اگر مطالب اکوگیک را دنبال کرده باشید، در قسمت قبل با ماهیت خورشید آشنا شده‌اید. پس اکنون وقت این است تا ببینیم چطور می‌توان از انرژی این کره آتشین استفاده کنیم. در طی انتشار چند مطلب، تکنولوژی‌های استفاده از انرژی خورشید به شما معرفی خواهند شد.

تکنولوژی‌های استفاده از خورشید در حال حاضر به طور عمده به سه دسته تقسیم می‌شوند که هر یک  از آن‌ها را به طور جداگانه در اکوگیک به شما معرفی خواهیم کرد:

  • سیستم‌های گرمایی خورشیدی
  • سیستم‌های گرمایی – الکتریکی خورشیدی
  • سیستم‌های فتوولتائیک

در اینجا قصد داریم شما را با مورد اول یعنی، سیستم‌های گرمایی خورشیدی آشنا کنیم. پس با من باشید در ادامه مطلب.

سیستم‌های گرمایی خورشیدی

سیستم‌های گرمایی خورشیدی سیستم‌هایی می‌باشند که بر اساس گردآورنده‌ها یا کلکتورهای (collector) گرمایی با دمای پایین می‌باشند. این سیستم‌ها بر دو نوع می‌باشند:

  • گردآورنده‌های تخت یا کلکتورهای تخت
  • گردآورنده‌های متمرکز کننده

سیستم‌های گرمایی خورشیدی باید دارای یک قسمت ذخیره سازی باشند تا در مواقعی که خورشید نمی‌تابد، مثلاً شب، قابل استفاده باشند. اکثر سیستم‌های گرمایی خورشیدی برای گرم کردن آب‌ها به صورت تجاری، استخرهای شنا یا آب مصرفی آپارتمان‌ها، ویلاها و… و همچنین بخش بزرگی از تقاضا برای گرمایش ساختمان نیز بکار می‌رود. کلکتورهای متمرکز کننده از آنجا که نیاز به فضای کافی برای نصب شدن دارند، کمتر برای کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند ولی این موضوعی است که همچنان جای بحث، بررسی و تحقیقات بیشتری دارد.

کاربردهای غیر نیروگاهی سیستم‌های گرمایی خورشیدی در زمینه‌های صنعتی، تجاری و مسکونی را می‌توان به صورت زیر تقسیم بندی کرد:

  • گرمایش آب برای مصارف مسکونی، کارخانجات، استخرها و حمام خورشیدی
  • گرمایش و سرمایش فضای داخلی ساختمان‌ها
  • آب شیرین‌کن‌های خورشیدی
  • کوره‌های خورشیدی
  • استخرهای خورشیدی
  • پمپ‌های گرمایی خورشیدی

قبل از پرداختن به جزئیات، باید با برخی از اصطلاحات آشنا شوید:

عملگر جاری

در اغلب سیستم‌ها، برای انتقال گرمای جذب شده توسط کلکتور، به یک ماده‌ی جاری یا سیال نیاز است که می‌تواند آب، هوا، روغن و… باشد. این سیال را عملگرد جاری گویند که در برخی از منابع فارسی از آن به عنوان سیال عامل نیز نام برده شده ولی سعی من بر این بوده که این نام را در ایرانی‌ترین حالت ممکن انتخاب کنم.

سطح‌های جذب کننده

در سیستم‌های خورشیدی، سطح‌های جذب کننده در مکانی قرار می‌گیرند که در معرض نور تابیده یا متمرکز شده باشند. این سطح‌ها، دارای رنگ تیره می‌باشند تا بهتر بتوانند اشعه‌ها را دریافت کنند.

سیستم ذخیره‌ی گرمایی

همانطور که در بالا نیز ذکر شد، سیستم‌های گرمایی خورشیدی باید دارای یک قسمت ذخیره سازی باشند تا در مواقعی که خورشید نمی‌تابد، مثلاً شب، قابل استفاده باشند. در آب گرم‌کن‌های خورشیدی از مخازن ذخیره کننده آب گرم استفاده می‌شود و در سیستم‌های نیروگاهی، انرژی گرمایی در مخازنی حاوی شن و روغن ذخیره شده تا بعداً مورد استفاده قرار گیرد.

گردآورنده‌ها

گردآورنده‌ها به دو صورت تخت و خمیده می‌باشند و می‌توانند به صورت منفرد یا جمعی به کار روند. در ادامه، با این گردآورنده‌ها آشنا خواهید شد.

کلکتورهای تخت

کلکتورهای تخت دارای یک جذب کننده‌ی تیره می‌باشند که از یک عملگر جاری مانند هوا یا آب بهره می‌جویند. یک کلکتور تخت دارای اجزاء زیر می‌باشد:

۱- صفحه‌ی شفاف که ممکن است یک یا چند لایه و از جنس پلاستیک یا شیشه باشد.

۲- لوله‌ها یا گذرگاه‌هایی برای عبور عملگر جاری

۳- صفحه‌ی جذب کننده که می‌تواند صاف، موج‌دار یا شیاردار باشد که معمولاً در رنگ تیره بوده و لوله‌ها و گذرگاه‌ها به آن متصل می‌شوند.

۴- منیفولدها یا هدرهایی برای عبور و تخلیه سیال ناقل حرارت که معمولاً در قسمت بالا و پایین کلکتور نصب شده‌اند.

۵- عایق‌بندی دستگاه جهت کاهش تلفات گرمایی که معمولاً شامل اطراف و پشت کلکتور و لوله‌های می‌باشد.

۶- قاب مخصوص که اجزای کلکتور را در خود جای داده‌اند و از آن‌ها در برابر گرد و غبار و و رطوبت و دیگر عومل خارجی محافظت می‌کنند.

انواع کلکتورهای تخت

کلکتورهای تخت نظر نوع عملگر جاری، ساختمان و عملکرد به سه دسته تقسیم می‌شوند:

کلکتور با آب چکه

این کلکتور از صفحات تیره‌ی فلزی کنگره‌ای ساخته می‌شود. در این نوع کلکتورها، آب از لوله‌ای در قسمت بالا، بر روی شیار‌های صفحه‌ی کنگره‌ای می‌چکد. آب، با تماس با صفحه‌ی کنگره‌ای تیره رنگ، گرم می‌شود و در پایین، در یک ظرف جمع می‌شود.

کلکتور گازی

این کلکتورها، یکی دیگر از انواع گردآورنده‌های می‌باشند که از هوا یا گاز به عنوان عملگر جاری بهره می‌جویند. نگهداری آسان و عدم انجماد، بزرگ‌ترین مزیت این گردآورنده نسبت به دیگر گردآورنده‌ها با مایع می‌باشد. از معایب آن نیز می‌توان به این موارد اشاره کرد: مشکل گرم کردن آب مصرفی بوسیه‌ی هوای گرم تولید شده، الزام ساخت و نصب کانال‌هایی با سطح مقطع مناسب که فضای زیادی از ساختمان را اشغال می‌کند، احتیاج به رساننده‌ی هوا با توان الکتریکی لازم برای انتقال هوای گرم از کلکتور به محل ذخیره.

کلکتور با مایع

در این نوع کلکتور، عملگر جاری یک مایع با نقطه‌ی انجماد پایین یا مایعی مانند آب و روغن انتخاب می‌شود. یخ زدگی آب در کلکتور و خورندگی از مشکلات عمده‌ی این گردآورنده‌ها می‌باشد. عملگر جاری از قسمت پایین وارد شده، با عبور از لوله‌های جذب کننده گرم می‌شود و از قسمت بالا، با یک پمپ یا بدون آن به داخل مخزن جریان می‌یابد.

کلکتورهای تخت نیازی به سیستم ردیابی تابش نور خورشید ندارند زیرا پرتوهای غیر مستقیم را نیز جذب می‌کنند. این کلکتورها، در یک روز آفتابی می‌توانند بیش از ۲۵۰۰۰ کیلوژول بر متر مربع انرژی ذخیره کنند و اتلاف انرژی بالایی دارند. سطح جذب‌کننده‌ی این کلکتورها نباید زیاد باشد زیرا افزایش سطح جذب کننده، می‌تواند کاهش گرمای تولیدی را در پی داشته باشد. این کلکتورها نسبت به  کلکتورهای متمرکز کننده دارای هزینه‌ی کمتری می‌باشند.

کلکتورهای متمرکز کننده

کلکتورهای متمرکز کننده، تابش نور مستقیم خورشید و بخشی از تابش‌های پراکنده را با کمک طراحی‌های هندسی پیشرفته‌ی سطوح متمرکز کننده، متمرکز می‌کند تا به درجه حرارت بالایی دست‌یابی پیدا شود. این کلکتورها جهت متمرکز کردن هرچه بهتر نور، بر خلاف کلکتورهای مسطح، باید در طول روز نور خورشید را دنبال کنند در غیر اینصورت، فقط در ساعتی از روز که خورشید مستقیماً به آن‌ها می‌تابد دارای بهترین عملکرد خواهند بود.

این کلکتورها در یک روز آفتابی حداقل ۳۶۰۰۰ کیلوژول بر مترمربع انرژی خورشید را جذب می‌کنند. تمرکز در ناحیه‌ی کانونی موجب افزایش انرژی در واحد سطح می‌شود. این کلکتورها در هوای ابری قابل استفاده نیستند و همچنین نیازی به پوشش شیشه‌ای ندارند. نسبت به کلکتورهای تخت، بسته به دمای عملیاتی دارای بازده بالاتر یا پایین‌تر می‌باشند به این صورت که در دماهای پایین دارای بازده کم‌تر و در دماهای بالا دارای بازده بالاتری نسبت به کلکتورهای تخت می‌باشند.

 

این مطلب ناقص است و به زودی تصحیح یا تکمیل خواهد شد. درصورتیکه اطلاعات مفید در این زمینه دارید، از طریق فرم تماس با ما در میان بگذارید تا به این مطلب اضافه گردد

 

آشنایی با کاربردهای غیر نیروگاهی انرژی خورشیدی: