Otazky

Solární kolektor a další účinné akumulátory tepla do skleníků, také ruční práce. Solární panely – princip fungování

Dobré odpoledne milí čtenáři, Zelená planeta stále s vámi otevírám téma – alternativní zdroje energie , a dnes si povíme něco o využití sluneční energie k výrobě tepla pomocí solárních termických kolektorů.

Co jsou sluneční kolektory?

Využití sluneční energie začíná u tepelných kolektorů. Solární tepelné kolektory jsou zařízení, ve kterých se světlo přeměňuje na teplo pomocí speciálních prvků – absorbérů záření.
Takové kolektory nejsou schopny přímo vyrábět elektřinu jako polovodičové solární panely. Jsou určeny pouze pro ohřev chladicí kapaliny a úspěšně se používají v systémech zásobování teplou vodou a vytápění domácností. Používají se také v solárních elektrárnách jako hlavní prvky.

Typy solárních termických kolektorů

Solární kolektory se dělí na dva typy:

1. Plochý solární kolektor

Plochý kolektor je běžný solární přijímač tepla, sestávající z ploché nádrže absorbéru záření, bezpečně zabalený v tepelně izolovaném pouzdře s průhledným povrchem. Průhledná strana plochého kolektoru by měla směřovat ke slunci a čím kolmější je směr světelných paprsků k jeho povrchu, tím efektivněji kolektor pracuje, tím vyšší je jeho účinnost.

Povlak chladiče hraje hlavní roli při návrhu plochého kolektoru. Čím je barevně blíže zcela černému tělesu, tím intenzivnější je absorpce a přeměna slunečního záření na teplo, tím menší je odraz. Technologie výroby těchto povlaků se neustále zdokonaluje, prošla cestou průmyslové evoluce od konvenčních černých barviv až po selektivní povlakování – černý nikl. Důležitá je také průhledná solární clona. Spolehlivější je vyrobit buď z odolného tvrzeného skla nebo polykarbonátu.

Nádrž plochého kolektoru je napojena trubkovými přívody chladiva na otopnou soustavu, v níž cirkulaci kapaliny zajišťuje čerpadlo.

Těleso chladiče i trubky chladiče musí být spolehlivě chráněny před tepelnými ztrátami. K tomuto účelu lze s úspěchem použít různé tepelně izolační materiály vyráběné moderním průmyslem.

Vákuový solární kolektor

Vakuové solární kolektory jsou typem kolektorů, které jsou složitějším technickým zařízením s vysokou účinností. Hlavními prvky kolektoru jsou tepelné trubice, designově podobné termosce pro domácnost. Jediný rozdíl je v tom, že vnější strana každé baňky – trubice je průhledná a na její vnitřní povrch je nanesen povlak pohlcující světlo.

V prostoru mezi vnějším a vnitřním povrchem vzniká mělké vakuum, které chrání celý kolektor před ztrátou zpětného tepla konvekcí. Tato konstrukce chladiče umožňuje snížit ztráty při přeměně energie až o 5 %. To je velmi důležité pro případy, kdy tepelný systém pracuje v podmínkách nedostatečného osvětlení nebo nízké okolní teploty.

Solární topné systémy.

Pomocí samostatných kolektorů je sestavena tepelná jednotka požadovaného výkonu. Zvětšením oblasti pokrytí je možné téměř nekonečné zvyšování produktivity takových solárních panelů.
Ohřátá chladicí kapalina z kolektorů je čerpána do nádrže – hydraulického akumulátoru, ze kterého spotřebitelé odebírají teplou vodu. Při krátkém topném okruhu je možná přirozená cirkulace vody v hlavním potrubí, což dále zvyšuje celkovou účinnost systému. Ve složitějších systémech jsou cirkulační toky vytvářeny čerpadlem.

Přečtěte si více

Jakou váhu unese překližková deska?

Tradiční solární ohřev je realizován ve dvou variantách systému:
• Jednookruhové systémy, ve kterých voda proudí přímo z kolektorů do topného potrubí;
• Dvouokruhové systémy, kde chladivo cirkuluje v kolektorovém okruhu a uvolňuje energii do vodního okruhu ve výměníku tepla.

Dvouokruhové solární systémy jsou dobré, protože v podmínkách nízkých teplot lze první okruh s kolektory umístěnými mimo budovu naplnit nemrznoucí kapalinou. V tomto případě se systém nebojí nočního chladu.

Přeměna sluneční energie na elektřinu.

Pomocí solárních kolektorů a velkoplošných parabolických zrcadlových systémů je možné ohřát chladicí kapalinu na vysokou teplotu. Když je tato teplota výrazně vyšší než bod varu vody, nastávají podmínky pro provoz parní turbíny. Takto fungují některé solární tepelné elektrárny. Vodní pára pod tlakem uniká z kotle a vstupující do trysky turbíny otáčí rotorem elektrického generátoru.

Solární panely jsou navrženy poněkud jinak. Díky vnitřnímu fotoelektrickému jevu se sluneční záření přímo přeměňuje na elektřinu.

Pokud jsou k dispozici baterie s vysokou akumulační kapacitou, lze elektřinu využívat nejen ve dne, ale i v noci. Takové baterie lze instalovat kdekoli, kam může světlo snadno proniknout, ale pro střední zeměpisné šířky na severní polokouli je nejlepším místem jižní střecha domu.

Dalším typem je solární tepelná elektrárna, která ve své konstrukci využívá Stirlingův motor. Tento motor se od spalovacích motorů liší jednoduchostí konstrukce a všežravostí ve vztahu ke zdrojům tepla. Ekonomický, ekologický a odolný, má vysokou účinnost a je docela vhodný pro schémata, která využívají přeměnu sluneční energie na mechanickou energii a poté na elektřinu.

Model Stirlingova motoru

Zdrojem tepla pro Stirlingův motor v solární elektrárně může být buď horká kapalná chladicí kapalina, nebo vzduch ohřívaný v kolektorech. Motor je bez výfukových plynů, tichý a vysoce účinný jak u generátorů s rotačním prvkem, tak u generátorů s vratným magnetem.