Архив метки: коллектор

Солнечный коллектор

Солнечный коллектор — устройство для сбора энергии излучения Солнца в видимом и инфракрасном спектре.

Плоский коллектор состоит из элемента, поглощающего солнечное излучение, прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя. Поглощающий элемент называется абсорбент ом; он соединен с теплопроводящей системой. Прозрачный элемент обычно выполняется из закаленного стекла с пониженным содержанием металлов. При отсутствии отбора тепла (застое) плоские коллекторы способны нагревать воду до 190-200 ° C. Чем больше энергии излучения передается теплоносителю, протекает в коллекторе, тем выше его эффективность. Повысить ее можно, применяя специальное оптическое покрытие, которое не излучает тепла в инфракрасном спектре. Стандартным способом повышения эффективности коллектора стало применение абсорбента из листовой меди из-за ее высокой теплопроводностью.
220px-Sokola

Вакуумный солнечный коллектор

Возможно повышение температуры теплоносителя до 250-300 ° C в режиме ограничения отбора тепла. Добиться этого можно за счет уменьшения тепловых потерь в результате использования многослойного стеклянного покрытия, герметизации или создания в коллекторах вакуума. Фактически солнечная тепловая труба похожа по строению с бытовыми термосами. Только внешняя часть трубы прозрачна, а на внутренней трубке нанесено высокоселективное покрытие, улавливает солнечную энергию. Между внешней и внутренней трубками находится вакуум. Именно Ваккумный прослойка дает возможность сохранить около 95% улавливаемой тепловой энергии. Кроме того, в вакуумных солнечных коллекторах нашли применение тепловые трубки, выполняющие роль проводника тепла. При облучении установки солнечным светом, жидкость, находящаяся в нижней части трубки, нагреваясь превращается в пар. Пары поднимаются в верхнюю часть трубки (конденсатор), где конденсируясь передают тепло коллектору. 220px-Vakuumroehrenkollektor_01Использование данной схемы позволяет достичь большего КПД (по сравнению с плоскими коллекторами) при работе в условиях низких температур и слабой освещенности. Современные бытовые солнечные коллекторы способны нагревать воду до температуры кипения даже при отрицательной окружающей температуре.

Солнечные коллекторы-концентраторы

Повышение эксплуатационных температур до 120-250 ° C возможно путем введения в солнечные коллекторы концентраторов с помощью параболоцилиндрическим отражателей, проложенных под поглощающими элементами. Для получения более высоких эксплуатационных температур требуются устройства слежения за солнцем.

Параболические концентраторы

Параболические концентраторы имеют форму спутниковой тарелки. Параболический рефлектор управляется по двум координатам при слежении за солнцем. Энергия солнца фокусируется на небольшой площади. Зеркала отражают около 92% падающего на них солнечного излучения. В фокусе отражателя на кронштейне закреплен двигатель Стирлинга, или фотоэлектрические элементы. Двигатель Стирлинга располагается таким образом, чтобы область нагрева находилась в фокусе отражателя. В качестве рабочего тела двигателя Стирлинга используется, как правило, водород, или гелий.

В феврале 2 008 года Национальная лаборатория «Sandia» достигла эффективности 31,25% в установке, состоящей из параболического концентратора и двигателя Стирлинга.

В настоящее время строятся установки с параболическими концентраторами мощностью 9-25 кВт. Разрабатываются бытовые установки мощностью 3 кВт. КПД подобных систем около 22-24%, что выше, чем в фотоэлектрических элементов. Коллекторы производятся из обычных материалов: сталь, медь, алюминий и т. Д. Без использования кремния «солнечного чистоты». В металлургии используется так называемый «металлургический кремний» чистотой 98%. Для производства фотоэлектрических элементов используется кремний «солнечной чистоты», или «солнечной градации» с чистотой 99,9999%.

В 2 001 году стоимость электроэнергии, полученной в солнечных коллекторах составляла $ 0,09-0,12 за кВт · ч. Департамент энергетики США прогнозирует, что стоимость электроэнергии, производимой солнечными концентраторами снизится до $ 0,04-0,05 в 2015 — 2020 году.

Компания «Stirling Solar Energy» разрабатывает солнечные коллекторы крупных размеров — до 150 кВт с двигателями Стирлинга. Компания строит в южной Калифорнии крупнейшую в мире солнечную электростанцию. К 2010 году будет построено 20 000 параболических коллекторов диаметром 11 метров. Суммарная мощность электростанции может быть увеличена до 850 МВт.