مفاهیم پایه جمع کننده های خورشیدی:
انرژی خورشید را مستقیما بوسیله صفحات مسطح دریافت کننده ای به نام جمع کننده ها دریافت کرد. با این جمع کننده ها بر حسب وضعیت می توان
هوا یا
مایع گرم تولید کرد. به جای دریافت مستقیم می توان
تابش خورشیدی را بطور غیر مستقیم توسط
آینه ها یا
عدسی ها دریافت کرد. جمع کننده ها یا ثابت هستند یا متحرک مانند
آینه ها یا
عدسی های خورشیدی. تغییر جهت جمع کننده ها معمولا توسط دستگاهی خود کار انجام می گیرد.
جمع کننده های تخت:
با قراردادن صفحه سیاه در مقابل خورشید
توان جذبی آن افزایش می یابد.
اتلاف های حرارتی بر اثر
بازتاب و
پخش نور کاهش می یابند. دمای این سطح می تواند به آسانی به 70تا80 درجه سانتی گراد برسد وقتی
جسم سیاه به
تعادل حرارتی می رسد
تابش زیادی را نیز بیشتر از جسم غیر سیاه منتشر می سازد.
بکار بردن پوشش شیشه ای برروی یک قاب یک
تله حرارتی به وجود می آید. زیرا که در داخل قاب یا چهار چوب ، تابش خاص
زمین که براثر
خورشید گرم می شود با جدار شیشه ای 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 می کند.
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 ازطریق گرم کردن
سیالی ،
گرما را به آن انتقال می دهد. این انتقال گرما به توسط
هدایت و
همرفت صورت می گیرد.
این نوع گرد آورنده ها در بسیاری از موارد بطور ثابت نصب می شود.و می توان 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 گردآورنده ها 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 لحظه ای در مناطق معتدل در هوای با ابر کم به طور متوسط
توانی در حدود 0.25 کیلووات بر مترمربع دارد. و نمی توان از آن صرف نظر کرد. در سازمان
ناسا گردآورنده های تخت با نوعی از ماده پوشش داده شده، ساخته شده اند که بیشتر از 90%
نور تابشی را
جذب و فقط حدود 6% از آن را
نشر می کنند.
عدسی های خورشیدی:
عدسی های شیشه ای بزرگ ابعاد به سبب گرانی قیمتشان کمتر مورد استفاده قرار می گیرند. می توان
عدسی های مایع و مخصوصا عدسی هایی با مواد پلاستیکی درست کرد. و در کانون آنها دمایی در حدود 1100 درجه سانتی گراد بدست آورد. ولی با وجود این در تکنیک
انرژی خورشید معمولا از
آینه ها استفاده می شود.
آینه های متمرکز کننده:
آینه های نخستین معمولا از
مس یا
فلز دیگر بودند که تا اندازه ای به سادگی تغییر شکل می یافتند. سپس استفاده از
آلیاژهای بسیار سخت پیشنهاد شد، تا اینکه بر اثرگرد و خاکهای آتمسفر یا دانه های 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 کرده اند. که تقریبا به اندازه
نقره قدرت
بازتاب دارد، به علاوه نور
فرابنفش و
فروسرخ را نیز انعکاس می دهد. و از نقره هم ارزان است که امروزه
آینه های بزرگ را از این فلز می سازند.
شکل ، ابعاد و نحوه کار آینه های متمرکز کننده:
جمع کننده های تخت تابش مستقیم خورشید و تابش پخش شده را همزمان دریافت می کنند. در صورتی که
آینه های متمرکز کننده به طور طبیعی فقط باز تابش مستقیم
خورشید را یا بدون واسطه دریافت می کنند و یا به توسط آینه های تخت که به عنوان آینه های جهت دار مورداستفاده هستند، در یافت می کنند.
آینه های با تمرکز خطی می توانند به شکل
استوانه ،
استوانه سهمی یا
استوانه مخروطی باشند.
آینه های استوانه ای با حرکت ساده ای ، خورشید را تعقیب می کنند. در صورتی که آینه های سهمی شکل این کار را انجام نمی دهند. و آینه های مخروطی نیز جهت دنبال کردن خورشید دو
حرکت دورانی لازم دارند.
نوعی تاسیسات توسط آینه های استوانه ای ساخته شده است که تا 150 درجه سانتی گراد کار می کنند. و
توربین های بخار با
توان کم در حدود چند کیلو وات را بکار می اندازد. ولی
بازده تبدیل
انرژی خورشید حدود 6 درصد است. از این که تمرکزگر های خطی کارایی آنچنان ندارند باید از آینه های با تمرکز نقطه ای استفاده کرد. شکل گیرنده با تمرکز نقطه ای معمولا
سهموی دوار است.
وقتی که قطر دهانه در حدود رقم متر باشد،
آینه های سهموی از یک قطعه فلزی ،
شیشه ای یا مواد
پلاستیکی ساخته می شوند که با لایه
بازتاب کننده ای از رسوب
آلومینیوم یا
نقره اندود می شوند. با آینه های سهموی بهره های تراکم انرژی خورشیدی می تواند به هزاران درجه و حتی 10000 تا 20000 درجه سانتی گراد برسد. در سال 1954 در
الجزیره یک
آینه مقعر بزرگ به مساحت 50 متر مکعب با توان ماکزیمم 50 کیلو وات بکار برده اند و با آن دمای 4000 درجه سانتی گراد تولید کرده اند.
مباحث مرتبط با جمع کننده های خورشیدی:
