Korszerű napkollektorok

Kategória: Agrárenergetika | Forrás: Tóth László: Hagyományos és megújuló energiarendszerek Szaktudás Kiadó Ház, Budapest, 2016., 2016/07/26

Az aktív hasznosítás fototermikus (egyszerűen termikus napkollektor) vagy fotovillamos (napelem, gyakran alkalmazott jelölése PV) módon lehetséges.

Termikus hasznosítás

A fototermikus megoldás azt jelenti, hogy a napenergiát folyadék vagy levegő közeget áramoltató átalakítóeszköz (napkollektor) révén közvetlenül hővé alakítjuk. Ebben az esetben a közeg áramoltatása külön energiát igényel. A felmelegített folyadékot leggyakrabban meleg víz előállítására használjuk fel, de egyéb más technológiai célok is szóba jöhetnek, úgymint épületek, uszodák, növényházak fűtése; gyümölcsök, növények szárítása, aszalása; akvakultúrák vízellátása, állattartás vízellátása stb.
1. ábra. A termikus vizes napkollektor, kétkörös

A napkollektor (1), a keringtető szivattyú (2) és a hőleadó (hőcserélő – 6) az egyik kör, amely alacsony dermedéspontú anyagot tartalmaz (a leggyakrabban etilén glikolt). A másik körből a használati meleg vizet vételezzük. 

Levegős kiviteleket akkor alkalmaznak, ha a munkaközeg levegő kell, hogy legyen (pl. a födém teherbíró képessége csekély, vagy terményszárítást végzünk légcserével).
E rendszereknél a leggyakoribb feladat a begyűjtött hőenergia tárolása. Szükségességének oka, hogy a termelés és a felhasználás ideje eltérő. Folyadékoknál a leggyakoribb megoldás, megfelelő méretű szigetelt tartály beépítése. A hasznosítás fő területei a technológiai, illetve használati meleg víz készítése.

Fedett síkkollektor

A műanyag vagy üveglapos lezárás csökkenti a hőveszteséget, és egyúttal növeli a fényelnyelési jellemzőket. Ezek a kollektorok minden esetben hőszigeteléssel vannak ellátva. Mérsékelt égövön a kétkörös rendszerek a szokásosak. Az egész éves működtetésük miatt a munkaközegük általában fagyálló folyadék. Az elérhető kilépő közeghőmérséklet általában 60–80 °C.

A síkkollektorok hatásfokát jelentősen javítja, ha az abszorberlemezt, amely általában jó hővezető fémből készül, ún. szelektív bevonattal látják el. Ebben az esetben az emissziós tényező jelentősen javul, amelynek révén a termikus hasznosítás összhatásfoka akár 15–20%-kal is növekedhet a sima fekete festékbevonattal ellátott kivitelekhez képest. Ezáltal a szórt fény hasznosítása is kedvezőbben alakul.

Vákuumcsöves kollektorok

Még különlegesebb változat, amikor az elnyelő felületet egy elpárolgó közeggel együtt a kollektor belsejében párhuzamosan elhelyezett vákuumcsövekben helyezik el. A vákuumcsöves rendszerű kollektor minden egyes vákuumcsövébe hőcső van beszerelve. A vákuumcső belső abszorpciós bevonata elnyeli a beérkező napsugárzást és a hőenergiát továbbítja a hővezető lemezen keresztül a hőcsőbe. A hőcsőben található folyadék a hő hatására felforr, s a keletkező gőz felszáll a felső kondenzátorrészbe, ahol felmelegíti a gyűjtőcsövön átáramló közeget (víz-glikol keverék) és eközben lekondenzálódik. A lekondenzálódott folyadék visszacsorog a hőcső alsó részébe, ahol ismét hőt vesz fel, ezzel megvalósítva a folyamatos állapotváltozási körfolyamatot.

Az újabb gyártású csöveket rendkívül erős bórszilikát üvegből készítik, amely a hengeres kialakítás miatt sokkal nehezebben törik, mint a síkkollektorok biztonsági üvegei. Kibírják a 2,5 cm átmérőjű jégverést is. A csövek végét belülről báriumréteggel vonják be. A bárium megköt minden gázrészecskét, így biztosítva a vákuumot, ezen felül ellenőrző szerepe is van (ha vákuum megszűnik, a bevonat elszíneződik).

A vákuumcsöves kollektorok alkalmazása elsősorban akkor javasolható, ha a biztosítandó munkaközeg-hőmérséklet magas, 80–100 °C felett van. Ily módon elsősorban fűtési célokra (lakások, irodák, esetleg abszorpciós hűtőgépek kazánjainak fűtésére) előnyösek.

A víz közvetítő közeggel dolgozó sík­kol­lek­tornál az alkoholos elegyet használó vákuumcsöves napkollektor 20–30%-kal lehet hatékonyabb. A vákuum mint hőszigetelő a csövekben szintén kedvezőbb hatást eredményez. A vákuumcsövek az alakjuknál fogva lehetővé teszik a ferde szögből érkező napsugárzás hatékonyabb hasznosítását is. Ezzel ellentétben viszont a meredek szögből érkező napsugárzást a síkkollektorok eredményesebben hasznosítják. Tehát az erős napsütésben, déli órákban vagy nyáron a síkkollektor többet termelhet. Amennyiben a téli félévben vizsgáljuk ugyanezt a termelést, úgy inkább a vákuumcsöves napkollektort részesíthetjük előnyben. A földrajzi körülményektől (különböző égtájakon) függően a napsugárzás beesési szöge megkönnyíti a döntést. E szempontokat nemcsak a vásárlók, hanem a telepítők is figyelembe veszik. A vákuumcsöves rendszert egyszerűbb telepíteni, mert a tartókeret önállóan, könnyebben telepíthető, majd a csöveket ezután már egyszerűbb beilleszteni. Ezzel szemben a síkkollektor vagy abból létesített rendszer tetőre szerelése bonyolultabb.

Ajánlott kiadványokDr. Hajdú József:
A 21. század traktoraiDr. Kukovics Sándor szerk.:
A bárány- és juhhús fenntarthatóságaBai Attila - Lakner Zoltán - Marosvölgyi Béla - Nábrádi András:
A biomassza felhasználásaHarasztiné Lajtár Klára:
A borkezelés, palackozás, csomagolás és szállítás berendezései - Borászati technológiák II.

Ez is érdekelhetiA káposztafélék gépi betakarításaParlament előtt a 2025. év adózását meghatározó őszi adócsomagA lovak jólléte: a gondos lótartás eszközei és szabályai