L kolektory słoneczne Kolektory termiczne, zwane również kolektorami słonecznymi, stanowią integralną część instalacji solarnych. Kolektor słoneczny to rodzaj panelu słonecznego, który jest odpowiedzialny za przechwytywanie promieniowania słonecznego i przekształcanie go w energię cieplną. Dlatego ten rodzaj energii odnawialnej nazywa się słoneczną energią cieplną.
W tym artykule opowiemy Ci wszystko, co musisz wiedzieć o kolektorach słonecznych, ich właściwościach i zastosowaniach.
Czym są kolektory słoneczne
Celem tego typu paneli słonecznych jest konwersja energii: promieniowanie słoneczne, które doświadcza moduł słoneczny, zamienia się w ciepło. W niektórych typach instalacji solarnych ciepło to służy do wytwarzania pary i pozyskiwania energii elektrycznej, ale nie jest to funkcja kolektora słonecznego. Z drugiej strony panele fotowoltaiczne mają możliwość generowania energii elektrycznej bezpośrednio w postaci prądu stałego. Panele fotowoltaiczne są nieodzownym elementem w fotowoltaicznych instalacjach słonecznych.
Z fizycznego punktu widzenia kolektory słoneczne wykorzystują termodynamikę do konwersji energii. W przeciwieństwie do tego panele fotowoltaiczne nie wykorzystują praw termodynamiki do konwersji energii słonecznej, ale raczej proces elektryczny.
Rodzaje kolektorów słonecznych
Istnieje wiele rodzajów kolektorów słonecznych. Zastosowany kolektor słoneczny będzie zależał od jego przeznaczenia. Na przykład, jeśli wiosną chcemy podgrzać basen do temperatury 25-28 stopni Celsjusza, potrzebujemy prostego kolektora słonecznego, ponieważ temperatura otoczenia może łatwo osiągnąć ten rząd wielkości, a nawet więcej. Z drugiej strony, jeśli chcemy podgrzać płyn do temperatury 200ºC, będziemy potrzebować koncentracyjnego kolektora słonecznego, który zbierze promieniowanie słoneczne i przeniesie je do niewielkiej ilości płynu.
Obecnie na rynku fotowoltaicznym możemy wyróżnić następujące typy kolektorów słonecznych:
- Kolektory słoneczne płaskie lub płaskie. Ten typ panelu słonecznego przechwytuje promieniowanie słoneczne, które powierzchnia otrzymuje w celu ogrzania płynu. Efekt cieplarniany jest często wykorzystywany do przechwytywania ciepła.
- Kolektory słoneczne do wychwytywania promieniowania słonecznego. Ten typ kolektora wychwytuje promieniowanie otrzymywane na stosunkowo dużej powierzchni i koncentruje je na mniejszej powierzchni poprzez lustro.
- Kolektor słoneczny z rurą próżniową. Kolektor słoneczny składa się z zestawu cylindrycznych rur, składających się z selektywnych absorberów, umieszczonych w gnieździe reflektora i otoczonych przezroczystym szklanym cylindrem.
W niskotemperaturowych zastosowaniach słonecznych stosuje się głównie płaskie kolektory słoneczne. Gdy temperatura płynu roboczego jest poniżej 80ºC, uważa się, że zastosowania energii słonecznej są wykonywane w niskich temperaturach, takich jak ogrzewanie basenu, produkcja ciepłej wody użytkowej, a nawet ogrzewanie. Płyty te mogą być używane bez lub bez szklanej osłony, w zależności od zastosowania.
Komponenty kolektorów słonecznych
Standardowy kolektor słoneczny składa się z następujących elementów:
- Korek: Pokrywa kolektora słonecznego jest przezroczysta, może być lub nie. Zwykle jest wykonany ze szkła, chociaż używa się również plastiku, ponieważ jest tańszy i łatwiejszy w obsłudze, ale musi to być specjalny plastik. Jego funkcją jest minimalizacja strat na skutek konwekcji i promieniowania, dlatego musi mieć jak największą przepuszczalność promieniowania słonecznego. Obecność osłony poprawia parametry termodynamiczne panelu słonecznego.
- Kanał powietrzny: Jest to przestrzeń (pusta lub pusta), która oddziela okładzinę od płyty absorpcyjnej. Zostanie ona wzięta pod uwagę przy obliczaniu jej grubości, aby zrównoważyć straty spowodowane konwekcją i wysoką temperaturą, która może wystąpić, jeśli będzie zbyt wąska.
- Płyta chłonna: Płyta absorpcyjna to element, który pochłania energię słoneczną i przekazuje ją do cieczy krążącej w rurociągu. Główną cechą deski jest to, że musi charakteryzować się wysoką absorpcją energii słonecznej i niskim promieniowaniem cieplnym. Ponieważ zwykłe materiały nie spełniają tego wymogu, w celu uzyskania najlepszego stosunku absorpcji do emisji stosuje się materiały łączone.
- Rury lub rury: Rury stykają się z płytami absorpcyjnymi (czasami spawanymi), aby maksymalnie wymieniać energię. W przypadku rur ciecz nagrzeje się i wpłynie do zbiornika akumulacyjnego.
- Warstwa izolacyjna: Celem warstwy izolacyjnej jest pokrycie systemu w celu uniknięcia i ograniczenia strat. Ponieważ izolacja jest najlepsza, materiał izolacyjny musi mieć niską przewodność cieplną, aby ograniczyć termodynamiczne przenoszenie ciepła na zewnątrz.
- Akumulator: Akumulator jest elementem opcjonalnym, czasami stanowi integralną część panelu słonecznego, w takich przypadkach zwykle znajduje się bezpośrednio nad lub w bezpośrednim polu widzenia. W wielu przypadkach bateria nie jest częścią panelu słonecznego, ale systemu termicznego.
Używa
Kolektory słoneczne służą głównie do dostarczania ciepłej wody użytkowej i ogrzewania lub wytwarzania energii elektrycznej.
W przypadku kolektorów ciepłej wody użytkowej i kolektorów grzewczych zbiornik wody przechowuje wodę użytkową w kontakcie z płynem przez wężownicę. Wężownica umożliwia płynowi przekazywanie zmagazynowanej energii cieplnej do wody bez jej zanieczyszczenia. Woda ta może być używana jako ciepła woda użytkowa (integracja 80%), a także może być wykorzystana do uzupełnienia ogrzewania podłogowego w pomieszczeniu (integracja 10%). Termiczne panele słoneczne mogą zapewnić dużą ilość ciepłej wody, Ale ze względu na niestabilność energii słonecznej nie mogą całkowicie zastąpić zwykłych metod ogrzewania.
Kolektory słoneczne wykorzystywane do wytwarzania energii elektrycznej wymagają podgrzania wymiennika ciepła do wrzenia. Gdy ciecz zakończy termodynamiczną przemianę fazową i wejdzie w fazę gazową, jest przesyłana do turbiny termoelektrycznej, który zamienia ruch pary wodnej w energię elektryczną. Ten rodzaj systemu nazywa się termodynamiką słoneczną i wymaga dużo miejsca do zainstalowania paneli słonecznych i ciągłego słońca. Przykłady takich roślin zostały zainstalowane na pustyni.
Przy definiowaniu i instalowaniu instalacji solarnych należy wziąć pod uwagę, że kolektory słoneczne muszą być rozłożone w grupy. Te grupy kolektorów słonecznych powinny zawsze składać się z jednostek tego samego modelu i rozłożone możliwie równomiernie. Istnieją dwie podstawowe opcje lub typy grupowania dwóch lub więcej kolektorów: szeregowe lub równoległe. Ponadto obszar zbierania wody można skonfigurować, łącząc dwie grupy, co nazywamy obwodami zgrupowanymi lub hybrydowymi.
Mam nadzieję, że dzięki tym informacjom można dowiedzieć się więcej o kolektorach słonecznych i ich charakterystyce.