solarni kolektori Toplinski senzori, poznati i kao solarni kolektori, uređaji su koji hvataju sunčevo zračenje i pretvaraju ga u toplinsku energiju. Ta se energija uglavnom koristi za zagrijavanje vode, proizvodnju električne energije ili klimatizaciju prostora. One su jedna od najvažnijih tehnologija u području obnovljivih izvora energije jer nam omogućuju iskorištavanje neiscrpnog resursa: sunčevog zračenja.
U ovom članku ćemo detaljno objasniti što su solarni kolektori, kako rade, koje su njihove glavne vrste i njihove najčešće primjene u kućanstvu i industriji. Također ćemo se pozabaviti komponentama koje su dio ovih sustava i njihovim implikacijama na uštedu energije.
Što su solarni kolektori
Solarni kolektori su uređaji koji hvataju sunčevo zračenje i pretvaraju ga u toplinsku energiju. Za razliku od panela fotonaponski, koji pretvaraju zračenje u električnu energiju, solarni kolektori pretvaraju sunčevu svjetlost u toplinu, što ima primjenu u kućanstvu i industriji.
Jedna od glavnih primjena ove topline je i za grijanje prostora i za proizvodnju potrošne tople vode. U nekim slučajevima toplinska energija koju generiraju solarni kolektori koristi se za proizvodnju pare, a pomoću te pare može se proizvesti električna energija putem termoelektričnih turbina. Međutim, to nije primarna funkcija većine kućnih solarnih kolektora.
S fizičkog gledišta solarni kolektori temelje se na zakonima termodinamika. Sunčevo zračenje apsorbira apsorpcijska površina koja predaje toplinu tekućini koja cirkulira unutar kolektora.
Vrste solarnih kolektora
Postoje različite vrste solarnih kolektora, koje se koriste ovisno o vrsti primjene i količini potrebne energije. Na trenutnom tržištu možemo pronaći:
- Ravni solarni kolektori: Oni se najčešće koriste i kod kuće iu nekim industrijama. Sastoje se od ravne površine koja hvata sunčevo zračenje i koristi ga za zagrijavanje tekućine koja cirkulira unutra. Učinkoviti su na niskim i srednjim temperaturama.
- Izravni solarni kolektori: Ova vrsta kolektora koristi sustav zrcala za koncentriranje sunčevog zračenja na malom području. Obično se koristi u industrijskim postrojenjima koja zahtijevaju velike količine energije.
- Vakuumski cijevni solarni kolektori: Sastoje se od nekoliko cijevi koje imaju unutarnju vakuumsku komoru za smanjenje gubitaka topline kroz konvekciju. Izuzetno su učinkoviti, čak iu hladnim klimatskim uvjetima.
Komponente solarnih kolektora
Solarni kolektor sastoji se od nekoliko elemenata koji optimiziraju prikupljanje i prijenos topline. Ovo su najvažnije komponente:
- Tapa: Proziran je kako bi sunčeve zrake doprle do upijajuće ploče. Njegova funkcija je spriječiti izlazak proizvedene topline.
- upijajuća ploča: Površina zadužena za hvatanje sunčevog zračenja. Izrađen je od materijala s visokom sposobnošću upijanja.
- Cjevovodi: Tekućina koja se zagrijava unutar kolektora cirkulira kroz njih.
- izolacijski sloj: Smanjuje gubitak topline prema van.
- Akumulator: Spremnik u kojem se skladišti toplina.
Upotreba solarnih kolektora
Solarni kolektori imaju višestruku primjenu, od kućanstva do industrijskog sektora. Među njegovim glavnim upotrebama su:
- Grijanje sanitarne vode: Ovo je jedna od najčešćih upotreba na stambenoj razini. Sustav zagrijava vodu koja se koristi u kući za tuširanje, pranje rublja i druge potrebe.
- Grijanje prostora: Toplina koju generiraju solarni kolektori također se može koristiti za zagrijavanje zraka ili vode koja cirkulira kroz radijatore u domu.
- Grijanje bazena: U područjima gdje vanjska temperatura nije dovoljna za zagrijavanje vode u bazenu, može se koristiti sustav solarnih kolektora za učinkovito podizanje temperature.
- Proizvodnja električne energije: Kao što smo ranije spomenuli, u većim i općenito industrijskim primjenama, proizvedena toplina koristi se za proizvodnju pare i, putem turbine, proizvodnju električne energije.
Ugradnja solarnih kolektora nudi nekoliko prednosti, među kojima su smanjenje troškova energije, korištenje obnovljivih izvora i mali utjecaj na okoliš.
Instalacija i razmatranja
Prilikom ugradnje solarnog kolektora postoji niz faktora i preporuka koje je potrebno uzeti u obzir:
- Orijentacija i nagib: Tipična orijentacija solarnih kolektora na sjevernoj hemisferi je prema jugu, s kutom nagiba koji varira ovisno o geografskoj širini.
- Slobodan prostor: Potreban je odgovarajući krovni prostor ili konstrukcija gdje se ploče mogu pričvrstiti. Općenito, raspoloživa površina ograničava broj kolektora koji se mogu ugraditi.
- Klima i sunčevo zračenje: Preporučljivo je analizirati klimatske uvjete područja kako bi se odredio odgovarajući izbor vrste kolektora. U područjima s niskim zračenjem učinkovitiji su vakuumski cijevni kolektori.
Ako je instalacija pravilno dimenzionirana, solarni kolektori mogu ostvariti velike uštede energije i značajno smanjiti ovisnost o fosilnim gorivima.
Korištenje solarne toplinske energije putem solarnih kolektora sve je više zastupljeno kako u stambenim tako iu industrijskim područjima, budući da predstavlja učinkovito i ekološki prihvatljivo rješenje za proizvodnju topline.