Colector solar

Colector solar

Un colector solar o captador solar és qualsevol dispositiu dissenyat per a arreplegar (colectar) l'energia rebuda del sol i elevar la temperatura (el nivell tèrmic) d'un decorregut en vistes al seu aprofitament. Els colectors es dividixen en dos grans grups: els captadores de baixa temperatura, utilisats fonamentalment en sistemes domèstics de calefacció, aigua calenta sanitària i climatisació de piscines fonamentalment, i els colectors d'alta temperatura, conformats per mig d'espills que concentren l'energia solar, i solen ser utilisats per a produir el vapor que mou una turbina per a la generació d'energia elèctrica.

Colectors de baixa temperatura

Archiu:Flat-plate solar thermal collector, viewed from roof-level.png

Colectors solars plans.

Són aquells que, per una inversió moderada, permeten obtindre energia tèrmica per a usos habituals en la construcció.

Colector solar pla

També cridat panel solar tèrmic, consistix en una superfície plana per la que discorre, embebida o pegada, una canonada per la que discorre l'aigua que s'ha de calfar. El conjunt de la superfície (panel) i canonada són o estan pintats, de color negre, que absorbix la radiació solar. Hi ha dos tipos fonamentalsː

• Colector pla protegit: conten en un vidre fi en la coberta que llimita les pèrdues de calor i aumenta la captació per efecte hivernàcul. El restant de cares estan aïllades tèrmicament. Són els més utilisats per tindre la relació cost-producció de calor més favorable. El captador està en una caixa rectangular, les dimensions habituals de la qual oscilen entre els 80 i 120 cm d'ample, els 150 i 200 cm d'alt, i els 5 i 10 cm de gruixa (encara que no estan normalisats). Dins de la caixa, exposta al sol, hi ha una placa metàlica. Esta placa està unida o soldada a una série de conductes pels que circula un caloportador —generalment aigua, glicol, o una mescla d'abdós—. A dita placa se li aplica un tractament superficial selectiu per a que aumente la seua absorció de calor, o simplement li la pinta de negre. El sistema funciona per efecte hivernàcul.

El rendiment dels colectors depén de varis factors. Naturalment de la insolació (hores de sol i situació geogràfica, de major o menor soleamiento) i de la bona colocació del colector (orientació, inclinament i absència d'elements que els done ombra); encara que la caixa està aïllada tèrmicament, té pèrdues cap a l'ambient exterior, pèrdues que aumenten quant més fret estiga l'aire ambiente i quant major siga la temperatura del caloportador (major diferència de temperatures en l'exterior) per lo que millora el rendiment quant menor siga la temperatura de treball. També, a major temperatura de la placa captadora, més energètica serà la seua radiació, i més transparència tindrà el vidre front a ella, disminuint per tant l'eficiència del colector.

Funcionament. El Colector funciona com ho faria un hivernàcul o estufes fredes, dels jardins botànics. Un hivernàcul consistix en un edifici tancat en acristalamiento, l'interior del qual es calfa perque el vidre té un efecte selector de la radiació; és el mateix principi que es pot experimentar en entrar en un coche aparcat al sol en estiu. La llum visible calfa la placa colectora que, a la seua volta, es convertix en emissora de radiació d'ona llarga. El vidre actua com a filtre per a certes llongituts d'ona de la llum solar: deixa passar fonamentalment la llum visible, i és poc transparent a la radiació infrarroja de major llongitut d'ona, per lo que, a pesar de les pèrdues per transmissió —el vidre és un bon conductor tèrmic—, el recint de la caixa i, per lo tant, el líquit que circula pels conductes, es calfen per damunt de la temperatura exterior.

• Colector pla no protegit: sistema més econòmic i de menor aïllament a l'aire que ho rodeja, utilisat essencialment per a climatisació de piscines en climes en temperatures ambiente propenques a la temperatura de la alberca (mija diürna de 10 graus centígrats cap a dalt). En este cas no dispon de vidre protector, per lo que no aprofita l'efecte hivernàcul, i es calfa simplement perque la radiació solar és millor absorbida per una superfície negra que una atra de color clar, açò li permet en climes càlits tindre una major eficiència per a calfar a baixes temperatures que els colectors encapsulados, per eixemple en el cas de les piscines (que s'utilisen a temperatures de 26 °C± 1 °C en el cas de competicions olímpiques).

Donada la simplicitat d'este tipo de colectors, existixen multitut de subvariantes tant en formes com en materials; conceptualment, una simple mànega enrollada i pintada de negre és, en essència, un colector solar pla no protegit no obstant el seu problema és que en anar-se calfant dins de la mànega, l'aigua deixa de guanyar la calor que aplega del sol. És dir, el primer metro és molt eficient pero el segon una miqueta menys i aixina successivament fins al punt en que ya està tan calent l'aigua que la calor que aplega del sol es pert cap a l'aire que és més fret que l'aigua precalentada provocant que els següents metros ya no hi haja guany de calor per part de l'aigua. En realitat un bon Colector nuet es caracterisa per tindre dos cabezales (tubos de diàmetro superior, ubicats en els extrems del colector) i un cos de multi-tubo (molts tubos de menor diàmetro en paralel) que funciona en l'eficiència dels primers metros de la mànega enrollada, en conectar colectors en paralel obtenim la mateixa eficiència en cada u d'ells i per lo tant una gran eficiència.

En molts casos es conseguirà millors eficiència que en un Colector Protegit perque en este la Coberta de Vidre reflectix la radiació Solar i segons estudis de laboratoris es pert al voltant del 21% de la calor solar solament per a travessar la coberta transparent per reflexió i absorció de la mateixa (quan esta coberta està bruta, esta perduda pot ser prou major). En climes Templats l'Eficiència d'estos equips nuets pot aplegar a valors propencs al 80% i necessitar-se una superfície més chicoteta de captació solar i de molt més baix cost.

També és important comentar és que l'aigua de les Piscines és molt corroent i destruïx els Colectors Metàlics protegits i no protegits, en canvi els Colectors Solars nuets de Plàstic tenen una vida útil molt més llarga i no presenten este problema de corrosió.

Colector de tubos de buit

Un colector solar de tubos de buit consistix en una série de tubos de vidre de doble paret; la cambra intermija està al buit. Existixen tres sistemes:

• Fluix directe: el decorregut circula pels tubos, com en els captadores plans.
• Fluix indirecte en heat pipe: la calor evapora un decorregut en el tubo, i est transmet la seua energia al condensarse en l'extrem. i pel tubo interior discorre el caloportador
• Fluix indirecte sense heat pipe La diferència en l'anterior és que és construït al 100 % en cristal de borosilicato, evitant l'utilisació de coure, per lo que abaratix encara més els seus costs, ademés eleva el rendiment un 30 % sobre els tubos de buit en Heat-Pipe.^{cita requerida}

Colectors d'alta temperatura

Archiu:Solar Array.jpg

Concentradors solars d'espill cilíndric-parabòlic.

• Concentrador solar: el decorregut es calfa a alta temperatura per mig d'espills parabòlics. Poden ser:
  • Sistemes llineals (disposició cilíndrica): el decorregut es calfa en recórrer una canonada situada en el foc de la paràbola
  • Sistemes puntuals (disposició esfèrica): en forma de paraboloide de revolució, utilisat per a concentrar més la radiació i obtindre aixina temperatures més altes quan l'infraestructura és de dimensions llimitades.

• Espills plans o lents Fresnel llineals, en idèntica funció que els concentradors solars llineals.

Colectors de molt alta temperatura

anomenada a voltes forn solar, són sistemes per a obtindre molt altes temperatures. Antigament es va fer en concentradors parabòlics fixos (forn solar de Odeillo) i actualment es fa en camps d'espills plans orientables que dirigixen el seu reflex i ho concentren en un únic punt situat en una torre, en la que es genera vapor d'aigua que sol servir per a produir electricitat.

Taula resumixen de tipos de colector

Moviment	Tipo de colector	Image	Tipo d'absorció	Ràtio de concentració	Camp indicatiu de temperatures de funcionament (°C)
Estacionario	Captador solar pla	Archiu:Flat-plate solar thermal collector, viewed from roof-level.png	Pla	1	30-80
Estacionario	Colector de tubo de buit	Archiu:Vakuumroehrenkollektor 01.jpg	Pla	1	50-200
Estacionario - Seguiment en un eix	Colector parabòlic compost	Archiu:Solar Array.jpg	Tubular	1-15	60-300
Seguiment en un eix	Reflector llineal de Fresnel	-	Tubular	10-40	60-250
Seguiment en un eix	Colector cilíndric	-	Tubular	10-40	60-300
Seguiment en un eix	Colector parabòlic	-	Tubular	10-40	60-400
Seguiment en dos eixos	Reflector de disc parabòlic	-	Puntual	600-2000	100-1500
Seguiment en dos eixos	Colector per camp de heliostatos	Archiu:Caps block 12 solar power tower 2.jpg	Puntual	300-1500	150-2000