalfar el fluid a una temperatura de 200ºC, necessitarem un col·lector solar concentrador per recollir la radiació solar i traslladar-la a una petita quantitat de fluid.
Actualment, al mercat solar, podem distingir els següents tipus de col·lectors solars:
- Col·lectors solars plans o plànols. Aquest tipus de panell solar captura la radiació solar que rep la superfície per escalfar el fluid. Lefecte hivernacle se sol utilitzar per capturar calor.
- Col·lectors solars per a captació de radiació solar. Aquest tipus de col·lector captura la radiació rebuda en una superfície relativament gran i la concentra a la superfície més petita a través d'un mirall.
- Col·lector solar amb tub de buit. Aquest col·lector solar consta d'un conjunt de tubs cilíndrics, formats per absorbents selectius, ubicats a l'assentament del reflector i envoltats per un cilindre de vidre transparent.
En aplicacions solars de baixa temperatura, s'utilitzen principalment col·lectors solars de placa plana. Quan la temperatura del fluid de treball és inferior a 80ºC, es considera que les aplicacions d'energia solar es fan a temperatures baixes, com l'escalfament de piscines, la producció d'aigua calenta sanitària i fins i tot l'escalfament. Aquestes plaques es poden utilitzar sense coberta de vidre o sense, segons l'aplicació.
Components dels col·lectors solars
El col·lector solar estàndard està compost pels següents elements:
- tapa: La tapa del col·lector solar és transparent, ho pot ser o no. Sol ser de vidre, encara que també es fa servir plàstic perquè és més barat i més fàcil de manejar, però ha de ser un plàstic especial. La seva funció és minimitzar les pèrdues per convecció i radiació, per la qual cosa ha de tenir la major transmetància solar possible. La presència de la coberta millora el rendiment termodinàmic del panell solar.
- Canal d'aire: És un espai (buit o buit) que separa el revestiment del tauler d'absorció. Es tindrà en compte a l'hora de calcular el gruix per equilibrar la pèrdua provocada per la convecció i l'alta temperatura que es pot produir si és massa estret.
- Placa absorbent: La placa absorbent és un element que absorbeix lenergia solar i la transmet al líquid que circula per la canonada. La característica principal del tauler és que ha de tenir una alta absorció denergia solar i una baixa radiació de calor. Atès que els materials ordinaris no compleixen aquest requisit, s'utilitzen materials combinats per obtenir la millor relació absorció/emissió.
- Canonades o canonades: Les canonades estan en contacte amb plaques d'absorció (de vegades soldades) per intercanviar energia al màxim. En el cas de les canonades, el líquid s'escalfarà i entrarà al tanc d'acumulació.
- Capa d'aïllament: El propòsit de la capa dʻaïllament és cobrir el sistema per evitar i reduir pèrdues. Com que l'aïllament és el millor, el material aïllant ha de tenir una conductivitat tèrmica baixa per reduir la transferència termodinàmica de calor a l'exterior.
- Acumulador: L'acumulador és un element opcional, de vegades és part integral del panell solar, en aquests casos sol estar ubicat directament a sobre o al camp visual immediat. En molts casos, la bateria no forma part del panell solar sinó del sistema tèrmic.
Usos
Els col·lectors solars s'utilitzen principalment per subministrar aigua calenta sanitària i calefacció o generar electricitat.
Per als col·lectors daigua calenta sanitària i calefacció, el dipòsit daigua emmagatzema laigua sanitària en contacte amb el fluid a través del serpentí. La bobina permet que el fluid transfereixi lenergia tèrmica emmagatzemada a laigua sense contaminar laigua. Aquesta aigua es pot utilitzar com a aigua calenta sanitària (80% d'integració), i també es pot utilitzar per complementar la calefacció per terra radiant de l'habitació (10% d'integració). Els panells solars tèrmics poden proporcionar una gran quantitat daigua calenta, però a causa de la inestabilitat de lenergia solar, no poden reemplaçar per complet els mètodes de calefacció habituals.
Els col·lectors solars utilitzats per generar electricitat necessiten escalfar lintercanviador de calor fins que bulli. Quan el líquid completa el canvi de fase termodinàmica i entra a la fase gasosa, s'envia a la turbina termoelèctrica, que converteix el moviment del vapor daigua en electricitat. Aquest tipus de sistema s'anomena termodinàmica solar i requereix molt d'espai per instal·lar panells solars i un sol continu. S'han instal·lat exemples d'aquestes plantes al desert.
A l'hora de definir i instal·lar instal·lacions solars tèrmiques, cal tenir en compte que els col·lectors solars han d'estar distribuïts en grups. Aquests grups de col·lectors solars sempre han d'estar composts per unitats del mateix model i distribuïts de la manera més uniforme possible. Hi ha dues opcions o tipus bàsics per agrupar dos o més col·lectors: sèrie o paral·lel. A més, la zona de recollida daigua es pot configurar combinant dos grups, que és el que anomenem circuits agrupats o híbrids.
Espero que amb aquesta informació pugueu conèixer més sobre els col·lectors solars i les seves característiques.