Tugas utama kolektor surya adalah mengubah energi yang diterima dari matahari menjadi listrik. Prinsip pengoperasian dan desain peralatannya sederhana, sehingga secara teknis pembuatannya mudah. Biasanya, energi yang dihasilkan digunakan untuk memanaskan bangunan. Membuat kolektor surya untuk memanaskan rumah dengan tangan Anda sendiri harus dimulai dengan pemilihan semua komponen.
- penggunaan berbagai cairan;
- struktur udara.
- menjaga tekanan dalam sistem;
- mengganti kamera depan;
- distribusi air panas.
Tunjukkan semua
Prinsip desain dan pengoperasian
Pemanasan rumah dengan mengubah energi matahari menjadi energi listrik biasanya digunakan sebagai sumber panas tambahan, bukan sumber panas utama. Sebaliknya jika Anda memasang strukturnya kekuatan tinggi, dan mengubah semua peralatan di rumah menjadi listrik, maka Anda hanya dapat bertahan dengan kolektor surya.
Namun perlu diingat bahwa pemanasan menggunakan kolektor surya tanpa sumber panas tambahan hanya mungkin dilakukan di wilayah selatan. Dalam hal ini, panelnya harus cukup banyak. Mereka harus diposisikan sedemikian rupa sehingga bayangan tidak menimpanya (misalnya, dari pohon). Panel harus ditempatkan sisi depan menuju paparan sinar matahari maksimal sepanjang hari.
Konsentrator Energi Surya
Meskipun saat ini ada banyak jenis perangkat tersebut, prinsip pengoperasiannya sama untuk semua. Skema apa pun menghilangkannya energi matahari dan mengirimkannya ke konsumen, mewakili sirkuit dengan susunan perangkat yang berurutan. Komponen yang menghasilkan listrik adalah panel surya atau kolektor.
Kolektor terdiri dari tabung-tabung yang dihubungkan secara seri pada saluran masuk dan saluran keluar. Bisa juga disusun dalam bentuk kumparan. Di dalam tabung itu ada air proses atau campuran air dan antibeku. Terkadang mereka hanya diisi dengan aliran udara. Sirkulasi dilakukan berkat fenomena fisik seperti penguapan, perubahan keadaan agregasi, tekanan dan kepadatan.
Peredam melakukan fungsi mengumpulkan energi matahari. Bentuknya seperti pelat logam hitam padat atau struktur yang terdiri dari banyak pelat yang dihubungkan satu sama lain melalui tabung.
Bahan dengan transmisi cahaya tinggi digunakan untuk membuat penutup rumah. Seringkali ini adalah jenis kaca plexiglass atau tempered kaca biasa. Terkadang digunakan bahan polimer, namun membuat kolektor dari plastik tidak disarankan. Hal ini disebabkan oleh pemuaian yang besar akibat pemanasan matahari. Akibatnya, depresurisasi rumah dapat terjadi.
Jika sistem hanya akan dioperasikan pada musim gugur dan musim semi, maka air dapat digunakan sebagai pendingin. Tapi di waktu musim dingin dia harus diganti dengan campuran antibeku dan air. Dalam desain klasik, peran pendingin dimainkan oleh udara, yang bergerak melalui saluran. Mereka dapat dibuat dari lembaran bergelombang biasa.
Pengalaman mengoperasikan baterai surya yang dibuat secara mandiri (baterai surya bagian 3).
Jika kolektor perlu dipasang untuk memanaskan bangunan kecil yang tidak terhubung sistem otonom memanaskan rumah pribadi atau jaringan terpusat, maka itu akan berhasil sistem sederhana dengan satu sirkuit dan elemen pemanas di awalnya. Skemanya sederhana, tetapi kelayakan pemasangannya masih diperdebatkan, karena hanya akan berfungsi di musim panas yang cerah. Namun, hal itu tidak memerlukannya pompa sirkulasi dan pemanas tambahan.
Dengan dua sirkuit, semuanya jauh lebih rumit, tetapi jumlah hari ketika listrik akan dihasilkan secara aktif meningkat beberapa kali lipat. Dalam hal ini, kolektor hanya akan memproses satu rangkaian. Sebagian besar beban ditempatkan pada satu perangkat yang menggunakan listrik atau bahan bakar jenis lain.
Meskipun kinerja perangkat secara langsung bergantung pada jumlah hari cerah per tahun, dan harganya terlalu tinggi, perangkat ini masih sangat populer di kalangan masyarakat. Yang tidak kalah umum adalah produksi penukar panas matahari dengan tangan Anda sendiri.
Klasifikasi berdasarkan indikator suhu
Tata surya diklasifikasikan menurut berbagai kriteria. Namun pada perangkat yang bisa Anda buat sendiri, sebaiknya perhatikan jenis cairan pendinginnya. Sistem seperti ini dapat dibagi menjadi dua jenis:
Yang pertama paling sering digunakan. Mereka lebih produktif dan memungkinkan Anda menghubungkan kolektor secara langsung sistem pemanas. Klasifikasi berdasarkan suhu juga umum terjadi, di mana perangkat dapat beroperasi:
Baterai surya DIY Part11
Jenis tata surya yang terakhir bekerja berkat itu prinsip yang kompleks transmisi energi matahari. Peralatan tersebut memerlukan banyak ruang. Jika Anda memakainya dacha pedesaan, maka itu akan menempati bagian utama situs. Untuk menghasilkan energi diperlukan peralatan khusus, jadi buatlah peralatan khusus tata surya Hampir mustahil untuk melakukannya sendiri.
Pembuatan DIY
Proses manufaktur pemanas surya DIY cukup mengasyikkan, dan desain selesai akan membawa banyak manfaat bagi pemiliknya. Berkat perangkat ini, Anda dapat memecahkan masalah pemanas ruangan, pemanas air, dan tugas rumah tangga penting lainnya.
Bahan untuk produksi sendiri
Contohnya adalah proses pembuatan alat pemanas yang akan menyuplai air panas ke sistem. Pilihan termurah untuk memproduksi kolektor surya adalah dengan menggunakan bahan dasar balok kayu dan kayu lapis juga papan chip. Sebagai alternatif, Anda bisa menggunakan profil aluminium Dan lembaran logam, namun biayanya akan lebih mahal.
Semua bahan harus tahan lembab, yaitu memenuhi persyaratan untuk digunakan di luar rumah. Kolektor surya yang dibuat dan dipasang dengan baik dapat bertahan 20 hingga 30 tahun. Dalam hal ini, bahan harus dimiliki karakteristik yang dibutuhkan operasi untuk digunakan sepanjang seluruh periode. Jika bodinya terbuat dari kayu atau papan chip, maka untuk memperpanjang masa pakainya, bodinya diresapi dengan emulsi polimer air dan pernis.
Ulasan: Buatan sendiri panel surya(baterai).
Bahan-bahan yang diperlukan untuk pembuatannya dapat dibeli secara bebas di pasar, atau strukturnya dapat dibuat dari bahan bekas yang dapat ditemukan di rumah tangga mana pun. Oleh karena itu, hal utama yang perlu Anda perhatikan adalah harga bahan dan komponennya.
Pengaturan isolasi termal
Untuk mengurangi kehilangan panas, bahan isolasi ditempatkan di bagian bawah kotak. Anda bisa menggunakan busa untuk itu, wol mineral dll. Industri modern menyediakan pilihan besar berbagai bahan isolasi. Misalnya, menggunakan kertas timah adalah pilihan yang bagus. Ini tidak hanya mencegah hilangnya panas, tetapi juga memantulkan panas sinar matahari, yang berarti akan meningkatkan pemanasan cairan pendingin.
Jika Anda menggunakan busa polistiren atau polistiren untuk insulasi, Anda dapat memotong alur untuk tabung dan memasangnya dengan cara ini. Biasanya, penyerap dipasang di bagian bawah rumahan dan ditempatkan di sepanjang bahan isolasi.
Pendingin kolektor
Unit pendingin kolektor surya adalah elemen penyerap. Ini adalah sistem yang terdiri dari tabung tempat cairan pendingin bergerak dan bagian lainnya, biasanya terbuat dari lembaran tembaga.
Bahan terbaik untuk bagian tubular adalah tembaga. Namun pengrajin rumahan telah menemukan lebih banyak lagi pilihan murah - selang polipropilen, yang dipelintir menjadi bentuk spiral. Fitting digunakan untuk menyambung ke sistem pada saluran masuk dan saluran keluar.
Diperbolehkan menggunakan berbagai bahan dan sarana yang tersedia, yaitu hampir semua bahan dan sarana yang ada di pertanian. Kolektor termal do-it-yourself dapat dibuat dari lemari es tua, polipropilen, dan pipa polietilen, radiator panel terbuat dari baja dan sarana lain yang tersedia. Sebuah faktor penting Saat memilih penukar panas, konduktivitas termal bahan pembuatnya dipertimbangkan.
Pilihan ideal untuk membuat pengumpul air buatan sendiri adalah tembaga. Ini memiliki konduktivitas termal tertinggi. Namun menggunakan tabung tembaga sebagai pengganti pipa polipropilen tidak berarti perangkat tersebut akan menghasilkan lebih banyak air hangat. Pada kondisi yang setara tabung tembaga akan 15-25% lebih efisien dibandingkan memasang analog polipropilena. Oleh karena itu, penggunaan plastik juga disarankan, dan jauh lebih murah dibandingkan tembaga.
Saat menggunakan tembaga atau polipropilena, semua sambungan (berulir dan dilas) harus disegel. Kemungkinan susunan pipanya sejajar atau berbentuk kumparan. Bagian atas struktur utama dengan tabung ditutup dengan kaca. Desain berbentuk kumparan mengurangi jumlah sambungan dan, oleh karena itu, kemungkinan kebocoran, dan juga memastikan gerak seragam pendingin melalui tabung.
Anda dapat menggunakan lebih dari sekedar kaca untuk menutupi kotak. Untuk tujuan ini, bahan tembus cahaya, matte atau bergelombang digunakan. Anda dapat menggunakan analog akrilik modern atau polikarbonat monolitik.
Selama produksi versi klasik Anda dapat menggunakan kaca tempered atau kaca plexiglass, bahan polikarbonat dll. Alternatif yang baik adalah menggunakan polietilen.
Penting untuk diingat bahwa penggunaan analog (permukaan bergelombang dan matte) membantu mengurangi lebar pita cahaya. Dalam model pabrik, kaca surya khusus digunakan untuk ini. Ia memiliki sedikit zat besi dalam komposisinya, yang memastikan kehilangan panas yang rendah.
Tangki penyimpanan instalasi
Untuk membuat tangki penyimpanan, Anda bisa menggunakan wadah apa saja dengan volume 20 hingga 40 liter. Skema dengan beberapa tangki yang terhubung satu sama lain menjadi satu sistem juga digunakan. Dianjurkan untuk mengisolasi tangki, jika tidak air yang dipanaskan akan cepat dingin.
Jika dilihat, tidak ada penumpukan pada sistem ini, dan cairan pendingin yang dipanaskan harus segera digunakan. Oleh karena itu, tangki penyimpanan digunakan untuk:
Tentu saja kolektor surya yang dibuat sendiri di rumah tidak akan memberikan kualitas dan efisiensi seperti model buatan pabrik. Hanya menggunakan bahan yang tersedia, o koefisien tinggi tindakan yang berguna tidak layak disebutkan. Dalam sampel industri, indikator tersebut beberapa kali lebih tinggi. Namun biaya keuangan akan menjadi jauh lebih kecil di sini, karena cara improvisasi digunakan. Buatan tangan instalasi surya akan secara signifikan meningkatkan tingkat kenyamanan di rumah pedesaan, dan juga mengurangi biaya sumber daya energi lainnya.
Diterbitkan 08/09/2013
Energi alternatif semakin diminati oleh para pemikir besar. Saya tidak terkecuali. 🙂
Semuanya dimulai dengan pertanyaan sederhana: “Dapatkah motor tanpa sikat diubah menjadi generator?”
-Bisa. Untuk apa?
-Membuat generator angin.
Turbin angin untuk menghasilkan listrik - tidak juga solusi yang nyaman. Kekuatan angin variabel perangkat pengisi daya, baterai, inverter, banyak peralatan murah. Dalam skema yang disederhanakan, kincir angin mampu mengatasi pemanasan air dengan sangat baik. Karena bebannya sepuluh, dan sama sekali tidak menuntut parameter listrik yang disuplai ke sana. Anda dapat menyingkirkan barang elektronik yang rumit dan mahal. Namun perhitungan menunjukkan biaya desain yang signifikan untuk memutar generator 500 watt.
Daya yang dibawa angin dihitung dengan rumus P=0,6*S*V 3, dimana:
P– daya, Watt
S- Luas, m2
V– kecepatan angin, m/s
Angin yang bertiup seluas 1 m2 dengan kecepatan 2 m/s “membawa” energi sebesar 4,8 watt. Jika kecepatan angin ditingkatkan menjadi 10 m/s maka daya listrik akan meningkat menjadi 600 Watt. Generator angin terbaik memiliki efisiensi 40-45%. Dengan mempertimbangkan hal ini, untuk generator 500 Watt dengan kecepatan angin, katakanlah, 5 m/s. Luas area yang disapu oleh baling-baling generator angin akan dibutuhkan sekitar 12 meter persegi. Yang setara dengan sekrup dengan diameter hampir 4 meter! Banyak uang tidak ada gunanya. Tambahkan di sini kebutuhan untuk mendapatkan izin (batas kebisingan). Omong-omong, di beberapa negara, pemasangan turbin angin harus dikoordinasikan bahkan dengan ahli burung.
Tapi kemudian saya teringat tentang Matahari! Ini memberi kita banyak energi. Saya pertama kali memikirkan hal ini setelah terbang di atas reservoir yang membeku. Ketika saya melihat bongkahan es setebal lebih dari satu meter dan berukuran 15 kali 50 kilometer, saya berpikir: “Es itu banyak sekali!” Berapa lama harus dipanaskan untuk melelehkannya!?” Dan Matahari akan melakukan semua ini dalam lima belas hari. Dalam buku referensi Anda dapat menemukan kepadatan energi yang mencapai permukaan bumi. Angka sekitar 1 kilowatt per meter persegi terdengar menggiurkan. Tapi ini terjadi di garis khatulistiwa pada hari yang cerah. Seberapa realistiskah pemanfaatan energi matahari untuk kebutuhan rumah tangga di garis lintang kita (bagian tengah Ukraina), dengan menggunakan bahan-bahan yang tersedia?
Kekuatan nyata apa, dengan memperhitungkan semua kerugian, yang dapat diperoleh dari meter persegi ini?
Untuk memperjelas masalah ini, saya membuat konsentrator panas parabola pertama dari karton (fokus pada mangkuk parabola). Saya menutupi pola sektor dengan kertas makanan biasa. Jelas bahwa kualitas permukaan, dan bahkan kemampuan reflektif dari foil tersebut, sangat jauh dari ideal.
Namun tugasnya adalah memanaskan sejumlah air dengan menggunakan metode “pertanian kolektif” untuk mengetahui tenaga apa yang bisa diperoleh dengan memperhitungkan semua kerugian. Polanya dapat dihitung menggunakan file Excel yang saya temukan di Internet dari mereka yang suka membuat antena parabola sendiri.
Mengetahui volume air, kapasitas panasnya, suhu awal dan akhir, Anda dapat menghitung jumlah panas yang dihabiskan untuk memanaskannya. Dan, mengetahui waktu pemanasan, Anda dapat menghitung dayanya. Mengetahui dimensi konsentrator, Anda dapat menentukan daya praktis apa yang dapat diperoleh dari satu meter persegi permukaan yang terkena sinar matahari.
Setengahnya diambil sebagai volume air kaleng aluminium, dicat hitam di bagian luar.
Sebuah wadah berisi air ditempatkan pada fokus konsentrator surya parabola. Konsentrator surya berorientasi ke arah Matahari.
Eksperimen No.1
diadakan sekitar jam 7 pagi pada akhir bulan Mei. Pagi hari bukanlah waktu yang ideal, tetapi di pagi hari Matahari bersinar melalui jendela “laboratorium” saya.
Dengan diameter parabola 0,31 m perhitungan menunjukkan bahwa kekuatan urutan besarnya diperoleh 13,3 Watt. Itu. paling sedikit 177 Watt/m persegi. Perlu dicatat di sini bahwa toples bundar yang terbuka bukanlah yang terbaik pilihan terbaik untuk mendapatkan hasil yang bagus. Sebagian energinya dihabiskan untuk memanaskan kaleng itu sendiri, sebagian lagi dipancarkan ke lingkungan, termasuk terbawa arus udara. Secara umum, meski dalam kondisi yang jauh dari ideal, setidaknya Anda bisa mendapatkan sesuatu.
Eksperimen No.2
Untuk percobaan kedua, dibuat parabola dengan diameter 0,6 m. Pita logam yang dibeli dari toko perangkat keras digunakan sebagai cerminnya. Kualitas reflektifnya sedikit lebih baik dibandingkan aluminium foil makanan.
Parabola memiliki panjang fokus yang lebih panjang (fokus di luar mangkuk parabola).
Hal ini memungkinkan untuk memproyeksikan sinar ke satu permukaan pemanas dan mendapatkan fokus suhu yang lebih tinggi. Parabola dengan mudah membakar selembar kertas dalam beberapa detik. Percobaan berlangsung sekitar jam 7 pagi pada awal Juni. Berdasarkan hasil percobaan dengan volume air yang sama dan wadah yang sama, saya mendapatkan kekuatan 28 Watt., yang kira-kira sesuai 102 Watt/m2. Jumlah ini lebih sedikit dibandingkan percobaan pertama. Hal ini disebabkan karena sinar matahari dari parabola tidak jatuh secara optimal pada permukaan bulat toples dimana-mana. Sinarnya ada yang lewat, ada pula yang jatuh secara tangensial. Guci itu didinginkan oleh segarnya angin pagi di satu sisi, sementara di sisi lain dihangatkan. Pada percobaan pertama, karena fokusnya berada di dalam mangkuk, toples dipanaskan dari semua sisi.
Eksperimen No.3
Menyadari bahwa hasil yang layak dapat diperoleh dengan membuat heat sink yang tepat, kami membuatnya konstruksi berikutnya: kaleng di dalamnya dicat hitam dan memiliki pipa untuk suplai air dan drainase. Tertutup rapat dengan kaca ganda transparan. Terisolasi secara termal.
Skema umumnya adalah:
Pemanasan terjadi sebagai berikut: sinar dari konsentrator surya ( 1 ) menembus kaca ke dalam kaleng pendingin ( 2 ), di mana, ketika jatuh ke permukaan hitam, ia memanas. Air, jika bersentuhan dengan permukaan toples, menyerap panas. Kaca tidak mentransmisikan radiasi infra merah (termal) dengan baik, sehingga kehilangan radiasi panas dapat diminimalkan. Karena kaca memanas seiring waktu air hangat, dan mulai memancarkan panas, kaca ganda diterapkan. Pilihan sempurna, jika ada ruang hampa di antara kacamata, tetapi ini adalah tugas yang sulit dilakukan di rumah. DENGAN sisi sebaliknya Kaleng tersebut diisolasi secara termal dengan busa polistiren, yang juga membatasi radiasi energi panas ke lingkungan.
Peredam panas ( 2 ) menggunakan tabung ( 4,5 ) terhubung ke tangki ( 3 ) (dalam kasus saya, botol plastik). Bagian bawah tangki berada 0,3 m di atas pemanas. Desain ini memastikan konveksi (sirkulasi mandiri) air dalam sistem.
Idealnya tangki ekspansi dan tabung juga harus diisolasi secara termal. Eksperimen berlangsung sekitar jam 7 pagi pada pertengahan Juni. Hasil percobaannya adalah sebagai berikut: Daya 96,8 Watt, yang kira-kira sesuai 342 Watt/m persegi.
Itu. Efisiensi sistem telah meningkat lebih dari 3 kali lipat hanya dengan mengoptimalkan desain unit pendingin!
Saat melakukan percobaan 1,2,3, mengarahkan parabola ke matahari dilakukan secara manual, “dengan mata”. Parabola dan elemen pemanas dipegang dengan tangan. Itu. pemanas tidak selalu menjadi fokus parabola, karena tangan orang tersebut menjadi lelah dan mulai mencari posisi yang lebih nyaman, yang tidak selalu benar dari sudut pandang teknis.
Seperti yang mungkin Anda ketahui, saya berupaya untuk menyediakan kondisi yang menjijikkan untuk eksperimen tersebut. Jauh dari itu kondisi ideal, yaitu:
- Bukan permukaan sempurna konsentrator
– bukan sifat reflektif yang ideal pada permukaan konsentrator
– bukan orientasi ideal terhadap matahari
– posisi pemanas tidak ideal
– bukan waktu ideal untuk bereksperimen (pagi hari)
tidak dapat menghalangi kami untuk memperoleh hasil yang sepenuhnya dapat diterima untuk pemasangan dari bahan bekas.
Eksperimen No.4
Lebih jauh sebuah elemen pemanas dipasang tidak bergerak relatif terhadap konsentrator surya. Hal ini memungkinkan untuk meningkatkan kekuatan 118 Watt, yang kira-kira sesuai 419 Watt/m2. Dan ini di pagi hari! Dari jam 7 sampai jam 8 pagi!
Ada metode lain untuk memanaskan air dengan menggunakan kolektor surya. Kolektor dengan tabung vakum mahal, dan tabung datar memiliki kehilangan suhu yang besar di musim dingin. Penggunaan konsentrator surya dapat mengatasi permasalahan tersebut, namun memerlukan penerapan mekanisme orientasi ke Matahari. Setiap metode memiliki kelebihan dan kekurangan.
Iklim zona tengah Rusia tidak memanjakan penduduknya dengan sinar matahari langsung yang berlimpah. Hanya ada sedikit hari cerah yang benar-benar cerah sepanjang tahun. Pada dasarnya, cuaca umumnya berawan sebagian, ketika matahari muncul selama belasan atau dua menit, kemudian bersembunyi di balik awan dalam waktu yang sama dan intensitas energi panas matahari turun tajam.
Semua ini berdampak sangat buruk pada prospek penggunaan energi matahari untuk mengatur pasokan air panas di rumah pedesaan atau rumah pedesaan. Kolektor tenaga surya dan pemanas air tradisional secara fisik tidak mampu memanaskan air secara efisien. Karena didasarkan pada prinsip sirkulasi air yang terus menerus dari tangki penyimpanan ke kolektor surya dan sebaliknya. Dan kolektor surya kecil dengan luas 1-2 meter persegi. meter tidak mampu dengan cepat memanaskan air dalam jumlah besar beberapa ratus liter. Hal ini mudah dibuktikan dengan perhitungan sederhana.
Hampir satu-satunya cara untuk mengatur pasokan air panas yang benar-benar andal dari energi matahari adalah dengan membangun kolektor surya terkonsentrasi dengan volume kecil air yang dipanaskan per satuan waktu. Logikanya di sini cukup sederhana.
Untuk setiap meter persegi Sekitar 800-1000 watt energi matahari jatuh ke permukaan. Mari kita ambil nilai yang lebih rendah (dengan mempertimbangkan pantulan dari kolektor surya itu sendiri, sayangnya, nilainya bukan nol). Jadi, nilai kalor “boiler” kami adalah 800 Watt (atau 2900 KJ). Kapasitas kalor air adalah 4,2 KJ/kg*derajat. Sekarang mari kita ingat berapa lama waktu yang dibutuhkan Ketel listrik Dengan daya 1.5 kW, didihkan 1.5 liter air yang ada di dalamnya. Dalam menit! Bagaimana jika Anda membuatnya merebus satu tong air? Dia hanya akan memanaskannya selama 3-4 jam.
Di sisi lain, kita tidak membutuhkan satu tong air panas sekaligus. Kami membutuhkan total 2-3 liter setiap menit. Cuci muka, cuci piring... Dan skema pemanas air berikut muncul dengan sendirinya. Dengan menggunakan “ketel” berdaya relatif rendah, kami dengan cepat memanaskan 1-2 liter air dan menuangkannya ke dalam termos. Kemudian kita panaskan bagian selanjutnya dan tuang lagi ke dalam termos, begitu seterusnya. Dan untuk kebutuhan kami, kami menggunakannya dari termos. Itu. Kami membuat pemanas air instan dengan akumulasi hasil pengoperasiannya. Dengan cara ini akan menjadi penyimpanan aliran.
Skema ini secara signifikan mengurangi kebutuhan daya pemanas itu sendiri dan pada saat yang sama akan memungkinkan Anda memiliki pasokan air panas yang cukup besar, yaitu beberapa puluh liter.
Nilailah sendiri, bahkan dalam waktu 10-15 menit saat matahari bersinar, kita akan menerima energi sekitar 200 watt-jam dari matahari. Ini setara dengan 720 kJ. Ini akan memungkinkan Anda memanaskan sekitar 4-5 liter air hingga 50-60 derajat (hampir setengah ember). Saat matahari terbit berikutnya - 5 liter lagi, lalu satu lagi. Begitu seterusnya sepanjang hari.
Selain itu, semakin kecil kapasitas pemanas kita, semakin efisien penggunaan energi matahari. Ia akan mampu menangkap panas matahari meski hanya muncul beberapa menit! Seperti yang mereka katakan, setidaknya ada seberkas wol dari kambing hitam. Dan jika bertahan lama, pemanas seperti itu akan berubah menjadi ketel.
Ada dua cara untuk membuat kolektor surya berkapasitas rendah. Yang pertama adalah membuat kolektor klasik yang sangat datar dengan luas sebesar mungkin. Misalnya tebal total 1-2-3 cm dan luas 1-1,5 meter persegi. meter. Tapi kapasitasnya sekitar 20-40 liter! Saya tidak akan menyebutnya terlalu kecil. Dan untuk memanaskan semua air ini, Anda membutuhkan setidaknya satu jam sinar matahari.
Pilihan kedua adalah membuat kolektor surya parabola terkonsentrasi dengan luas kurang lebih sama dan berkapasitas 2-3 liter! Kemudian air di dalamnya akan memanas hanya dalam 5-8 menit! Hanya setengah jam terkena sinar matahari - dan kita punya seember air panas! Selain itu, kolektor konsentrasi mampu mengumpulkan energi matahari yang tersebar ketika sinarnya dihamburkan oleh kabut dan awan.
Sekarang mari kita beralih ke desain. Banyak orang yang terintimidasi dengan kata “parabola” dan menganggap pembuatan konsentrator parabola itu sulit. Bahkan, anak sekolah pun bisa membuat cermin parabola. Selain itu, kolektor pemekatan jauh lebih sederhana, bahkan secara fisik. Tidak perlu “repot” dengan “tabung” pipih yang besar dan rapuh. Mencapai kekencangan mutlak, kekakuan, memastikan ketahanan hidrodinamik minimal, dll. Secara parabola pemanas air tenaga surya– kolektor – datar sederhana yang sudah jadi profil logam atau pipa! Anda hanya perlu membuat sumbat di ujungnya dan memotong beberapa footer untuk saluran masuk dan keluar air. Semua perlengkapan lainnya akan sama dalam kedua kasus. Cermin parabola itu sendiri terbuat dari kayu lapis biasa dan dilapisi dengan kertas roti rumah tangga biasa. Koefisien refleksi sinar IR adalah 90-95%!
Ada cara yang cukup sederhana untuk membuat parabola. Kami menggambar sudut siku-siku pada selembar kayu lapis. Kemudian di satu sisi kita membuat tanda setiap 1 satuan ukuran (misalnya setiap 100 mm, pada gambar ini adalah huruf). Dan menurut yang lain - setelah 2 unit (yaitu setelah 200 mm, ini adalah angka pada gambar). Kemudian kita hubungkan tanda tersebut dengan garis a1, b2, c3, dst. Perpotongan garis yang dihasilkan akan menghasilkan parabola yang diinginkan. Secara alami, perlu dihaluskan menggunakan pola. Dan tentu saja, ini hanya setengah dari parabola yang kita butuhkan. Yang kedua adalah bayangan cermin.
Sekarang seperti apa bentuk pemanas air tenaga surya parabola konsentris.
Ya, itu saja.
Air memasuki kolektor-pemanas di bawah tekanan rendah dari tangki bertekanan. Dan di outlet kolektor ada katup - termostat. Mirip dengan apa yang dipasang di sirkuit pendingin mobil. Itu. itu terbuka ketika air memanas hingga suhu tertentu. Ketika sebagian air di kolektor memanas, termostat terbuka dan air dialirkan ke tangki termos. Begitu semuanya air panas akan terkuras dan air dingin akan mulai mengalir, termostat akan segera menutup dan manifold akan mulai memanaskan bagian berikutnya.
Agar ruang di belakang cermin parabola tidak terbuang percuma, tangki termos dipasang di relung bebas dan diisolasi dengan hati-hati. Meskipun, seperti yang Anda pahami, ini hanyalah varian dari lokasinya. Mereka dapat dipasang di tempat mana pun yang nyaman, tetapi penting untuk secara hati-hati mengisolasi pipa yang menuju ke sana dari kolektor.
Secara umum, cermin parabola tidak hanya memiliki fokus, di mana semua sinar yang dipantulkan diarahkan, tetapi juga disebut bidang fokus. Sebab apabila sinar-sinar yang jatuh pada cermin parabola tidak tegak lurus maka sinar-sinar tersebut tidak akan dipantulkan di pusat parabola. Oleh karena itu, pada perangkat dengan cermin parabola, dibuat pelacak surya, yang selalu memutar cermin parabola tepat ke arah matahari atau menggerakkan kolektor sepanjang bidang fokus (yang menurut saya lebih sederhana).
Sayangnya, dalam kondisi taman dan dacha, hal ini sangat mempersulit desain kolektor surya terkonsentrasi. Entah Anda harus memasang semacam otomatisasi, atau secara berkala, secara manual, memutar cermin parabola di bawah sinar matahari.
Solusi pasti dalam hal ini mungkin bukan susunan cermin parabola secara horizontal, tetapi vertikal. Bagaimanapun, Matahari bergerak cukup cepat secara horizontal dan sangat lambat secara vertikal. Oleh karena itu, jika Anda membuat parabola yang cukup memanjang dan menempatkan kolektor pada bidang fokusnya, maka selama beberapa jam berturut-turut seluruh volume energi matahari yang dipantulkan akan jatuh ke kolektor. Dan penyesuaian vertikal hanya perlu dilakukan satu atau dua minggu sekali, tergantung sudut matahari di atas cakrawala.
Tapi tentu saja yang paling banyak solusi yang efektif Akan ada pelacak surya yang memutar cermin parabola langsung ke arah matahari.
Perhatian! Jika Anda menerapkan proyek serupa, dalam keadaan apa pun jangan menguji suhu di area kolektor dengan tangan Anda, “dengan sentuhan”!!! Suhu di zona pemanasan mencapai 200-300 derajat! Ini seperti mencoba menyentuh spiral kompor listrik. Selama percobaan saya, sepotong kayu yang dibawa ke zona pemanasan diam-diam menyala hampir seketika. Ngomong-ngomong, pemandangan yang cukup mistis.
Konstantin Timoshenko
Anda dapat mengajukan pertanyaan dan mendiskusikan desainnya di
(Kanada) telah mengembangkan konsentrator parabola surya yang universal, kuat, efisien dan salah satu yang paling ekonomis (CSP - Terkonsentrasi Tenaga surya) dengan diameter 7 meter, baik untuk pemilik rumah biasa maupun untuk keperluan industri. Perusahaan ini berspesialisasi dalam produksi perangkat mekanis, optik, dan elektronik, yang membantunya menciptakan produk yang kompetitif.
Menurut produsennya sendiri, solar concentrator SolarBeam 7M lebih unggul dibandingkan perangkat solar jenis lainnya: solar collector pelat datar, kolektor vakum, dan solar concentrator tipe trough.
Tampilan luar konsentrator surya Solarbeam
Bagaimana itu bekerja?
Otomatisasi konsentrator surya melacak pergerakan matahari dalam dua bidang dan mengarahkan cermin tepat ke arah matahari, memungkinkan sistem mengumpulkan energi matahari secara maksimal dari fajar hingga akhir matahari terbenam. Terlepas dari musim atau lokasi penggunaan, SolarBeam mempertahankan akurasi penunjuk matahari hingga 0,1 derajat.
Sinar yang datang pada konsentrator surya terfokus pada satu titik.
Perhitungan dan desain SolarBeam 7M
Tes stres
Untuk merancang sistem, digunakan metode pemodelan 3D dan pengujian stres perangkat lunak. Pengujian dilakukan dengan menggunakan metode FEM (Finite Element Analysis) untuk menghitung tegangan dan perpindahan bagian dan rakitan di bawah pengaruh internal dan beban eksternal untuk mengoptimalkan dan memverifikasi desain. Pengujian yang tepat ini memastikan SolarBeam dapat beroperasi di bawah beban angin dan kondisi iklim yang ekstrem. SolarBeam telah berhasil mensimulasikan beban angin hingga 160 km/jam (44 m/s).
Stress test sambungan antara rangka reflektor parabola dan dudukannya
Foto rakitan pemasangan konsentrator Solarbeam
Pengujian stres rak konsentrator surya
Tingkat produksi
Sering, harga tinggi pembuatan konsentrator parabola mencegah penggunaan massalnya konstruksi individu. Penggunaan stempel dan bahan reflektif dalam jumlah besar mengurangi biaya produksi. Solartron menggunakan banyak inovasi yang digunakan dalam industri otomotif untuk mengurangi biaya dan meningkatkan output.
Keandalan
SolarBeam telah diuji kondisi yang sulit utara, menyediakan kinerja tinggi dan daya tahan. SolarBeam dirancang untuk segala kondisi cuaca, termasuk suhu tinggi dan rendah lingkungan, beban salju, lapisan gula dan angin kencang. Sistem ini dirancang untuk beroperasi selama 20 tahun atau lebih dengan perawatan minimal.
Cermin parabola SolarBeam 7M mampu menampung hingga 475 kg es. Ini kira-kira sama dengan ketebalan es 12,2 mm di seluruh area seluas 38,5 m2.
Instalasi berfungsi normal saat hujan salju karena desain sektor cermin yang melengkung dan kemampuan untuk melakukan "penghapusan salju otomatis" secara otomatis.
Kinerja (perbandingan dengan kolektor vakum dan pelat datar)
Q / A = F’(τα)en Kθb(θ) Gb + F’(τα)en Kθd Gd -c6 u G* - c1 (tm-ta) - c2 (tm-ta)2 – c5 dtm/dt
Efisiensi kolektor surya non-konsentrasi dihitung menggunakan rumus berikut:
Efisiensi = F Efisiensi Kolektor – (Kemiringan*Delta T)/G Radiasi Matahari
Kurva kinerja konsentrator SolarBeam menunjukkan efisiensi tinggi secara keseluruhan di seluruh rentang suhu. Kolektor surya pelat datar dan kolektor surya yang dievakuasi menunjukkan efisiensi yang lebih rendah ketika diperlukan suhu yang lebih tinggi.
Grafik perbandingan Solartron dan kolektor surya pelat datar/vakum
Efisiensi (COP) Solartron tergantung pada perbedaan suhu dT
Penting untuk diperhatikan bahwa diagram di atas tidak memperhitungkan kehilangan panas akibat angin. Selain itu, data di atas menunjukkan efektivitas maksimum (pada siang hari) dan tidak mencerminkan efektivitas pada siang hari. Data didasarkan pada salah satu pelat datar dan manifold vakum terbaik. Selain efisiensi tinggi, SolarBeamTM menghasilkan tambahan energi 30% lebih banyak karena pelacakan matahari sumbu ganda. Di wilayah geografis dimana suhu rendah, efisiensi kolektor datar dan dievakuasi berkurang secara signifikan karena luasnya area penyerap yang besar. SolarBeamTM memiliki luas penyerap hanya 0,0625 m2 dibandingkan dengan luas pengumpulan energi sebesar 15,8 m2, sehingga mencapai kehilangan panas yang rendah.
Perlu diketahui juga bahwa karena sistem pelacakan sumbu ganda, konsentrator SolarBeam™ akan selalu berfungsi efisiensi maksimum. Luas efektif kolektor SolarBeam selalu sama dengan luas permukaan cermin sebenarnya. Kolektor pelat datar (stasioner) kehilangan energi potensial sesuai persamaan di bawah ini:
PL = 1 – KOS i
dimana kehilangan energi PL dalam %, dari perpindahan maksimum dalam derajat)
Sistem pengaturan
Kontrol SolarBeam menggunakan teknologi EZ-SunLock. Dengan teknologi ini, sistem dapat diinstal dan dikonfigurasi dengan cepat di mana pun di dunia. Sistem pelacakan melacak matahari hingga 0,1 derajat dan menggunakan algoritma astronomi. Sistem ini memiliki kemampuan pengiriman umum melalui jaringan jarak jauh.
Situasi darurat di mana “pelat” secara otomatis akan diparkir pada posisi aman.
- Jika tekanan cairan pendingin di sirkuit turun di bawah 7 PSI
- Bila kecepatan angin lebih dari 75 km/jam
- Jika terjadi pemadaman listrik, UPS (sumber sumber daya tanpa hambatan) memindahkan pelat ke posisi aman. Saat listrik pulih, pelacakan matahari otomatis berlanjut.
Pemantauan
Bagaimanapun, dan khususnya untuk aplikasi industri, sangat penting untuk mengetahui kesehatan sistem Anda untuk memastikan keandalan. Anda harus diperingatkan sebelum masalah terjadi.
SolarBeam memiliki kemampuan pemantauan melalui SolarBeam Remote Dashboard. Panel ini mudah digunakan dan disediakan informasi penting Status SolarBeam, diagnostik dan informasi produksi energi.
Konfigurasi dan manajemen jarak jauh
SolarBeam dapat dikonfigurasi dari jarak jauh dan mengubah pengaturan dengan cepat. “Pelat” ini dapat dikontrol dari jarak jauh menggunakan browser seluler atau PC, sehingga menyederhanakan atau membuat sistem kontrol di tempat tidak diperlukan.
Peringatan
Jika ada alarm atau perlunya pemeliharaan, perangkat mengirimkan pesan melalui surel personel servis yang ditunjuk. Semua peringatan dapat disesuaikan sesuai dengan preferensi pengguna.
Diagnostik
SolarBeam memiliki kemampuan diagnostik jarak jauh: suhu dan tekanan sistem, produksi energi, dll. Sekilas Anda dapat melihat status pengoperasian sistem.
Pelaporan dan Bagan
Jika laporan produksi energi diperlukan, laporan tersebut dapat diperoleh dengan mudah untuk setiap pelat. Laporannya bisa berbentuk grafik atau tabel.
Instalasi
SolarBeam 7M pada awalnya dirancang untuk instalasi CSP skala besar, sehingga pemasangannya dibuat sesederhana mungkin. Desainnya memungkinkan perakitan komponen utama dengan cepat dan tidak memerlukan penyelarasan optik, sehingga pemasangan dan commissioning sistem menjadi murah.
Waktu instalasi
Sebuah tim yang terdiri dari 3 orang dapat memasang satu SolarBeam 7M dari awal hingga selesai dalam waktu 8 jam.
Persyaratan akomodasi
Lebar SolarBeam 7M adalah 7 meter dengan kemunduran 3,5 meter. Saat memasang beberapa SolarBeam 7M, setiap sistem memerlukan luas sekitar 10 x 20 meter untuk memastikan perolehan sinar matahari maksimum dengan jumlah naungan paling sedikit.
Perakitan
Hub parabola dirancang untuk dirakit di tanah menggunakan sistem mekanis pengangkatan, yang memungkinkan Anda memasang rangka, sektor cermin, dan pengencang dengan cepat dan mudah.
Area penggunaan
Pembangkitan listrik menggunakan instalasi ORC (Organic Rankine Cycle).
Pabrik desalinasi industri
Energi panas untuk pabrik desalinasi air dapat disuplai oleh SolarBeam
Di industri mana pun yang memerlukan banyak energi panas untuk siklus prosesnya, seperti:
- Makanan (memasak, sterilisasi, produksi alkohol, mencuci)
- Industri kimia
- Plastik (Pemanasan, pembuangan, pemisahan, ...)
- Tekstil (pemutihan, pencucian, pengepresan, pengolahan uap)
- Minyak bumi (sublimasi, klarifikasi produk minyak bumi)
- Dan banyak lagi
Lokasi instalasi
Lokasi pemasangan yang sesuai adalah wilayah yang menerima sedikitnya 2000 kWh sinar matahari per m2 per tahun (kWh/m2/tahun). Saya menganggap wilayah berikut di dunia sebagai produsen yang paling menjanjikan:
- Wilayah bekas Uni Soviet
- AS bagian barat daya
- Amerika Tengah dan Selatan
- Afrika Utara dan Selatan
- Australia
- Negara-negara Mediterania di Eropa
- Timur Tengah
- Dataran gurun di India dan Pakistan
- Wilayah Tiongkok
Spesifikasi model Solarbeam-7M
- Daya puncak - 31,5 kW (dengan daya 1000 W/m2)
- Tingkat konsentrasi energi lebih dari 1200 kali (titik 18cm)
- Suhu maksimum pada fokus - 800°C
- Suhu cairan pendingin maksimum - 270°C
- Efisiensi operasional - 82%
- Diameter reflektor - 7m
- Luas cermin parabola adalah 38,5 m2
- Panjang fokus - 3,8m
- Konsumsi listrik oleh motor servo - 48W+48W / 24V
- Kecepatan angin selama pengoperasian - hingga 75 km/jam (20 m/s)
- Kecepatan angin (dalam mode aman) - hingga 160 km/jam
- Pelacakan matahari azimuth - 360°
- Pelacakan matahari vertikal - 0 - 115°
- Tinggi dukungan - 3,5m
- Berat reflektor - 476 kg
- Berat keseluruhan -1083kg
- Ukuran penyerap - 25,4 x 25,4 cm
- Luas penyerap -645 cm2
- Volume cairan pendingin di penyerap adalah 0,55 liter
Dimensi keseluruhan reflektor