Сравнителен анализ на технологиите
за добив на енергия от слънцето

ТИПИЧНИ ЗАГУБИ ПРИ ПЛОСКИТЕ
СЛЪНЧЕВИ КОЛЕКТОРИ

• Загуби от неуловена дифузна слънчева радиация: при ниски ъгли на падане на слънчевата светлина към повърхността на  слънчевия колектор съществува отражение и част от светлината се губи.
• Загуби в стъклото на колектора: при дадена дебелина; вид материал с присъщ Nd показател; неравна вътрешна повърхност, ако то е оребрено от вътрешната страна.
• Загуби в абсорбиращото покритие на ламелите.
• Загуби от конвекция: нагретия въздух в  колектора контактува директно със стъклото.
• Загуби от обратно излъчване в инфрачервения спектър: ламелът се нагрява особено в периферията, а тръбата с работния флуид е разположена от обратната страна в центъра на ламела, поради което топлината не се отвежда равномерно от флуида и периферията на ламела грее с по висока температура и излъчва съществено по висока топлина. 
• Загуби в тръбата , по която тече флуида, тъй като тя не е топлинно изолирана.
• Загуби в спойката между ламела и тръбата, по която тече работния флуид. Топлинната енергия не пада директно върху тръбата, а преходът се опосредствува от спойката, с която е монтирана тръбата за ламела.
• Загуби от фиксираната ориентация по оста изток – запад. Първо, лятно време общият ход на слънцето по тази ос е от порядъка на 210°, което прави абсолютно невъзможно захващането на слънчевите лъчи в ранните утренни часове и късните следобедни часове. Второ, и през следващите няколко часа имаме съществени загуби от отражение в двете повърхности на стъклото, поради липсата на перпендикулярност на падащите лъчи по отношение на номинала на повърхността на фиксирания колектор. Поради тези причини този тип колектора работят максимално добре по тази ос само в  обедните часове.
• Загуби от фиксираната ориентация по оста юг – север. Загубите от отражение са валидни и вследствие хода на слънцето по тази ос. Лятно време в обедните часове слънцето пада почти перпендикулярно към земята, а колекторите от този тип, като правило са разположени при ъгъл 30° - 45°. При това положение колекторите с фиксирана ориентация дори и в обедните часове работят със загуби от отражение.
• Плоските колектори работят без концентрация на слънчевата светлина, както и вследствие на ниската степен на термоизолация (отгоре са покрити само със стъкло, което директно контактува с външната среда) на практика те могат да обслужват потребителя по същество само през летните месеци, когато температурата на околната среда е достатъчно висока. Потребителят не е в състояние да използва енергията на слънцето през слънчевите, но студени дни през есента, зимата и пролетта.
• Допълнителни загуби в системата има, ако е използвано обикновено стъкло, което пропуска повече енергия, но съществено се увеличават загубите от обратно излъчване в инфрачервения спектър.
• Допълнителни загуби в системата има, ако е използван алуминий, а не мед, като материал за ламелите и тръбите, по които тече работния флуид. Алуминият има по нисък коефициент на топлопроводимост.

ТИПИЧНИ ЗАГУБИ ПРИ ТРЪБНИТЕ
ВАКУУМНИ СЛЪНЧЕВИ КОЛЕКТОРИ

• Загуби от отразена в двете повърхности слънчева радиация и неуловена дифузна слънчева радиация: при ниски ъгли на падане на слънчевата светлина към повърхността на  слънчевия колектор.
• Загуби в стъклото на колектора: при дадена дебелина; вид материал с присъщ Nd показател.
• Загуби в абсорбиращото покритие на топлоприемника.
• Загуби от обратно излъчване в инфрачервения спектър.
• Загуби от отражение, поради кръглата форма на тръбите. Този вид загуби в системата са съществено по големи за разлика от плоските колектори. Слънчевите лъчи, които падат перпендикулярно на тръбата се отразяват в нейната периферия, поради нарастващия ъгъл под който падат лъчите. Загубите допълнително нарастват от втората пречупваща повърхност с по голям ъгъл, поради нейната геометрия на кръг.
• Загуби от засенчване на тръбите по оста юг – север.
• Загуби от засенчване на тръбите по ооста изток - запад (слънчевите лъчи се застъпват и блокират от отделните тръби) в утрените и следобедни часове.
• Загуби от фиксираната ориентация по оста изток – запад. Първо, лятно време общият ход на слънцето по тази ос е от порядъка на 210°, което прави абсолютно невъзможно захващането на слънчевите лъчи в ранните утрени часове и късните следобедни часове. Второ, и през следващите няколко часа имаме съществени загуби от отражение поради липсата на перпендикулярност на падащите лъчи по отношение на номинала на повърхността на вакуумните тръби. Поради тези причини този тип колектора работят максимално добре по тази ос преимуществено в  обедните часове.
• Загуби от фиксираната ориентация по оста юг – север. Загубите от отражение са валидни и вследствие на хода на слънцето по тази ос. Лятно време в обедните часове слънцето пада почти перпендикулярно към земята, а колекторите от този тип, като правило са разположени при ъгъл 30° - 45°. При това положение колекторите с фиксирана ориентация дори и в обедните часове работят със загуби от отражение.
• Допънителни загуби в системата има, ако е използвано обикновено стъкло, което пропуска повече енергия, но съществено се увеличават загубите от обратно излъчване в инфрачервения спектър.

ТИПИЧНИ ЗАГУБИ ПРИ КОНЦЕНТРАТОРНИТЕ
СЛЪНЧЕВИ КОЛЕКТОРИ

• Загуби от неуловена дифузна слънчева радиация: при ниски ъгли на падане на слънчевата светлина към повърхността на  слънчевия колектор съществува отражение, а и френеловите лещи блокират падащите лъчи.
• Загуби в стъклото на колектора: при дадена дебелина; вид материал с присъщ Nd показател.
• Загуби във френеловите лещи: пропускливост на светлината от 92% от 400 - 1100 nm дължина на вълната.
• Загуби в абсорбиращото покритие върху тръбите.
• Загубите от конвекция и обратно излъчване в инфрачервения спектър почти не съществуват поради следните причини:

• нагретият въздух в  колектора не контактува директно със стъклото, а е топлоизолиран чрез пакет от стъкло, въздух и френелова леща от оптичен полиметилметакрилат;
• френеловите лещи пропускат падащите перпендикулярно лъчи и същевременно екранизират и блокират обратното излъчване в инфрачервения спектър;
• концентрираната светлина пада директно върху тръбата с работния флуид и няма никакви опосредствуващи връзки между тях;
• топлина се излъчва само от малко петно, а не от целият ламел и тръба, която при концентраторния колектор е и топлинно изолирана между работещите точки;
• Топлинната енергия се отвежда веднага от работния флуид чрез циркулярна помпа, което допълнително минимизира загубите.

ЗАЩО ДА НАПРАВИМ СВОЯ ИЗБОР В ПОЛЗА НА
КОНЦЕНТРАТОРЕН СЛЪНЧЕВ КОЛЕКТОР?

• Значително по ниска цена при сравнение на инвестирани средства към сумарната получена топлинна енергия от потребителя. По принцип за потребителя е важно колко топлинна енергия получава срещу вложените средства;
• Няколко пъти по висок КПД от плоските колектори при равни условия и значително по висок добив на енергия от колектори с вакуумни стъклени тръби, поради присъщите им загуби от: отражение (кръгла форма на тръбата), фиксирана ориентация, засенчане и др.;
• Двукоординатна следяща система с движение по оста изток – запад от 250°  и движение по оста юг – север от 87°. Това дава възможност пълноценно да бъде уловена слънчевата енергия през целия ден, а не само през обедните часове и то отчасти поради отражението на слънчевата светлина по оста юг - север, както е при колекторите с фиксирана ориентация (лятно време в обедните часове слънчевата светлина пада под ъгъл до 87°, а колекторите са разположени обикновено под ъгъл 30° - 45° по същата ос);
• Целогодишен добив на топлинна енергия, тъй като системата работи с концентрирарана слънчева светлина, за разлика от плоските колектори, които работят при посочените по горе условия по същество основно през летните месеци и потребителят не може да използва слънчевата енергия през слънчевите, но студени дни през есента, зимата и пролетта;
• Пести се покривно пространство или пространство за инсталация приблизително 5 пъти в сравнение с плоските колектори, тъй като комбинираната полза от висок КПД и следяща система дава много повече енергия от единица площ;
• Пакетът от стъкло и френелови лещи минимизират загубите от конвекция в системата;
• Съвременен индустриален дизайн отговарящ на високите технологични възможности на ХХI век.

За допълнителна информация :
посетете: http://fresnel.hit.bg или пишете на: fresnel_lenses@abv.bg