Painéis fotovoltaicos de energia solar

Instalação solar térmica

Usina de energia solar
Termelétrica

Coletor solar

Coletor solar

Os coletores solares são os elementos que capturam a radiação solar e a convertem em energia térmica, em calor. É um tipo de painel solar projetado para uso em instalações solares térmicas. Também é conhecido como coletor solar.

A função da energia solar térmica é aproveitar a energia solar para obter calor, para aquecer um fluido. Ao contrário da energia solar fotovoltaica, cuja função é gerar eletricidade.

Coletores solares são aqueles com placas planas, tubos de vácuo e coletores absorvedores sem proteção ou isolamento. Os sistemas de coleta planos (ou planos) com cobertura de vidro são os mais comuns na produção de água quente sanitária. O vidro deixa passar os raios do Sol, aquecem os tubos metálicos que transmitem calor ao líquido interno. Os tubos são de cor escura, pois as superfícies escuras esquentam mais.

O vidro que cobre o coletor não apenas protege a instalação, mas também permite conservar o calor produzindo um efeito estufa que melhora o desempenho do coletor.

Eles consistem de uma caixa de alumínio fechado e resistentes a ambientes marinhos, uma moldura de alumínio eloxat selo de perímetro livre de silicones, isolamento térmico respeitoso do ambiente lã de rocha, a tampa de vidro solar de alta transparência, e finalmente tubos soldados de ultra-sons.

Componentes de um coletor solar

Os coletores solares são compostos dos seguintes elementos:

  • Capa: A capa de um coletor solar é transparente, pode estar presente ou não. Geralmente é feito de vidro, embora o plástico também seja usado, pois é mais barato e mais fácil de manejar, mas deve ser um plástico especial. Sua função é minimizar as perdas por convecção e radiação e, portanto, deve ter uma transmissão solar o mais alto possível. A presença da cobertura melhora o desempenho termodinâmico do painel solar.
  • Canal de ar: É um espaço (vazio ou não) que separa a cobertura da placa absorvente. Sua espessura será calculada levando-se em conta a finalidade de equilibrar as perdas por convecção e as altas temperaturas que podem ser produzidas se forem muito estreitas.
  • Placa absorvente: A placa absorvente é o elemento que absorve a energia solar e a transmite ao líquido que circula pelos tubos. A principal característica da placa é que ela deve ter uma alta absorção solar e uma redução de emissão térmica. Como os materiais comuns não atendem a esse requisito, os materiais combinados são usados ​​para obter a melhor taxa de absorção / emissão.
  • Tubos ou dutos: Os tubos estão tocando (às vezes soldados) a placa absorvente de modo que a troca de energia seja a maior possível. Para os tubos circula o líquido que vai aquecer e ir para o tanque de acumulação.
  • Camada isolante: O objetivo da camada isolante é cobrir o sistema para evitar e minimizar as perdas. Por que o isolamento é o melhor possível, o material isolante deve ter uma baixa condutividade térmica para reduzir a transferência termodinâmica de calor para o exterior.
  • Acumulador: o acumulador é um elemento ocional, por vezes, é uma parte integrante do painel solar e, nestes casos, é muitas vezes imediatamente visível acima ou na vizinhança imediata. Muitas vezes o acumulador não faz parte do painel solar, mas do sistema térmico.

Tipos de coletores solares

Os coletores solares térmicos podem ser divididos em alguns tipos de construção:

  • Coletores térmicos solares planos
    • não vidrada ou descoberta
    • esmalte
    • ar
  • Coletores solares térmicos a vácuo
    • Tubo em U
    • Tubulação de calor
  • Paineis térmicos solares com depósito integrado.
  • Painéis termosolares concentrados.

Destes tipos de painéis solares destacamos o seguinte:

Coletores solares de placa plana

Coletor solar plana.  Energia solar térmica.A alma de um coletor solar de placa plana é um portão vertical de tubos metálicos, para simplificar, que conduzem a água fria em paralelo, conectada por um tubo horizontal até a entrada de água fria e acima por outro similar ao retorno.

A grade é montada em uma tampa, como descrito acima, geralmente com vidro duplo na parte superior e isolamento na parte de trás.

Em alguns modelos de coletores solares de placa plana, os tubos verticais são soldados a uma placa de metal para aproveitar a insolação entre o tubo e o tubo.

Colectores solares de tubo de vácuo "todo em vidro"

Em um coletor solar de tubos a vácuo, os tubos metálicos do sistema anterior são substituídos por tubos de vidro. Os tubos de vidro são encapsulados, um a um, em outro tubo de vidro entre os quais o vácuo é feito como isolamento.

As grandes vantagens dos coletores solares de tubo de vácuo são seu alto desempenho. Por outro lado, caso um dos tubos esteja danificado, não é necessário trocar o painel inteiro por um novo, mas apenas trocar o tubo afetado. Pelo contrário, como uma desvantagem, temos que, em relação aos colectores solares de placa plana, estes são mais caros.

Coletores solares de tubo de vácuo com "heat pipes" por mudança de fase

Este sistema aproveita a mudança de fase de vapor para líquido dentro de cada tubo, para fornecer energia a um segundo circuito de líquido de transporte.

Os elementos são tubos fechados, geralmente de cobre, que contêm o líquido que, quando aquecido pelo sol, ferve e se transforma em vapor que sobe até o topo, onde há uma cabeça mais larga (zona de condensação), que no O exterior está em contato com o transportador de líquido, que, sendo mais frio que o vapor do tubo, captura o calor e faz com que o vapor se condense e caia na parte inferior do tubo para reiniciar o ciclo.

O líquido do tubo pode ser água que, tendo reduzido a pressão fazendo um vácuo parcial, terá um baixo ponto de ebulição para funcionar mesmo com a insolação dos raios infravermelhos em caso de nuvem.

O tubo de calor pode ser envolvido com uma jaqueta feita de materiais especiais para minimizar as perdas devido à irradiação.

O tubo de calor é fechado dentro de outro tubo de vidro, entre o qual o vácuo é feito para isolar. Tubos de vidro resistentes são frequentemente usados ​​para reduzir os danos em caso de pequenas chuvas de granizo.

Uso de coletores solares

Os coletores solares são usados ​​principalmente para fornecer água quente sanitária e aquecimento ou para gerar eletricidade.

No caso de coletores para água quente sanitária e aquecimento, o tanque armazena a água doméstica que entra em contato com o fluido por meio de uma bobina. A bobina permite que o fluido transfira a energia térmica armazenada para a água sem contaminar a água. Esta água pode ser usada como água quente em casas (integração de 80%) ou pode ser usada para suplementar o aquecimento do piso das salas (integração de 10%). Painéis solares térmicos são capazes de fornecer água quente em boas quantidades, mas não podem substituir completamente os métodos usuais de aquecimento devido à inconstância da energia solar.

Os coletores solares destinados à geração de eletricidade exigem que o trocador de calor seja aquecido até que esteja fervendo. Uma vez que o líquido tenha completado a mudança de fase termodinâmica e tenha passado para a fase gasosa, ele é enviado para uma turbina termoelétrica que converterá o movimento do vapor de água em energia elétrica. Este tipo de sistema é chamado de termodinâmica solar e requer grandes espaços para a instalação de painéis solares e uma presença constante de luz solar. Exemplos dessas plantas foram instalados nos desertos.

valoración: 3 - votos 1

Última revisão: 31 de maio de 2018

Voltar