Vakuumski sončni kolektor GreenLand Systems®

Glavne stopnje v razvoju kolektorjev:

Ploščati sončni kolektor
toplotni monitorJe ena prvih in najpreprostejših tehnologij izkoriščanja sončne energije. Pri tem kolektorju se solarna tekočina segreva, ko teče skozi cev na spodnji strani absorberja. Temperatura solarne tekočine je tako v najboljšem primeru enaka temperaturi absorberja. V slabih vremenskih pogojih ko so nizke temperature, slaba osončenost je kolektor podvržen velikim toplotnim izgubam skozi steklo in zadnjo ploščo, zato je kolektor v slabših pogojih neučinkovit. Zaradi velike toplotne mase, je odziv ploščatega kolektorja dokaj počasen in slabo izkorišča hitre menjave oblačnega in sončnega vremena zlasti zgodaj spomladi in pozno jeseni. Za ploščati kolektor lahko predstavlja problem močan veter in obilne snežne padavine. Instalacija ploščatega kolektorja običajno zahteva uporabo dvigala.

Toplotni monitor: na levi strani je ploščati sončni kolektor, na desni pa vakuumski cevni sončni kolektor GreenLand Systems. Intenzivnost sevanja toplote narašča z valovno dolžino barve - črna predstavlja najmanj toplotnega sevanja, sledijo vijoličasta, modra in zelena, več rumena, največje razsipanje toplote v okolico pa predstavljata oranžna in rdeča barva.

U-cevni sončni kolektor z dvojno stekleno cevjo
u-cevni kolektorToplotne izgube ploščatega kolektorja so poizkušali zmanjšati z uporabo dvojne steklene cevi. Ti kolektorji imajo kovinsko cev v obliki črke U napolnjeno s solarno tekočino in vsajeno v notranjo stekleno cev. Kovinska folija, ki je v toplotnem stiku s površino notranje steklene cevi in hkrati s kovinsko U-cevjo, prenaša toploto s steklene stene na tekočino v U-cevi. Montaža zahteva precej pazljivosti, ker se številni spoji U-cevi med pregibanjem zlahka poškodujejo, kar privede do puščanja tekočine. V glavi kolektorja je veliko varjenih spojev, zato je ugotavljanje poškodovanih mest zelo zamudno in ponavadi zahteva menjavo celotne skupine U-cevi. Pri vsakršnem popravilu je potrebno izprazniti celotni kolektorski sistem. Kadar je voda trda se v majhnih premerih U-cevi hitro nabirajo usedline. Kolektor ima razmeroma visoko toplotno vztrajnost in s tem posledično slabo odzivnost. Kovinska folija se mora dotikati stene notranjega stekla, da lahko pride do prenosa toplote iz obarvanega stekla na folijo. Folija pa zaradi staranja in dolgotrajnega vpliva visokih obratovalnih temperatur sčasoma izgubi elastičnost in s tem kontakt s steklom. Tako učinkovitost tega kolektorja stalno pada. Nižji zračni tlak je pri tem tipu kolektorja le med obema plastema stekla, ne pa v sredini kjer je folija in U-cev.

Heat Pipe vakumski sončni kolektor z dvojno stekleno cevjo
toplotni monitorNamesto kovinske U-cevi imamo pri tej vrsti vakuumskega kolektorja Heat Pipe cev znotraj dvojne steklene cevi. Kovinska folija se mora dotikati stene notranjega obarvanega stekla, da lahko pride do prenosa toplote iz stekla na folijo. Folija pa zaradi staranja in dolgotrajnega vpliva visokih obratovalnih temperatur tudi tu sčasoma izgubi kontakt s steklom in s Heat Pipe cevjo. Ker sta folija in Heat Pipe v resnici v zraku in ne v vakuumu prihaja do vsakodnevnega prehajanja zraka iz notranjosti steklene cevi in nazaj vanjo. Tako prihaja do oksidacije folije, prisotnosti prahu in kondenza v delu kolektorja, ki je najpomembnejši. Posledica je padanje učinkovitosti takšnega kolektorja.

Greenland Systems® pravi vakuumski Heat Pipe kolektor z eno plastjo stekla
cev s kapoTehnologija toplotnih cevi (Heat Pipe) je v vesoljski znanosti že dolgo poznana. Pomembna aplikacija te tehnologije je reševanje problema pregrevanja pri občutljivih elektronskih napravah na satelitih. V zadnjih letih se Heat Pipe princip uporablja tudi pri izkoriščanju toplotne energije Sonca. Toplotna cev (Heat Pipe) je kovinska cev, napeljana po vsej dolžini absorberja. Deluje kot visoko učinkovit prenosnik toplote v povezavi z uparjalnim in kondenzacijskim delom. Za izmenjavo toplote uporablja uparjalno - kondenzacijski krog. Toplota iz zunanjega vira, v našem primeru iz sončnega absorberja, upari tekočino, ki se s kondenzacijo sprosti v kondenzatorju. Temperatura solarne tekočine, je zaradi tega vedno višja od temperature absorberja. Proces se stalno ponavlja zaradi povratnega mehanizma, ki utekočinjeno tekočino vrača v območje segrevanja. Heat Pipe cev je ultrazvočno zvarjena z bakrenim absorberjem. Ta spoj je nameščen znotraj visoko prosojne steklene cevi. Zrak je iz notranjosti cevi odstranjen do stopnje praktično popolnega vakuuma, kar zmanjša izgube toplote v okolico zaradi konvekcije in prevajanja skoraj na nič. Tako je temperatura absorberja višja kot pri kateremkoli drugem kolektorju. Tesnjenje med stekleno cevjo in kovinsko ploščo je izvedeno z najnovejšo tehnologijo, brez uporabe tesnil, kar zagotavlja dolgoletno zanesljivost spoja kovine s steklom.

Kolektor ima nizko toplotno vztrajnost, zato hitro reagira tudi ob le nekajminutnih obdobjih izboljšane osončenosti. Ker sta absorber in Heat Pipe cev v visokem vakuumu tudi ne prihaja do njune oksidacije, staranja ali izgube učinkovitosti v celotni življenjski dobi.
Posamezne vakuumske cevi lahko neodvisno rotiramo, da dosežemo najboljši vpadni kot sončne svetlobe.

 

sončni kolektorji - solarni kolektorji povpraševanje