Napenergia hasznosítás – napkollektoros rendszerekkel
A napenergia hasznosításának legáltalánosabban elterjedt módja a napkollektoros rendszerek alkalmazása, amely során a Napból érkező rövidhullámú sugárzás egy megfelelően kialakított elnyelő felületen hővé alakul, és valamilyen hőszállító közeg felé átadódik. A napkollektoros rendszereknél — a felépítést és a hatékonyságot is figyelembe véve — a megoldások széles skálájával találkozhatunk.
A legtöbb napkollektoros rendszer az alábbi főbb részekből épül fel:
– Napkollektor, amely elnyeli, és valamilyen hőszállító közegnek, legtöbbször folyadéknak az elnyelt energiát átadja. A napkollektor a napenergia-hasznosító rendszer legfontosabb eleme, így hatékonysága alapvetően meghatározza a kinyerhető energia mennyiségét.
– Tárolók, melyek a napkollektorok által megtermelt hőt meleg Víz formájában tárolják, és elérhetővé teszik a felhasználás számára.
– Működtető, szabályzó, biztonsági és ellenőrző szerelvények. Idetartozik a keringető szivattyú, a rendszert működtető vezérlőelektronika, a hőmérséklet- és nyomásérzékelők, tágulási tartály, biztonsági szelepek.
– Csővezetékrendszer, amely a kollektort összeköti a tárolóval, de ideérthető a tároló és a felhasználási pontok közötti csővezeték is. A csővezeték megfelelő tervezése a felesleges hőveszteség elkerülése érdekében ugyancsak fontos szempont.
A napkollektoros rendszerek alapvetően két fő csoportba sorolhatók, úgymint az egykörös, illetve a kétkörös rendszerek. Az egykörös rendszer esetében a tároló nem tartalmaz hőcserélőt, így a rendszerben közvetlenül a használati meleg víz kering, melynek egyenes következménye, hogy az ilyen rendszerek 0°C alatti hőmérsékleten nem használhatók. Ugyancsak hátrányt jelent a vízkövesedés, lerakódás és bizonyos kollektortípusoknál a forrás veszélye.
Az egykörös rendszernél jelentkező hátrányokat küszöbölhetjük ki a kétkörös napkollektoros rendszerek alkalmazásával, amelynél a kollektor hőátadó közege zárt áramlási kört alkotva, egy hőcserélőn keresztül érintkezik a tárolóban lévő használati meleg vízzel. Ebben az esetben a tároló fagymentes helyre történő elhelyezésével biztosítható az egész éves folyamatos működtetés, illetve csökkenthető a vízkövesedés, lerakódás veszélye.
A kétkörös rendszerek további előnye, hogy a tárolóban a kollektor hőcserélőjén kívül további rásegítő fűtőkört is alkalmazhatunk, ami lehet egy elektromos fűtőszál vagy egy gázkazánra kapcsolódó fűtőkör hőcserélője. Ezzel a megoldással kiegyenlíthetjük a napsütés változékonyságából eredő különbségeket, stabil hőmérsékletet biztosítva a tárolóban lévő használati meleg víz számára.
A napkollektoros rendszereket osztályozhatjuk a hőátadó közeg szállítása szerint is, ami alapján megkülönböztetünk gravitációs és szivattyús keringtetéssel működő rendszereket. Gravitációs keringtetés esetén a munkaközeg szállítása a kollektor és a tároló között fellépő, a hideg és meleg víz közötti fajsúlykülönbségből adódó kismértékű nyomáskülönbség hatására történik, míg a szivattyús rendszereknél a szállítást egy vezérelt keringtető szivattyú látja el.
Gravitációs keringtetés esetén a fajsúlykülönbség csak akkor tudja fenntartani az áramlást, ha a tárolótartály a kollektor felett helyezkedik el. A tároló helyének kötöttsége, illetve a keringtetés csekély hatékonysága miatt ezt a megoldást csak egyszerű felépítésű rendszerek esetén alkalmazzák. Kétkörös szabályozással ellátott bonyolultabb rendszereknél szinte kizárólag szivattyús keringtetést alkalmaznak.
Forrás: Megújuló Energiák