کلکتور خورشیدی

کلکتور خورشیدی

کلکتور خورشیدی وسیله‌ای است که تابش خورشید را جمع یا متمرکز میکند. این ابزار برای گرمایش خورشیدی و گرمایش آب در مصارف شخصی استفاده می شود. این کلکتورها عموماً بر روی بام قرار می‌گیرند و باید بسیار بادوام باشند زیرا آن‌ها در مقابل شرایط آب‌وهوایی متفاوت قرار می‌گیرند. استفاده این کلکتورهای خورشیدی و بسیار متنوع است و برای گرمایش آب خانگی به طور معمول که استفاده می شود استفاده ازین کلکتورهای خورشیدی راه دیگری برای گرمایش آب در مصارف به شمار میرود که نقش بالقوه در کاهش هزینه انرژی در طول زمان دارد. در کنار استفاده های خانگی از ترکیب تعداد زیادی کلکتور می‌توان یک آرایه ایجاد کرد که به تولید الکتریسیته در نیروگاه های گرمایشی خورشیدی استفاده می شود.

انواع کلکتورهای خورشیدی

کلکتورهای خورشیدی انواع مختلفی دارند ولی تمام آنها بر یک مبنا و فرض اساسی کار می‌کنند. به طور عمده ماده ای برای جمع و متمرکز کردن انرژی خورشید و همچنین برای گرم کردن گرمایش آب به کار می‌رود. ساده‌ترین نوع کلکتور از یک ماده سیاه در اطراف لوله‌ها استفاده می‌کند که با عبور آب از بین آن، ماده سیاه تابش خورشید را بخوبی جذب می کند. در عمل کلکتورها بسیار پیچیده  هستند، اما تمام آنها ماده جاذب برای جذب و متمرکز نمودن نور خورشید و افزایش دما دارند.

کلکتور خورشیدی صفحه تخت

این کلکتورهای خورشیدی شامل یک جعبه فلزی هستند. در این جعبه ها نوعی جداره شفاف و صفحه جاذب سیاه رنگ قرار گرفته است. اطراف و پایین جمع‌کننده معمولاً با عایق پوشانده شده‌اند تا تلفات گرمای سایر قسمت‌های کلکتور را به حداقل برسانند. پرتوهای خورشید از جداره شفاف عبور کرده و به صفحه جاذب برخورد می کنند. این صفحه گرم می‌شود و گرما را به آب یا هوای بین جداره شفاف و صفحه جاذب منتقل می کند. بعضی اوقات این صفحات جاذب با روکش‌های مخصوصی طراحی می‌شوند که برای جذب و حفظ گرما بهتر از رنگ مشکی سنتی است. البته باید گفت این صفحات معمولاً از فلزات رسانای خوب مانند مس یا آلومینیوم ساخته می‌شوند.

کلکتور خورشیدی لوله خلا

این نوع کلکتور خورشیدی از یک سری لوله های خلا برای گرم کردن آب استفاده می کند. در این لوله ها از خلاء یا فضایی تخلیه شده برای دام انداختن انرژی خورشید و در عین حال حداقل نمودن تلفات گرما به محیط اطراف استفاده شده است.

این کلکتور خورشیدی دارای یک لوله فلزی داخلی است که به عنوان صفحه جاذب عمل کرده و به لوله گرمایی برای انتقال گرمای جمع آوری شده از خورشید به آب وصل می شود. این لوله گرمایی در واقع لوله ای است که سیال  داخل آن تحت فشار بسیار خاصی قرار دارد. در یک انتهای “گرم” لوله مایع در حال جوش و در انتهای “سرد” آن بخار متراکم دارد. این مکانیزم باعث می شود انرژی حرارتی با کارایی بیشتر از یک انتهای لوله به سمت دیگر حرکت کند. هنگامی که گرمای خورشید از انتهای گرم به انتهای سرد منتقل می شود، انرژی حرارتی برای استفاده به آب منتقل می شود.

کلکتور خورشیدی متمرکز کننده خطی

این کلکتورها، که گاه به عنوان فرورفتگی سهمی شکل نیز شناخته می شوند، از مواد کاملاً بازتابی برای جمع آوری و تمرکز انرژی گرما از تابش خورشیدی استفاده می کنند. این کلکتورها از بخش های کاملا بازتابنده که به یک فرورفتگی وصل شده اند. لوله حامل آب در مرکز این فرورفتگی قرار دارد به طوریکه نور خورشید جمع آوری شده توسط مواد بازتابنده روی لوله متمرکز شده و محتویات را گرم می کند. این کلکتورها بسیار پرقدرت هستند؛ بنابراین، برای تولید بخار نیروگاه های خورشیدی استفاده شده و در کاربردهای مسکونی جایگاهی ندارند.

توجه: فرورفتگی ها، به ویژه فرورفتگی های محوری، می توانند در تولید گرما از خورشید و ردیابی خورشید در آسمان را برای اطمینان از جمع آوری حداکثری نور خورشید بسیار مؤثر باشند.

کلکتور خورشیدی متمرکزکننده نقطه ای

این کلکتورها به شکل دیش (بشقاب) سهمی شکل بزرگ و از جنس برخی مواد بازتابنده ساخته شده اند. کلکتورهای متمرکزکننده نقطه ای قادرند انرژی خورشید را در یک نقطه متمرکز کنند. گرمای این کلکتور معمولاً برای راه اندازی موتور استرلینگ استفاده می شود. اگرچه جمع آوری نور خورشید بسیار مؤثر است، اما مهمترین مورد ردیابی خورشید در آسمان برای جمع آوری تابش میباشد. لازم به توضیح است که دیشها به تنهایی بازده خوبی دارند اما میتوان از ترکیب چند دیش و ایجاد آرایه کلکتوری با توان بیشتر ایجاد نمود.

کلکتورهای متمرکز کننده نقطه ای و ابزارهای مشابه را میتوان برای متمرکز نمودن انرژی خورشیدی برای استفاده ابزار فتوولتائیک نیز استفاده نمود. در این حالت، به جای تولید گرما، انرژی خورشید به طور مستقیم از طریق سلولهای فتوولتائیک به الکتریسته تبدیل می شود.

منبع: صفحه آموزشی دانشگاه کالگری کانادا