solarni kolektori Toplotni senzori, poznati i kao solarni kolektori, su uređaji koji hvataju sunčevo zračenje i pretvaraju ga u toplotnu energiju. Ova energija se uglavnom koristi za grijanje vode, proizvodnju električne energije ili klimatizaciju prostora. One su jedna od najvažnijih tehnologija u oblasti obnovljivih izvora energije jer omogućavaju korištenje neiscrpnog resursa: sunčevog zračenja.
U ovom članku ćemo detaljno objasniti šta su solarni kolektori, kako rade, koji su im glavni tipovi i njihove najčešće primjene u domaćinstvu i industriji. Također ćemo se pozabaviti komponentama koje su dio ovih sistema i njihovim implikacijama na uštedu energije.
Šta su solarni kolektori
Solarni kolektori su uređaji koji hvataju sunčevo zračenje i pretvaraju ga u toplotnu energiju. Za razliku od panela fotonaponski, koji pretvaraju zračenje u električnu energiju, solarni kolektori pretvaraju sunčevu svjetlost u toplinu, što ima primjenu i na kućnom i industrijskom nivou.
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 električna energija se može generirati kroz termoelektrične turbine. Međutim, to nije primarna funkcija većine kućnih solarnih kolektora.
Sa fizičke tačke gledišta, solarni kolektori su zasnovani na zakonima termodinamika. Sunčevo zračenje apsorbuje apsorbujuća površina koja prenosi toplotu fluidu koji cirkuliše unutar kolektora.
Vrste solarnih kolektora
Postoje različite vrste solarnih kolektora, koji se koriste ovisno o vrsti primjene i količini potrebne energije. Na trenutnom tržištu možemo pronaći:
- Ravni solarni kolektori: Ovo se najčešće koristi i kod kuće iu nekim industrijama. Sastoje se od ravne površine koja hvata sunčevo zračenje i koristi ga za zagrijavanje tekućine koja cirkulira unutra. Efikasni su na niskim i srednjim temperaturama.
- Solarni kolektori sa direktnim sakupljanjem: Ovaj tip kolektora koristi sistem ogledala da koncentriše sunčevo zračenje na malom prostoru. Obično se koristi u industrijskim postrojenjima koja zahtijevaju velike količine energije.
- Vakumski cijevni solarni kolektori: Sastoje se od nekoliko cijevi koje imaju unutrašnju vakuumsku komoru za smanjenje gubitaka topline kroz konvekciju. Izuzetno su efikasni, čak iu hladnim klimama.
Komponente solarnih kolektora
Solarni kolektor se sastoji od nekoliko elemenata koji optimiziraju sakupljanje i prijenos topline. Ovo su najvažnije komponente:
- Stoper: Proziran je kako bi sunčevi zraci mogli da dođu do upijajuće ploče. Njegova funkcija je da spriječi izlazak proizvedene topline.
- upijajuća ploča: Površina zadužena za hvatanje sunčevog zračenja. Izrađen je od materijala sa visokim kapacitetom upijanja.
- Cjevovodi: Tečnost koja se zagreva unutar kolektora cirkuliše kroz njih.
- izolacioni sloj: Smanjuje gubitak topline prema van.
- Akumulator: Spremnik u kojem se pohranjuje toplina.
Upotreba solarnih kolektora
Solarni kolektori imaju višestruku primjenu, od kućnog do industrijskog sektora. Među njegovim glavnim upotrebama su:
- Grijanje sanitarne vode: Ovo je jedna od najčešćih upotreba na stambenom nivou. Sistem zagrijava vodu koja se koristi u domu za tuširanje, pranje rublja i druge namjene.
- Grijanje prostora: Toplina koju generiraju solarni kolektori također se može koristiti za zagrijavanje zraka ili vode koja cirkulira kroz radijatore kuće.
- Grijanje bazena: U područjima gdje vanjska temperatura nije dovoljna za zagrijavanje vode u bazenu, sistem solarnog kolektora može se koristiti za efikasno podizanje njene temperature.
- Proizvodnja električne energije: Kao što smo ranije spomenuli, u većim i općenito industrijskim primjenama, proizvedena toplina se koristi za proizvodnju pare i, kroz turbinu, za proizvodnju električne energije.
Ugradnja solarnih kolektora nudi nekoliko prednosti, među kojima je smanjenje troškova energije, korištenje obnovljivih izvora i nizak utjecaj na okoliš.
Instalacija i razmatranja
Prilikom ugradnje solarnog kolektora postoji niz faktora i preporuka koje se moraju uzeti u obzir:
- Orijentacija i nagib: Tipična orijentacija za solarne kolektore na sjevernoj hemisferi je prema jugu, sa uglom nagiba koji varira u zavisnosti od geografske širine.
- Raspoloživ prostor: Potreban je adekvatan krovni prostor ili struktura gdje se paneli mogu fiksirati. Općenito, raspoloživa površina ograničava broj kolektora koji se mogu instalirati.
- Klima i sunčevo zračenje: Preporučljivo je analizirati klimatske uslove područja kako bi se odredio odgovarajući izbor vrste kolektora. U područjima sa niskim zračenjem, vakuumski cijevni kolektori su efikasniji.
Ako je instalacija pravilno dimenzionirana, solarni kolektori mogu stvoriti velike uštede energije i značajno smanjiti ovisnost o fosilnim gorivima.
Upotreba solarne toplotne energije kroz solarne kolektore nastavlja da se širi kako u stambenim tako iu industrijskim oblastima, jer predstavlja efikasno i ekološki prihvatljivo rešenje za proizvodnju toplote.