De zonnecollectoren Thermische collectoren, ook wel thermische zonnecollectoren genoemd, zijn een integraal onderdeel van thermische zonne-installaties. Een zonnecollector is een type zonnepaneel dat verantwoordelijk is voor het opvangen van zonnestraling en het omzetten in thermische energie. Daarom wordt deze vorm van duurzame energie zonne-energie genoemd.
In dit artikel gaan we je alles vertellen wat je moet weten over zonnecollectoren, hun eigenschappen en toepassingen.
Wat zijn zonnecollectoren?
Het doel van dit type zonnepaneel is het omzetten van energie: de zonnestraling die de zonnemodule ervaart wordt omgezet in warmte. In sommige soorten thermische zonne-installaties kan deze warmte het wordt gebruikt om stoom op te wekken en elektriciteit te verkrijgen, maar dit is niet de functie van een zonnecollector. Aan de andere kant hebben fotovoltaïsche panelen de mogelijkheid om rechtstreeks elektriciteit op te wekken in de vorm van gelijkstroom. Fotovoltaïsche panelen zijn een onmisbaar element in fotovoltaïsche zonne-installaties.
Fysiek gezien gebruiken zonnecollectoren thermodynamica voor energieconversie. Daarentegen gebruiken fotovoltaïsche panelen niet de wetten van de thermodynamica om zonne-energie om te zetten, maar eerder een elektrisch proces.
Soorten zonnecollectoren
Er zijn veel soorten zonnecollectoren. De gebruikte zonnecollector is afhankelijk van het doel. Als we bijvoorbeeld een zwembad willen verwarmen tot een temperatuur van 25-28 graden Celsius in het voorjaar, hebben we een simpele zonnecollector nodig, omdat de omgevingstemperatuur gemakkelijk deze orde van grootte of zelfs hoger kan bereiken. Aan de andere kant, als we de vloeistof willen verwarmen tot een temperatuur van 200ºC, hebben we een concentrerende zonnecollector nodig om de zonnestraling op te vangen en over te brengen naar een kleine hoeveelheid vloeistof.
Momenteel kunnen we in de zonnemarkt de volgende soorten zonnecollectoren onderscheiden:
- Platte of platte zonnecollectoren. Dit type zonnepaneel vangt de zonnestraling op die het oppervlak ontvangt om de vloeistof te verwarmen. Het broeikaseffect wordt vaak gebruikt om warmte op te vangen.
- Zonnecollectoren om zonnestraling op te vangen. Dit type collector vangt de op een relatief groot oppervlak opgevangen straling op en concentreert deze via een spiegel op het kleinere oppervlak.
- Zonnecollector met vacuümbuis. Deze zonnecollector bestaat uit een set cilindrische buizen, bestaande uit selectieve absorbers, die zich in de reflectorzitting bevinden en omgeven zijn door een transparante glazen cilinder.
Bij lage temperatuur zonne-energie toepassingen worden voornamelijk vlakke plaat zonnecollectoren gebruikt. Wanneer de temperatuur van de werkvloeistof lager is dan 80ºC, wordt aangenomen dat toepassingen van zonne-energie worden uitgevoerd bij lage temperaturen, zoals zwembadverwarming, productie van huishoudelijk warm water en zelfs verwarming. Deze platen kunnen, afhankelijk van de toepassing, zonder of zonder glasafdekking gebruikt worden.
Onderdelen van zonnecollectoren
De standaard zonnecollector is opgebouwd uit de volgende elementen:
- deksel: Het deksel van de zonnecollector is transparant, al dan niet. Het is meestal gemaakt van glas, hoewel plastic ook wordt gebruikt omdat het goedkoper en gemakkelijker te hanteren is, maar het moet een speciaal plastic zijn. Zijn functie is om verliezen als gevolg van convectie en straling te minimaliseren, dus het moet de hoogst mogelijke zonnetransmissie hebben. De aanwezigheid van de afdekking verbetert de thermodynamische prestaties van het zonnepaneel.
- Luchtkanaal: Het is een ruimte (leegte of leegte) die de voering scheidt van het absorptiebord. Er zal rekening mee worden gehouden bij het berekenen van de dikte om het verlies veroorzaakt door convectie en de hoge temperatuur die kan optreden als het te smal is, in evenwicht te brengen.
- Absorberende plaat: De absorberende plaat is een element dat zonne-energie absorbeert en doorgeeft aan de vloeistof die door de pijpleiding circuleert. Het belangrijkste kenmerk van het bord is dat het een hoge absorptie van zonne-energie en een lage warmtestraling moet hebben. Aangezien gewone materialen niet aan deze eis voldoen, worden gecombineerde materialen gebruikt om de beste absorptie / emissieverhouding te verkrijgen.
- Pijpen of pijpen: De leidingen staan in contact met absorptieplaten (soms gelast) om maximaal energie uit te wisselen. Bij leidingen zal de vloeistof opwarmen en in het accumulatiereservoir terechtkomen.
- Isolatie laag: Het doel van de isolatielaag is om het systeem te bedekken om verliezen te voorkomen en te verminderen. Omdat isolatie de beste is, moet het isolatiemateriaal een lage thermische geleidbaarheid hebben om de thermodynamische overdracht van warmte naar buiten te verminderen.
- Accumulator: De accu is een optioneel element, soms is het een integraal onderdeel van het zonnepaneel, in deze gevallen bevindt het zich meestal direct boven of in het directe gezichtsveld. In veel gevallen is de batterij geen onderdeel van het zonnepaneel, maar van het thermische systeem.
toepassingen
Zonnecollectoren worden voornamelijk gebruikt voor de levering van sanitair warm water en verwarming of voor de opwekking van elektriciteit.
Voor warm tapwater en verwarmingscollectoren slaat de watertank het water voor huishoudelijk gebruik op dat in contact komt met de vloeistof via de batterij. De spoel zorgt ervoor dat de vloeistof opgeslagen thermische energie naar het water kan overbrengen zonder het water te vervuilen. Dit water kan gebruikt worden als warm tapwater (80% integratie), en kan ook gebruikt worden als aanvulling op de vloerverwarming van de kamer (10% integratie). Thermische zonnepanelen kunnen een grote hoeveelheid warm water leveren, Maar vanwege de instabiliteit van zonne-energie kunnen ze de gebruikelijke verwarmingsmethoden niet volledig vervangen.
Zonnecollectoren die worden gebruikt om elektriciteit op te wekken, moeten de warmtewisselaar aan de kook brengen. Zodra de vloeistof de thermodynamische faseverandering voltooit en de gasfase binnengaat, wordt deze naar de thermo-elektrische turbine gestuurd, die de beweging van waterdamp omzet in elektriciteit. Dit type systeem wordt zonne-thermodynamica genoemd en vereist veel ruimte om zonnepanelen te installeren en een continue zon. Voorbeelden van deze planten zijn geïnstalleerd in de woestijn.
Bij het definiëren en installeren van thermische zonne-installaties moet er rekening mee worden gehouden dat de zonnecollectoren gegroepeerd moeten worden verdeeld. Deze groepen zonnecollectoren ze moeten altijd uit eenheden van hetzelfde model bestaan en zo gelijkmatig mogelijk worden verdeeld. Er zijn twee basisopties of typen om twee of meer collectoren te groeperen: serie of parallel. Daarnaast kan het wateropvanggebied worden geconfigureerd door twee groepen te combineren, wat we gegroepeerde of hybride circuits noemen.
Ik hoop dat je met deze informatie meer te weten kunt komen over zonnecollectoren en hun eigenschappen.