Kolektor słoneczny

Kolektor słoneczny
Polecane artykuły

Kolektor słoneczny - urządzenie wykorzystywane do zamiany energii słonecznej na energię cieplną za pomocą nośnika ciepła. Jako absorwent wykorzystuje się łatwo dostępną wodę o dużej pojemności cieplnej, powietrze cechujące się małym ciężarem właściwym czy glikol, który nie zamarza (K. Neupauer, J. Magiera 2009, s. 58; W. Lewandowski 2007, s. 206).

Budowa kolektora słonecznego

Standardowy kolektor słoneczny zbudowany jest z (W. Lewandowski 2007, s. 198-201):

  • absorbera - wykonanego z blachy miedzianej lub aluminiowej, powleczonego czarną matową farbą. W celu zwiększenia poziomu pobieranej energii należy pokryć go powłokami selektywnymi, zminimalizować konwekcyjne utraty ciepła za pomocą przezroczystej osłony czy wykorzystać system luster płaskich do skupienia promieniowania.
  • osłony - powinny charakteryzować się wysoką wytrzymałością na działanie czynników mechanicznych takich jak wiatr, śnieg, grad czy piasek, stanowiąc twardy i odporny na naciski element kolektora słonecznego. Powinny być one również przezroczyste.
  • izolacji - powinna posiadać określoną grubość, aby zapobiec nadmiernej utracie ciepła. Jako izolacja wykorzystywane są polistyren porowaty, poliuretan spieniony, wełna mineralna, ebonit porowaty czy korek.
  • konstrukcji (obudowy, instalacji, zaworów, króćców pomiarowych i konstrukcji nośnej)

Wymiary kolektorów słonecznych

W przeglądzie kolektorów słonecznych można wyróżnić trzy podstawowe wymiary (P. Radzajewska, M. Żukowski 2016, s. 9):

  • powierzchnia brutto - zewnętrzna powierzchnia kolektora
  • powierzchnia absorbenta - powierzchnia elementu przekształcającego energię słoneczną na energię cieplną
  • powierzchnia apertury - maksymalna powierzchnia, która odbiera promieniowanie słoneczne

Kolektory słoneczne do podgrzewania wody

Kolektory słoneczne do podgrzewania wody dzielimy na (G. Wiśniewski i in. 2008, s. 30):

  • płaskie
  • bez osłony
  • próżniowe
  • próżniowe rurowe
  • skupiające
  • o ognisku liniowym
  • paraboliczne rynnowe
  • o ognisku punktowym
  • paraboidalne
  • zespolone paraboliczne skupiające (CPC)
  • wielościankowe
  • Fresnela
  • nadążane za słońcem
  • żaluzjowe

Kolektory słoneczne do podgrzewania powietrza

Kolektory słoneczne do podgrzewania powietrza dzielimy na (G. Wiśniewski i in. 2008, s. 35-36):

  • ze względu na kształt i postać absorbera:
    • płaskie
    • profilowane
    • porowate z tworzyw gąbczastych
    • z płyt porowatych
    • gładkie
    • z wiórów metalowych
  • ze względu na liczbę przesłon:
    • płaskie odkryte
    • płaskie zakryte
  • ze względu na usytuowanie kanału przepływu powietrza:
    • z przepływem powietrza nad absorbentem
    • z przepływem powietrza pod absorbentem
    • z przepływem powietrza pod i nad absorbentem
  • ze względu na istnienie izolacji termicznej:
    • kolektory z izolacją
    • kolektory bez izolacji

Nowe typy kolektorów słonecznych

W klasycznych modelach za transport energii cieplnej z powierzchni absorbenta odpowiedzialne są woda, powietrze i glikol. Nowe kolektory słoneczne wykorzystują innowacyjne sposoby przemieszczania się energii. Zaliczają się do nich (W. Lewandowski 2007, s. 206-208):

  • Kolektory z czynnikiem dwufazowym
  • Kolektory absorpcyjne
  • Kolektory z warstwą lub warstwami załamującymi promieniowanie
  • Kolektory specjalne (kolektory z przezroczystym złożem pochłaniającym, kolektory dwuczynnikowe, kolektory elastyczne, kolektory próżniowe, kolektory rurkowe, kolektory z wypełnieniem komórkowym, kolektory magazynujące)

Aktywne metody wykorzystania energii słonecznej

Energia słoneczna jest pobierana i przekształcana w inne typy energii (cieplną, elektryczną, mechaniczną) za pomocą przeznaczonych do tego urządzeń. Systemy te można podzielić ze względu na temperaturę czynników oraz funkcję, jaką pełnią w przepływie energii na (W. Lewandowski 2007, s. 191):

  • niskotemperaturowe (kolektory i stawy słoneczne)
  • wysokotemperaturowe (farmy i elektrownie słoneczne)
  • wspomagające (magazyny energii, pompy ciepła, diody cieplne i inne)

Zasoby energii słonecznej w Polsce

W projektowaniu i implementacji instalacji służącej do przekształcania energii słonecznej i cieplną przy użyciu paneli słonecznych należy wziąć pod uwagę (W. Lewandowski 2007, s. 196):

  • sprawność kolektora
  • roczne wartości nasłonecznienia (insolacji)
  • średnioroczne sumy promieniowania słonecznego (usłonecznienie)

Zasoby energii słonecznej w Polsce

Nasłonecznienie (napromieniowanie) to suma energii promieniowania słonecznego, przypadająca na jednostkę powierzchni płaskiej. Przeciętnie nasłonecznienie w Polsce wynosi 1600 h/a. Szacunkowo 80% jego rocznej sumy stanowi okres letni (kwiecień-wrzesień), kiedy działanie światła słonecznego wydłuża się nawet do 16 h/dzień (W. Lewandowski 2007, s. 196).

Bibliografia

Autor: Oliwia Wilk