Солнечный коллектор

 

Из курса средней школы мы уже знаем, что ближайшая к нашей планете звезда – это Солнце, оно больше нашей планеты в 109 раз и тяжелее в 330 000 раз, а удаленность в среднем составляет 147,5 миллионов километров, время, за которое свет от Солнца доходит до Земли составляет 8 минут 19 секунд. Это всем давно известные факты, и мы не будем на них подробно останавливаться. И конечно же, все знают, что солнечные лучи – это бесплатный источник энергии, который можно преобразовать в электрическую или тепловую энергию.

Отличие солнечной панели от солнечного коллектора

Для получения из солнечной энергии электричества используют кремниевые панели. А вот, использовать солнечную энергию, как энергию тепловую, по ее прямому назначению, можно при помощи солнечных коллекторов, которые превращают солнечный свет в тепло. То есть солнечные панели преобразуют световую солнечную энергию в электрическую, а солнечные коллекторы используют световую солнечную энергию для передачи тепла. Этим солнечные панели отличаются от солнечных коллекторов.

Солнечные панели используют там, где от Солнца необходимо получить электрическую энергию, например, на космических станциях, на кораблях, в загородных домах (не подключенных к городской электросети), в туристических походах и экспедициях. Основу солнечных панелей составляют кремниевые пластины, к которым подключаются аккумуляторы с постоянным током низкого напряжения, инвертеры, которые преобразуют постоянный ток низкого напряжения в переменный ток высокого напряжения (12 Вольт в 220 Вольт), управляющее устройство, которое следит за зарядкой аккумуляторов.

Устройство солнечных коллекторов: в коллекторе отсутствуют перечисленные выше сложные устройства. К корпусу коллектора подведена только жидкость, которая будет использоваться для передачи тепла. Проходя через коллектор, эта жидкость нагревается и, разогретая, циркулирует далее по системе, при этом подогревая, к примеру бак с водой. После установки и подключения такого солнечного коллектора черная бочка для летнего дачного душа может отправиться на заслуженный отдых.

Устройство плоского солнечного коллектора

Корпус коллектора (кофр). В нем установлены: абсорбер – поглотитель солнечного излучения, теплоизоляция, и трубы для жидкого теплоносителя.

Абсорбер – это батарея наоборот! Батарея выделяет тепло от нагретого источника, который находится внутри, а абсорбер, наоборот, забирает тепло от внешнего источника – от Солнца.

Конструкция абсорбера сваривается на производстве, и качество сварного шва проверяется в ванне с водой. В абсорбер подается под давлением в 10 Атмосфер воздух (в системах отопления давление составляет 7 Атмосфер), и наличие или отсутствие пузырьков свидетельствует о герметичности или не герметичности конструкции.

Далее на абсорбер наносят селективное покрытие (похоже на краску голубого цвета) при помощи ионо-плазменного распыления в вакуумной камере. Это покрытие поглощает солнечный свет. Поглощающая пленка (селективное покрытие) состоит из нескольких слоев, и каждый слой имеет свой коэффициент преломления солнечного света. В результате интерференции солнечная энергия поглощается абсорбером внутрь, а тепловое излучение наружу становится минимальным.

Далее абсорбер укрепляется в пластмассовом корпусе со слоем теплоизолирующего материала, и сверху устанавливается еще один слой из светопрозрачного стекла.

Если в нижний патрубок такого коллектора, который постоял под прямыми солнечными лучами в течение 15 минут, налить воды (обычной водопроводной), то из верхнего патрубка начинает выходит пар с температурой 130 – 150 С°. Этот процесс основан на селективном оптическом поглощающем эффекте (поглощение до 90% солнечного света). А если такой коллектор вместо селективного оптического покрытия покрасить обычной черной краской, то никакой нагретой воды, а тем более пара не получится. Черный цвет коллектора, конечно, поглотит солнечную энергию, но его нагрева недостаточно, так как имеется естественная граница нагрева воды, и ее температура не поднимется выше 40 – 45С°. А селективное поглощающее покрытие обладает возможностью нагрева воду до 200 – 250 С°.

Исходя из вышесказанного можно утверждать, что солнечный коллектор – это самое простое устройство для нагрева воды и других жидкостей. Для производства нагрева кроме солнечных лучей не требуется никакой другой энергии.

Солнечная печь во Франции (город Форт-Ромео)

Солнечная печь Four Solarie во Франции

Это место находится недалеко от испанской границы. Здесь постоянно хорошая погода, и все время солнечно. Иногда набегают небольшие тучки. Поэтому было решено построить здание "Four Solaire", название переводится как "солнечная печь". Спроектировали эту солнечную печь в шестидесятых годах 20 века. Другая такая же похожая печь находится в Узбекистане.

Состоит эта солнечная печь из зеркал. Одни зеркала отражают солнечный свет, а другие зеркала фокусируют солнечный луч в одной точке. Диаметр светового пятна составляет 30 сантиметров, а температура нагрева в этой точке доходит до 3000 С°, что позволяет расплавить практически любой земной природный и искусственный материал, любые металлы, сплавы и твердые каменные породы, причем расплавленный материал получается без примесей

И тут же на поле рядом установлено много зеркал квадратной формы. Размер каждого зеркала 6 метров на 7,5 метров, и их суммарная площадь составляет 2835 м2. Эти зеркала постоянно повернуты к Солнцу и отражают солнечные лучи на параболическое зеркало.

Первый в мире гелиостат (поворотное устройство, которое держит зеркало все время под одним и тем ж углом к Солнцу) сконструировал в середине 17 века Дживанни Борелли.

Громадное параболическое зеркало состоит из 9000 маленьких зеркал, каждое из которых имеет индивидуальный угол наклона. Во время строительства этой солнечной печи было потрачено 2,5 года на то, чтобы сфокусировать эти зеркала. Параболическое зеркало-концентратор составляет 54 метра в ширину и 40 метров в высоту. 1000 кВт – такова максимальная мощность пучка , которую выделяет зеркало в безоблачную погоду.

Практическая ценность такой солнечной печи состоит в том, что при плавлении любых различных материалов под солнечным лучом, они получаются чистые, без примесей, а кроме того, энергия Солнца еще и бесплатная.

Октябрь 2015 года.

Добавить сайт в закладки

Еще по теме: