Солнечная энергия

Солнечные коллекторы

В наших широтах солнечное излучение, достигающее поверхности земли, в солнечную погоду, достигает приблизительно 1-15 киловатта на квадратный метр. Но эта цифра относится к идеальным условиям – в реальности, же мы имеем облачность, осадки, загрязнение атмосферы, пыль и разный угол попадания лучей, в зависимости от положения нашего светила. Но даже той цифры, которая остается после вычета всех препятствий, хватает, чтобы утверждать, что будущее – за солнечной энергией. Рассеянный свет также несет в себе энергетический потенциал, но средняя мощность такого света в 2,5 раза меньше прямых солнечных лучей.

Ежесекундно Солнце отдает нашей планете около 80 000 000 000 000 киловатт. Эта цифра в несколько тысяч раз превышает суммарную мощность всех электростанций созданных человеком. Солнечная энергия – это новый этап в развитии высоких технологий, так как имеет целый ряд преимуществ по сравнению с другими источниками энергии, и при этом является абсолютно экологически безопасной. Солнечное теплоснабжение массово используется самыми развитыми странами уже не первый год, в то время как страны постсоветского пространства только начинают знакомиться с этой замечательной технологией.

Первый солнечный коллектор для нагревания воды был создан ещё в 1909 году, но Вторая Мировая война внесла свои коррективы во все отрасли и производства. Так произошло и с солнечным нагревателем воды, который быстро был вытеснен электрическими и газовыми нагревателями. Поэтому технология массового использования солнечных коллекторов относительно нова.

 

Так как же устроены солнечные коллекторы? И какими видами успело обрасти это совершенно юное направление в технологии благоустройства жилищ и предприятий?

Наиболее примитивным солнечным коллектором для обогрева воды может стать даже самый обыкновенный жестяной бак, прикреплённый на даче с солнечной стороны. Воздушные солнечные коллекторы – также довольно простой механизм. Они работают на принципе парникового эффекта: солнечные лучи проходят через прозрачную оболочку конструкции, и внутри впитывается полученная энергия в теплопоглощающий чёрный материал. Теплоприёмник нагревается и нагревает воздух в системе отопления. Существует невероятное множество модификаций подобного солнечного коллектора, но наиболее яркими их представителями стали, так называемые, «солнечные дома» (super solar houses), крыши и стены который изготовлены из многослойной конструкции, которая, по сути, и представляет собой один большой солнечный коллектор. Теплоприемник в таких домах будущего, как правило, располагается в несущей стене где-то в центре строения.

Самыми первыми моделями солнечных коллекторов, которые получили широкое распространение стали плоские солнечные коллекторы. Они до сих пор держат ветку первенства по продажам, так как благодаря своей относительной дешевизне купить плоский солнечный коллектор может каждый. Но, вот, их неподвижность существенно отражается на эффективности, так как их работа зависит от угла падения солнечных лучей на поверхность коллектора. Угол должен составлять около 30о, а из этого следует, что летом их эффективность будет максимальна при 8 часовом дне только на 70%, по сравнению с подвижными солнечными коллекторами.

Подвижные солнечные коллекторы намного эффективней своих статичных собратьев. В связи с тем, что прямые солнечные лучи почти в три раза превышают по мощности излучения рассеянный солнечный свет, большей эффективности производители солнечных коллекторов решили добиться благодаря подвижности конструкций, которая, по сути, следит за положением Солнца на небе. Принцип действия таких систем можно поделить на два основных направления: коллекторы, в которых подвижной частью является зеркало и коллекторы, которые поворачиваются всей конструкцией. Не смотря на высокую эффективность и производительность, солнечные подвижные коллекторы, в общем, не являются самым выгодным вариантом, так как стоимость зеркал и следящих систем достаточно высока.

Следующий тип солнечного коллектора – это трубчатый. Трубчатые солнечные коллекторы часто пытаются отнести к типу плоских коллекторов, но это в корне неправильно, так как такой коллектор представляет собою теплопоглощающую черную трубку, заключенную в трубку прозрачную. За счет того, что поверхность трубчатого солнечного коллектора округлая – трубчатый коллектор имеет намного шире диапазон оптимального угла, при котором прямые солнечные лучи будут на него попадать. За счет такой формы принимающей поверхности солнечные трубчатые коллекторы способны принимать солнечный свет от 7 до 17 часов круглый год, хотя во многом эта цифра зависит от диаметра трубок и дистанцией между ними. Таким образом путать трубчатые солнечные коллекторы с плоскими аппаратами грубейшая ошибка, так как трубчатые сложнее по своей конструкции и более эффективны.

Солнечные коллекторы-концентраторы стали следующим шагом в истории развития технологий с использованием солнечной энергии. Солнечные коллекторы-концентраторы отличаются от своих предшественников наличием отражающих рефлекторов. Эти зеркальные рефлекторы позволяют светопоглощающим элементам впитывать солнечный свет с больших площадей. Солнечные коллекторы-концентраторы, не смотря на то, что являются довольно дорогостоящим продуктом, остаются самыми эффективными коллекторами по производительности.