קולטי שמש

ل קולטי שמש קולטים תרמיים, הידועים גם כקולטים תרמיים סולאריים, הם חלק בלתי נפרד ממתקנים טרמיים סולארים. קולט שמש הוא סוג של פאנל סולארי שאחראי על לכידת קרינת השמש והמרתה לאנרגיה תרמית. לכן, סוג זה של אנרגיה מתחדשת נקרא אנרגיה תרמית סולארית.

במאמר זה אנו הולכים לספר לכם את כל מה שאתם צריכים לדעת על קולטי שמש, המאפיינים והשימושים שלהם.

מהם קולטי שמש

מטרת סוג זה של פאנל סולארי היא להמיר אנרגיה: קרינת השמש שחווה המודול הסולארי מומרת לחום. בכמה סוגים של מתקנים תרמיים סולאריים, זה חום הוא משמש להפקת קיטור ולהשגת חשמל, אבל זה לא תפקידו של קולט שמש. מצד שני, לפאנלים פוטו-וולטאיים יש את היכולת לייצר חשמל ישירות בצורה של זרם ישר. פאנלים פוטו-וולטאיים הם מרכיב הכרחי במתקנים סולאריים פוטו-וולטאיים.

מנקודת מבט פיזית, קולטי שמש משתמשים בתרמודינמיקה להמרת אנרגיה. לעומת זאת, לוחות פוטו-וולטאיים אינם משתמשים בחוקי התרמודינמיקה להמרת אנרגיה סולארית, אלא בתהליך חשמלי.

סוגי קולטי שמש

ישנם סוגים רבים של קולטי שמש. קולט השמש בו נעשה שימוש יהיה תלוי במטרתו. למשל, אם נרצה לחמם בריכת שחייה לטמפרטורה של 25-28 מעלות צלזיוס באביב, אנו זקוקים לקולט שמש פשוט, כי טמפרטורת הסביבה יכולה להגיע בקלות לסדר גודל כזה או אפילו יותר. מצד שני, אם נרצה לחמם את הנוזל לטמפרטורה של 200ºC, נצטרך קולט שמש מרוכז כדי לאסוף את קרינת השמש ולהעביר אותה לכמות קטנה של נוזל.

נכון לעכשיו, בשוק הסולארי, אנו יכולים להבחין בין הסוגים הבאים של קולטי שמש:

• קולטי שמש שטוחים או שטוחים. סוג זה של פאנל סולארי לוכד את קרינת השמש שהמשטח מקבל כדי לחמם את הנוזל. אפקט החממה משמש לעתים קרובות ללכידת חום.
• קולטי שמש ללכידת קרינת השמש. סוג זה של קולט לוכד את הקרינה המתקבלת על משטח גדול יחסית ומרכז אותה על המשטח הקטן יותר באמצעות מראה.
• קולט שמש עם צינור ואקום. קולט שמש זה מורכב מסט של צינורות גליליים, המורכבים מבולמים סלקטיביים, הממוקמים במושב המשקף ומוקפים בגליל זכוכית שקוף.

ביישומים סולאריים בטמפרטורה נמוכה, משתמשים בעיקר בקולטי שמש עם פלטות שטוחות. כאשר טמפרטורת נוזל העבודה היא מתחת ל-80ºC, נחשב כי יישומי אנרגיה סולארית מתבצעים בטמפרטורות נמוכות, כגון חימום בריכות שחייה, הפקת מים חמים ביתיים ואפילו חימום. ניתן להשתמש בצלחות אלו ללא או בלי כיסוי זכוכית, בהתאם ליישום.

רכיבים של קולטי שמש

קולט השמש הסטנדרטי מורכב מהאלמנטים הבאים:

• פקק: הכיסוי של קולט השמש שקוף, יכול להיות או לא. לרוב הוא עשוי מזכוכית, אמנם משתמשים בפלסטיק גם כי הוא זול וקל יותר לטיפול, אבל זה חייב להיות פלסטיק מיוחד. תפקידו הוא למזער הפסדים עקב הסעה וקרינה, ולכן חייב להיות העברת השמש הגבוהה ביותר האפשרית. נוכחות הכיסוי משפרת את הביצועים התרמודינמיים של הפאנל הסולארי.
• ערוץ אוויר: זהו חלל (ריק או ריק) המפריד בין הבטנה ללוח הקליטה. זה יילקח בחשבון בעת ​​חישוב העובי שלו כדי לאזן את ההפסד הנגרם מההסעה והטמפרטורה הגבוהה שיכולה להיווצר אם היא צרה מדי.
• צלחת סופגת: הפלטה הסופגת היא אלמנט הסופג אנרגיית שמש ומעביר אותה לנוזל שמסתובב בצינור. המאפיין העיקרי של הלוח הוא שעליו להיות בעל ספיגה גבוהה של אנרגיית השמש וקרינת חום נמוכה. מכיוון שחומרים רגילים אינם עומדים בדרישה זו, נעשה שימוש בחומרים משולבים כדי להשיג את יחס הקליטה/פליטה הטוב ביותר.
• צינורות או צינורות: הצינורות נמצאים במגע עם לוחות ספיגה (לפעמים מרותכים) כדי להחליף אנרגיה למקסימום. במקרה של צינורות, הנוזל יתחמם ויכנס למיכל הצבירה.
• שכבת בידוד: מטרת שכבת הבידוד היא לכסות את המערכת כדי למנוע ולצמצם הפסדים. מכיוון שהבידוד הוא הטוב ביותר, חומר הבידוד חייב להיות בעל מוליכות תרמית נמוכה כדי להפחית את ההעברה התרמודינמית של החום החוצה.
• מַצבֵּר: המצבר הוא אלמנט אופציונלי, לעיתים הוא חלק בלתי נפרד מהפאנל הסולארי, במקרים אלו הוא לרוב ממוקם ישירות מעל או בשדה הראייה המיידי. במקרים רבים, המצבר אינו חלק מהפאנל הסולארי, אלא מהמערכת התרמית.

Usos

קולטי שמש משמשים בעיקר לאספקת מים חמים וחימום ביתי או לייצור חשמל.

עבור קולטי מים חמים וחימום ביתיים, מיכל המים אוגר את המים הביתיים במגע עם הנוזל דרך הסליל. הסליל מאפשר לנוזל להעביר אנרגיה תרמית מאוחסנת למים מבלי לזהם את המים. מים אלו יכולים לשמש כמים ביתיים חמים (80% אינטגרציה), וכן יכולים לשמש כתוספת לחימום התת רצפתי של החדר (10% אינטגרציה). פאנלים סולאריים תרמיים יכולים לספק כמות גדולה של מים חמים, אבל בגלל חוסר היציבות של אנרגיה סולארית, הם לא יכולים להחליף לחלוטין את שיטות החימום הרגילות.

קולטי שמש המשמשים לייצור חשמל צריכים לחמם את מחליף החום עד לרתיחה. ברגע שהנוזל משלים את שינוי הפאזה התרמודינמית ונכנס לשלב הגז, הוא נשלח לטורבינה התרמו-אלקטרית, הממיר את תנועת אדי המים לחשמל. מערכת מסוג זה נקראת תרמודינמיקה סולארית והיא דורשת הרבה מקום להתקנת פאנלים סולאריים ושמש רציפה. דוגמאות לצמחים אלו הותקנו במדבר.

בעת הגדרה והתקנת מתקנים טרמיים סולאריים, יש לקחת בחשבון כי יש לחלק את קולטי השמש בקבוצות. קבוצות אלו של קולטי שמש הם תמיד צריכים להיות מורכבים מיחידות מאותו דגם ולהתפזר בצורה שווה ככל האפשר. ישנן שתי אפשרויות או סוגים בסיסיים לקבץ שני אספנים או יותר: סדרה או מקבילה. בנוסף, ניתן להגדיר את אזור איסוף המים על ידי שילוב של שתי קבוצות, שזה מה שאנו מכנים מעגלים מקובצים או היברידיים.

אני מקווה שבעזרת המידע הזה תוכלו ללמוד עוד על קולטי שמש והמאפיינים שלהם.