Евтин слънчев колектор-концентратор с въртящ се рефлектор

Съдържание на статията:
Микроикономика и безплатна слънчева енергия през лятото.
Принцип на работа на прост слънчев колектор-концентратор
с въртящ се рефлектор.
Детайли на конструкцията на прост слънчев топлинен колектор-концентратор.

Ефективност на въртящия се спрямо слънцето соларен колектор-нагревател концентратор

През пролетта и лятото ъгълът на движение на слънцето е по-голям от 120 градуса. При безоблачно време значителна част от времето през светлата част на деня (до 2/3) пряка слънчева светлина не пада върху светлопоглъщащите елементи на неподвижните наклонени слънчеви колектори от типа "плосък слънчев панел" и "вакуумни тръби". Вж. схемите, дадени в статията Икономическа ефективност на слънчевите топлинни панели през летните месеци.

Ако неподвижният наклонен слънчев колектор е поставен далече от екватора и е предназначен за получаването на топлина от слънцето от пролетта до есента и през това време на годината преобладава слънчево време, най-добре би било слънчевият колектор да се да се използва активно по време на цялата светла част на деня.

Под ефективност и ниска цена в този случай се разбира не стойността на поставената генерираща мощност, а цената на добитата слънчева топлинна енергия. Разликата между тези понятия е принципна:

• стойността на поставената мощност ($/KWatt) представлява потенциална технико-икономическа характеристика, която не отразява практическия икономически резултат;
• цената (или себестойността) на получената слънчева енергия ($/KWh): киловатчаса, мегаджаули, гигакалории - те отразяват практическия финансов резултат, който може да се сравни с цените на другите енергоизточници - електроенергия от мрежата, климатици, топлинни помпи, газ, дърва, въглища, мазут.

Въртящата се спрямо положението на слънцето цялата конструкция (слънчева панел, рефлектор, тръби) е по-скъпа от неподвижните, затова в предлаганата конструкция преобразователят на слънчевата светлина в топлина е неподвижен, за следенето на движението на слънцето се използва подвижен отражател. Този способ е толкова по-ефективен, колкото относителната стойност на площта на отражателя е значително по-ниска от относителната стойност на слънчевия панел-колектор. Обикновено относителната стойност на неподвижните слънчеви панели е от 175 до 250 евро за квадратен метър. Стойността на един квадратен метър подвижно параболично огледало с голяма площ е по-голяма от указаната относителна стойност на слънчевите колектори. (Вж. също обзорната статия Слънчеви колектори за гореща вода и отопление на дома.)

Затова в посочената конструкция е използван прост отражател от алуминиево фолио върху мека подложка. Такъв рефлектор от алуминиево фолио притежава отразяваща способност около 85 процента, а фокусът му е много неточен. По-скоро можем да говорим за разсеяна отразена светлина, отколкото за лъчи в оптическа система. Но като резултат от него приемникът-преобразувател на слънчева светлина е "заобиколен от всички страни" със слънце (изражението е от книгата на Дейвид Джоунс "Изобретенията на Дедал").

За да бъде ефективна работата на слънчев колектор-концентратор с рефлектор, даващ разсеяна светлина, е необходимо светоприемникът да бъде достатъчно голям. Но отражателят от фолио върху мека основа е много евтин - стойността на един квадратен метър ефективна площ (от която "се събира" слънчева светлина) струва не повече от 10 евро (може би 2 евро!), т.е. 17-25 пъти по-евтино от относителната цена на серийно произвежданите слънчеви колектори. (Статията Оптимално устройство за лятото от тръбни вакуумни или плоски слънчеви колектори-нагреватели.) Ако приемем, че коефициентът на полезно действие на меко огледало е само 2/3, то относителната ефективна стойност на отражателя е по-малка от относителната стойност на слънчевия панел 14 пъти. Именно ниската стойност на тънкослойните отражатели или тези, направени от фолио (тънък метален лист) дава възможност да се изработят евтини слънчеви колектори.

Ако се сравни икономическата ефективност на неподвижен наклонен слънчев панел и на предлаганата конструкция на движещ се според положението на слънцето колектор-концентратор при местните условия, когато през периода от пролетта, през лятото до есента времето е слънчево, може да се очаква, че себестойността на получената топлинна енергия ще бъде по-ниска (средно за периода) приблизително 20 пъти тогава, когато ефективната площ на отражателя е 3 пъти по-голяма от площта на сечението на приемника на енергия.

2008

първата публикация:
"Евтин слънчев колектор-концентратор с въртящ се рефлектор"
energy-saving.hit.bg/articles/lowcost_solar_collector_concentrator_with_rotated_reflector.html