مقدمه
انرژی خورشید را مستقیما بوسیله صفحات مسطح دریافت کننده‌ای به نام جمع کننده‌ها دریافت کرد. با این جمع کننده‌ها بر حسب وضعیت می‌توان
هوا یا مایع گرم تولید کرد. به جای دریافت مستقیم می‌توان
تابش خورشیدی را بطور غیر مستقیم توسط
آینه‌ها یا
عدسیها دریافت کرد. جمع کننده‌ها یا ثابت هستند یا متحرک ، مانند آینه‌ها یا عدسیهای خورشیدی. تغییر جهت جمع کننده‌ها معمولا توسط دستگاهی خود کار انجام می‌گیرد.
جمع کننده‌های تخت
با قراردادن صفحه سیاه در مقابل خورشید توان جذبی آن افزایش می‌یابد. اتلافهای حرارتی بر اثر بازتاب و پخش نور کاهش می‌یابند. دمای این سطح می‌تواند به آسانی به 70 تا80 درجه سانتیگراد برسد، وقتی
جسم سیاه به تعادل حرارتی می‌رسد تابش زیادی را نیز بیشتر از جسم غیر سیاه منتشر می‌سازد. با بکار بردن پوشش شیشه‌ای بر روی یک قاب یک
تله حرارتی بوجود می‌آید. زیرا که در داخل قاب یا چهار چوب ، تابش خاص زمین که بر اثر خورشید گرم می‌شود با جدار شیشه‌ای برخورد کرده و با آن در دمای خاص تابش خودش در
طول موج بزرگ که یک قسمت به سمت داخل و قسمت دیگر به خارج است، عمل می‌کند.
بطور کلی یک جمع کننده تخت شامل یک سطح جذب کننده انرژی خورشید جاذب انرژی خورشید و یک سطح محافظ انرژی حرارتی خورشید عایق حرارتی است. سطح جذب کننده همیشه یک سطح سیاه مات است. سطح جذب کننده محل تبدیل انرژی خورشید به انرژی حرارتی است و از طریق گرم کردن سیالی ، گرما را به آن انتقال می‌دهد. این انتقال گرما به توسط
هدایت و
همرفت صورت می‌گیرد.
این نوع گرد آورنده‌ها در بسیاری از موارد بطور ثابت نصب می‌شود و می‌توان آنها را در پشت بام خانه مسکونی یا روی تراس و یا روی یک شبکه مجزا روی زمین و نیز روی زمین شیبدار قرار داد. این نوع گرد آورنده‌ها امتیازی که دارند آن است که به هنگام هوای مختصر ابری ، تابش پخش شده توسط
جو و
ابرها برای بدست آوردن دمای مناسب کافی است.
انرژی لحظه‌ای در مناطق معتدل در هوای با ابر کم بطور متوسط توانی در حدود 0.25 کیلووات بر متر مربع دارد و نمی‌توان از آن صرف نظر کرد. در سازمان ناسا گرد آورنده‌های تخت با نوعی از ماده پوشش داده شده ، ساخته شده‌اند که بیشتر از 90% نور تابشی را جذب و فقط حدود 6% از آن را نشر می‌کنند.
عدسیهای خورشیدی
عدسیهای شیشه‌ای بزرگ ابعاد به سبب گرانی قیمتشان کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. می‌توان
عدسیهای مایع و مخصوصا عدسیهایی با مواد پلاستیکی درست کرد. و در کانون آنها دمایی در حدود 1100 درجه سانتیگراد بدست آورد. ولی با وجود این در تکنیک انرژی خورشید معمولا از آینه‌ها استفاده می‌شود.
آینه‌های متمرکز کننده
آینه‌های نخستین معمولا از مس یا فلز دیگر بودند که تا اندازه‌ای به سادگی تغییر شکل می‌یافتند. سپس استفاده از آلیاژهای بسیار سخت پیشنهاد شد، تا اینکه بر اثر گرد و خاکهای
اتمسفر یا دانه‌های شن انداخته شده به توسط باد ، کدر و خراشیده نشوند. از اینرو مواد مختلف مورد استفاده قرار گرفت. اخیرا بهترین ماده بازتاب کننده را آلومینیوم خالص ملاحظه کرده‌اند. که تقریبا به اندازه نقره قدرت بازتاب دارد، به علاوه نور
فرابنفش و
فروسرخ را نیز انعکاس می‌دهد. و از نقره هم ارزان است که امروزه آینه‌های بزرگ را از این فلز می‌سازند.
شکل ، ابعاد و نحوه کار آینه‌های متمرکز کننده
جمع کننده‌های تخت تابش مستقیم خورشید و تابش پخش شده را همزمان دریافت می‌کنند. در صورتی که
آینه‌های متمرکز کننده بطور طبیعی فقط باز تابش مستقیم خورشید را یا بدون واسطه دریافت می‌کنند و یا به توسط آینه‌های تخت که به عنوان آینه‌های جهت دار مورد استفاده هستند، دریافت می‌کنند. آینه‌های با تمرکز خطی می‌توانند به شکل
استوانه ،
استوانه سهمی یا
استوانه مخروطی باشند.
آینه‌های استوانه‌ای با حرکت ساده‌ای ، خورشید را تعقیب می‌کنند. در صورتی که آینه‌های سهمی شکل این کار را انجام نمی‌دهند و آینه‌های مخروطی نیز جهت دنبال کردن خورشید دو
حرکت دورانی لازم دارند.
نوعی تأسیسات توسط آینه‌های استوانه‌ای ساخته شده است که تا 150 درجه سانتیگراد کار می‌کنند. و
توربینهای بخار با توان کم در حدود چند کیلو وات را بکار می‌اندازد. ولی بازده تبدیل انرژی خورشید حدود 6 درصد است. از اینکه تمرکزگرهای خطی کارایی آنچنان ندارند باید از آینه‌های با تمرکز نقطه‌ای استفاده کرد. شکل گیرنده با تمرکز نقطه‌ای معمولا سهموی دوار است.
وقتی که قطر دهانه در حدود رقم متر باشد، آینه‌های سهموی از یک قطعه فلزی ، شیشه‌ای یا مواد پلاستیکی ساخته می‌شوند که با لایه بازتاب کننده‌ای از رسوب آلومینیوم یا نقره اندود می‌شوند. با آینه‌های سهموی بهره‌های تراکم انرژی خورشیدی می‌تواند به هزاران درجه و حتی 10000 تا 20000 درجه سانتیگراد برسد. در سال 1954 در الجزیره یک
آینه مقعر بزرگ به مساحت 50 متر مکعب با توان ماکزیمم 50 کیلو وات بکار برده‌اند و با آن دمای 4000 درجه سانتیگراد تولید کرده‌اند.
مباحث مرتبط با عنوان
