كيف يعمل مجمع الطاقة الشمسية

الطاقة الحرارية الشمسية هي تقنية مصممة لاستخدام ضوء الشمس للحصول على الطاقة الحرارية (الحرارة). غالبًا ما تُستخدم هذه الحرارة لتسخين المياه المستخدمة في المنازل والشركات وحمامات السباحة ولتدفئة الجزء الداخلي من المبنى (تدفئة المساحة).

من أجل تسخين المياه باستخدام ضوء الشمس، يقوم المجمع الشمسي بتسخين سائل العمل الذي يتم ضخه من خلاله. يتم تسخين سائل العمل أثناء ضخه عبر المجمع. يتم بعد ذلك ضخ السائل المسخن الآن خارج المجمع ومن خلال المبادل الحراري.

عادة ما يكون المبادل الحراري مصنوعًا من النحاس ويوجد عادةً في خزان الطاقة الشمسية. وهذا يسمح بنقل الحرارة في السائل - ليتم تبادلها في الماء الموجود في خزان التخزين.

يعتبر الخزان المكون الأساسي لأي نظام حراري شمسي لأنه يقوم بتخزين كل الحرارة الناتجة عن المجمع الشمسي لاستخدامها عند الحاجة.

يتم تصنيف مجمعات الطاقة الشمسية من قبل إدارة معلومات الطاقة (EIA) على أنها مجمعات درجات حرارة عالية أو متوسطة أو منخفضة.

نتحدث هنا عن المجمعات الشمسية ذات درجة الحرارة المتوسطة، والتي يشار إليها عادة بأنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية على شكل ألواح مسطحة أو مجمعات الأنابيب المفرغة. يتم استخدام هذه المجمعات لتجميع وتخزين واستخدام الحرارة للمياه الساخنة المنزلية (على سبيل المثال للاستحمام أو الغسيل أو تطبيقات المعالجة، وما إلى ذلك)، لتدفئة الفضاء ولتبريد الفضاء (باستخدام أنواع مختلفة من أنظمة التبريد التي تعتمد على الحرارة، مثل مبرد الامتصاص)

جامعي الأنابيب المفرغة

يعد مجمع الأنابيب المفرغة (ETC) فعالاً جدًا في الاحتفاظ بمعظم الحرارة المجمعة من الشمس. يعمل كل أنبوب بشكل مستقل عن الأنابيب الأخرى، وهو محاط بأنبوب زجاجي مزدوج الجدران. يوجد فراغ عميق بين الجدران المزدوجة، مما يخلق تأثير "الترمس" الذي يزيد بشكل كبير من عزله الحراري. يسمح هذا التصميم لأشعة الشمس بالمرور عبر الزجاج ولكنه يسمح بخروج القليل من الحرارة.

في العديد من مجمعات الأنابيب المفرغة، مثل SFB305818، يتم استخدام تكنولوجيا الأنابيب الحرارية. يقع أنبوب الحرارة النحاسي في الأنبوب المفرغ ويتم تثبيته بواسطة لوح معدني رفيع يسمى زعنفة الألومنيوم. أنبوب الحرارة أيضًا تحت فراغ، مما يسمح للماء بالغليان عند درجة حرارة أقل.

عندما يغلي الماء، يرتفع البخار إلى أعلى أنبوب الحرارة، الموجود في رأس المجمع. يتم تمرير الماء أو سائل نقل الحرارة (عادة الماء) عبر الرأس حيث يتصل بأعلى أنبوب الحرارة للتسخين بسرعة. ثم يمر عبر مبادل حراري، عادة ما يكون جزءًا من خزان، لتخزين الحرارة للاستخدام الفوري أو المستقبلي.

جامعي الألواح المسطحة

تتكون مجمعات الألواح المسطحة عادةً من سلسلة من الأنابيب النحاسية في صندوق زجاجي معزول جيدًا. تشرق الشمس على الزجاج، ويتم احتجاز الحرارة في الداخل بواسطة عزل ثقيل. عندما يمر الماء أو سائل نقل الحرارة عبر المجمع، يتم نقل الحرارة المحبوسة من الشمس إلى السائل.

يتم بعد ذلك تسخين السائل وإعادة تدويره مرة أخرى من خلال المبادل الحراري لتخزين الحرارة في المبادل الحراري للاستخدام الفوري أو اللاحق في الماء الساخن المنزلي أو نظام تسخين المكان.

يمكن لعباد الشمس توفير كليهما، مجمع الطاقة الشمسية ذو الأنبوب المفرغ أو مجمع الطاقة الشمسية المسطح. يتمتع مجمع الطاقة الشمسية للأنابيب الحرارية بعمر خدمة أطول. في المناطق التي يكون فيها الهواء شديد التآكل، مثل البحر، يوصى باستخدام مجمعات أنابيب الحرارة. إن مجمع الألواح المسطحة مناسب بشكل أفضل للمستخدمين الذين يعيشون في أماكن حارة ذات درجة حرارة عالية على مدار السنة.