المحتوى
مجمعات الطاقة الشمسية هي الأجهزة التي تلتقط حرارة الشمس لأداء المهام ، على عكس الألواح الضوئية التي تستخدم ضوء الشمس. أحد الاستخدامات الشائعة لجامع الطاقة الشمسية هو توفير الماء الساخن السكني ، ولكن يمكن أيضًا توفير الهواء الدافئ للتدفئة المنزلية أو حتى مواد التسخين الشديد لتوليد الكهرباء. رغم وجود العديد من تصميمات تجميع الطاقة الشمسية المختلفة ، فإنها تنقسم إلى ثلاث فئات عريضة.
جامعي لوحة مسطحة
يمثل مجمّع الطاقة الشمسية المسطح لوحة أبسط نوع ، يتكون من صندوق مستطيل مع غطاء زجاجي وطبقة سفلية ماصة للحرارة. يمر ضوء الشمس من خلال الزجاج ، ويسخن الداخل ، وتسمح سلسلة من الأنابيب أو القنوات بتدفق الماء أو الهواء عبر الوحدة وامتصاص الحرارة المحيطة. جامعي الألواح المسطحة غير المزججة يتركون الزجاج والمربع المغلق ، ويعتمدون ببساطة على حرارة الشمس ، وتسخين الأنابيب بأنفسهم. هناك تباين آخر يتضمن خزان مياه مثبت على السطح مطوي لامتصاص الحرارة الشمسية. تعتبر هذه الأنواع من المجمعات مناسبة تمامًا للمناخات الدافئة ، حيث إن إصدار الصندوق المغلق سيسمح للحرارة المجمعة بالهروب بسهولة في الهواء البارد.
جامعي الأنبوب المفرغ
بالنسبة للمناخات الباردة أو التطبيقات التي تتطلب درجات حرارة أعلى للمياه ، يوفر نظام الأنبوب المفرغ عزلًا أفضل. في هذه المجمعات ، يمر كل أنبوب عبر أنبوب زجاجي مغلق بدون هواء داخلي. يتيح ذلك للأنبوب أن يعمل مثل الترمس ، مما يقلل من انتقال الحرارة من الأنابيب الداخلية المسخنة إلى البيئة الخارجية. قد تتمكن جامعات الأنابيب المفرغة من الحفاظ على درجة حرارة الماء التي تزيد عن 50 درجة مئوية (122 درجة فهرنهايت) أعلى من درجة الحرارة المحيطة.
المكثفات الشمسية
إذا كنت بحاجة إلى نظام يمكنه توفير مياه ساخنة للغاية ، فإن المكثف الشمسي هو أفضل رهان لك. تستخدم المكثفات المرايا لتعكس وتركيز طاقة الشمس على أنابيب المياه ، مما يزيد بدرجة كبيرة من درجة حرارة الماء في الداخل. نظرًا لأن المرايا في المكثفات الشمسية تنحني لتركيز أشعة الشمس ، فإنها تعمل بشكل أفضل عند توجيهها مباشرة إلى الشمس ، وغالبًا ما تتضمن أنظمة تتبع لمتابعة الشمس عبر السماء للحصول على أقصى درجة من التعرض. تعد المكثفات الشمسية شائعة في محطات الطاقة الشمسية واسعة النطاق ، والتي تحتوي على حقول كبيرة من المرايا على شكل حوض تسخين شبكة من أنابيب المياه لإنشاء البخار. هذا البخار يقود التوربينات ، مما يخلق الكهرباء.
أبراج الطاقة الشمسية
أحد الاختلافات في تصميم المكثف الشمسي هو البرج الشمسي. بدلاً من حقل من المكثفات يقوم كل منها بتسخين جزء من شبكة أنابيب المياه ، يستخدم نظام البرج الشمسي مجالًا من المرايا يركز كل طاقته على برج مركزي واحد. هذا يرفع درجة الحرارة عند نقطة التركيز عالية لدرجة أنه بدلاً من الماء ، يمكن للبرج أن يحتوي على مادة صلبة مثل الملح الذي يصبح منصهرًا تحت الحرارة الشديدة. تمر أنابيب المياه عبر الهيكل ، وتمتص الحرارة من المادة المنصهرة ، بينما يدفع البخار التوربينات إلى توليد الكهرباء. تتمتع أنظمة الملح المنصهرة بميزة كبيرة مقارنة بمركزات الطاقة الشمسية التقليدية ، لأن الملح لا يزال ساخنًا بدرجة كافية لإنشاء بخار لفترة طويلة بعد غروب الشمس. يمكن أن يسمح ذلك لمحطة للطاقة الشمسية بتوليد الكهرباء على مدار 24 ساعة يوميًا بدلاً من السكون في الليل.