Soarele
este o imensa centrala termica. De milioane de ani este cel mai
important furnizor de energie pe Terra (cu 30% energie reflectata si 70%
absorbita).
PANOURI SOLARE TERMICE
Panourile
solare termice (cunoscute si sub denumirile de captatoare solare si
colectoare solare) sunt instalatii ce colecteaza energia continuta in
razele solare si o transforma in energie termica. Deoarece aproape
intreg spectrul radiatiei solare este utilizat pentru producerea de
energie termica, randamentul acestor panouri este mult mai ridicat. Cam
60-70%, raportat la energia razelor solare incidente (200-1000 W/mp in
Europa) si functie de latitudine, anotimp si vreme.
Ideea utilizarii
efectului termic al radiatiei solare este veche. Inca din antichitate,
matematicianul si fizicianul Arhimede a contribuit la apararea Siracuzei
incendiind flota romana, prin procedeul concentrarii razelor solare
asupra navelor cu ajutorul unui sistem ingenios de oglinzi. In secolul
al XVIII-lea naturalistul Horace-Benedict de Saussure a construit
precursorul panoului solar de azi, o cutie simpla din lemn, cu
interiorul vopsit in negru si acoperita cu sticla. Cu acest prim panou
solar s-a atins o temperatura de 87 grade Celsius. La mijlocul secolului
al XIX-lea inginerul Augustin Mouchot din “tara cocosului galic” a
perfectionat “panoul solar din lemn” inventat de Saussure, marindu-i
suprafata la 20 mp si adaugandu-i oglinzi concave, iar in anul 1878 la
Expozitia universala de la Paris a expus o “masina cu aburi actionata de
energie solara” si a prezentat un “receptor solar” pentru generarea de
electricitate.
Din punct de vedere functional, componenta principala a
panoului solar este elementul absorbant (absorber) care transforma
energia razelor solare in energie termica si o cedeaza unui agent termic
(apa, antigel). Cu ajutorul acestui absorbant, energia este preluata de
la panou si fie este stocata, fie este utilizata direct (de exemplu,
sub forma de apa calda menajera).
Pentru a reduce pierderile
inevitabile, este nevoie de o separare termica a elementului absorbant
de mediul inconjurator. In functie de tehnica utilizata in acest scop
deosebim: panouri ce utilizeaza materiale izolatoare obisnuite; panouri
in care izolarea termica se realizeaza cu ajutorul vidului, dar au o
tehnologie de fabricatie costisitoare; panouri ce se bazeaza pe tehnici
simple folosite la incalzirea bazinelor de inot.
PANOURI SOLARE TERMICE PLATE
In
principiu, un panou solar plat are o carcasa metalica de forma
dreptunghiulara in care se afla montate celelalte elemente. Printr-un
geam de sticla, razele solare cad pe o suprafata care absoarbe aproape
intregul domeniu spectral al acestora. Energia calorica rezultata nu se
pierde, panoul fiind izolat termic in toate partile. Caldura de
convectie spre exterior este limitata de unul sau mai multe geamuri. La
panourile cu vacuum, aceasta este retinuta in interiorul panoului,
echilibrul termic conducand la o temperatura mai inalta decat in
situatia fara geam. Acest efect este cunoscut sub numele de efect de
sera. La panourile solare moderne se utilizeaza sticla speciala, cu un
continut cat mic posibil de fier si cu rezistenta marita la grindina si
incarcare cu zapada. Elementul absorbant, mai ales la panourile cu vid,
poate prezenta o selectivitate fata de lungimea de unda, astfel incat,
pe de o parte, sa absoarba o gama cat mai larga de radiatie solara si,
pe de alta parte, sa aiba o emisie cat mai redusa in domeniul de
infrarosu apropiat, pentru a diminua emisia de caldura. In regiunile cu
pericol de inghet mai mare, se apeleaza totusi, de regula, la circuite
separate. Circuitul primar, cel al panoului contine un lichid rezistent
la inghet (antigel). Din circuitul primar caldura este transferata prin
intermediul unui schimbator de caldura a apei din circuitul secundar,
cel al utilizatorului.
PANOURI SOLARE TERMICE CU TUBURI VIDATE
Panourile
cu tuburi vidate se compun din tuburi paralele in spatele carora se
afla reflectoare pentru concentrarea radiatiei solare. Tuburile vidate
se compun din doua sticle concentrice intre care este vid. Tubul din
interior este inconjurat de o suprafata absorbanta de care este atasat
un tub de cupru prin care circula un agent termic. Vidul dintre tuburi
reduce la minimum pierderile de caldura prin convectie si conductie,
permitand obtinerea de performante superioare (randament si temperatura
mai mari). Datorita temperaturilor mai mari instalatia de incalzire
poate necesita elemente speciale pentru eliminarea pericolului
supraincalzirii. Tehnologia utilizata la fabricarea acestui tip de panou
este asemanatoare celei de la centralele termice cu jgheaburi
parabolice.
Elementul absorbant trebuie sa capteze cat mai bine
radiatia solara, atat cea directa cat si cea difuza si sa o transforme
in caldura. Pentru a reduce la minimum pierderile de energie se acopera
partea absorbanta cu un strat foarte selectiv. Una din primele acoperiri
a fost cu crom. Actualmente cel mai extins procedeu este cel de
depunere in atmosfera de gaz inert a unui strat de titan de culoare
albastra (procedeul PDV).
Stratul are un coeficient de absorbtie mai
mic, prezinta o emisie mai slaba si ca atare un randament mai mare. Pe
langa materialul de acoperire utilizat, marii producatorii se disting si
prin forma de realizare a partii absorbante. Frecvente sunt solutiile
ce utilizeaza o placa metalica ce acopera suprafata interioara a
panoului. In acest caz conducta e sudata in forma de harfa sau
serpentina pe spatele placii. Pe langa aceasta exista constructii pe
baza de benzi de circa 10-15 cm latime pe reversul carora se afla cate o
conducta colectoare. O a treia forma este asemanatoare unei perne, pe
spatele placii absorbante, fiind sudata la a doua placa - formata prin
stantare. Agentul termic circula printre cele doua placi.
Panoul
solar termic este componenta principala a unei instalatii termice solare
si pana in anul 2002 a fost utilizata in deosebi pentru prepararea apei
calde, iar recent isi gaseste aplicare si in furnizarea energiei
necesare incalzirii cladirilor. La montarea corespunzatoare a panourilor
si a rezervorului in Europa Centrala se poate asigura apa necesara
pentru spalat si baie pe circa o jumatate de an (sezonul de vara).
Producatorii livreaza panourile solare termice cu o durata de viata de
20 de ani. Pentru a dispune de apa calda suficienta si in zilele
ploioase, panourilor solare li se ataseaza un rezervor special de apa
calda cu schimbator de caldura, care in functie de numarul de membri de
familie poate avea o capacitate de 300-1500 l. Pentru cerinte de ordin
economic si ecologic este rational sa se apeleze la un sistem hibrid
care combina panourile solare termice cu sistemele clasice de incalzire.
Ariston a introdus in gama sa de centrale termice modelul GENUS PREMIUM SYSTEM 35, pana acum neexistand echivalent de 32 kw pentru o centrala in condensatie destinata numai incalzirii.
