التدفئة مع الشمس
ويستخدم الناس الطاقة الشمسية في العديد من الأغراض، بما في ذلك تسخين المياه والهواء والديكورات الداخلية للمباني، فضلاً عن توليد الكهرباء. هناك نوعان عامان من أنظمة التدفئة الشمسية: السلبي والنشط.
تحدث التدفئة الشمسية السلبية عندما يسطع ضوء الشمس من خلال نوافذ المبنى، مما يؤدي إلى تدفئة المناطق الداخلية. عادةً ما تحتوي تصميمات المباني المُحسّنة للتدفئة الشمسية السلبية (في نصف الكرة الشمالي) على نوافذ مواجهة للجنوب تسمح لأشعة الشمس بضرب الجدران أو الأرضيات داخل المبنى حيث تمتص طاقة الشمس. تمتص مواد البناء طاقة الشمس وتقوم بتسخين الجزء الداخلي للمبنى من خلال الإشعاع الطبيعي والحمل الحراري. في الصيف، تمنع أفاريز النوافذ أو مظلاتها ضوء الشمس من الدخول إلى النوافذ، مما يحافظ على برودة المبنى.
تقوم أنظمة التسخين بالطاقة الشمسية النشطة بنقل السائل الساخن (الهواء أو السائل) إلى داخل المبنى أو إلى نظام تخزين حراري، مما يؤدي إلى إطلاق الحرارة عند الحاجة. تقوم المراوح أو المضخات بتحريك السائل عبر المجمعات لتسخينه، ثم إلى المبنى أو نظام التخزين الحراري، ثم يعود مرة أخرى إلى المجمعات ليتم إعادة تسخينه. عادةً ما تحتوي أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية النشطة على خزان يقوم بتخزين المياه التي يتم تسخينها بالطاقة الشمسية.
مجمعات الطاقة الشمسية المركزة وغير المركزة
مجمعات الطاقة الشمسية غير المركزة
عادةً ما تحتوي أنظمة الطاقة الشمسية التي تقوم بتسخين الماء أو الهواء في المباني على مجمعات غير مركزة، مما يعني أن المنطقة التي تعترض الإشعاع الشمسي هي نفس المنطقة التي تمتص الطاقة الشمسية. المجمعات المسطحة هي النوع الأكثر شيوعًا من المجمعات غير المركزة المستخدمة لتسخين المياه والمساحة في المباني وتستخدم عندما تكون درجات الحرارة أقل من 200 درجة فهرنهايت كافية.
تحتوي مجمعات الطاقة الشمسية المسطحة عادةً على ثلاثة مكونات رئيسية:
صفائح معدنية مسطحة تعترض وتمتص الطاقة الشمسية
غطاء شفاف يسمح للطاقة الشمسية بالمرور عبر الغطاء وتقليل فقدان الحرارة إلى الممتص
طبقة عازلة على الجزء الخلفي من الماص لتقليل فقدان الحرارة
تقوم مجمعات الماء الساخن بالطاقة الشمسية بتوصيل الأنابيب المعدنية بجهاز الامتصاص. يتم ضخ سائل نقل الحرارة عبر أنابيب الامتصاص لإزالة الحرارة من جهاز الامتصاص ونقل الحرارة إلى الماء في خزان التخزين. عادةً ما تحتوي أنظمة الطاقة الشمسية المستخدمة لتسخين مياه حوض السباحة على مجمعات مسطحة ليس لها غطاء أو عزل على جهاز الامتصاص، مع تدوير مياه المسبح من خلال المجمع والعودة إلى حوض السباحة.
تستخدم أنظمة تسخين الهواء بالطاقة الشمسية مراوح لتحريك الهواء عبر المجمعات المسطحة إلى داخل المبنى.
تركيز مجمعات الطاقة الشمسية
تقوم المجمعات المركزة باعتراض الإشعاع الشمسي على مساحة أكبر من منطقة الامتصاص، وأحيانًا أكبر بمئات المرات. تعمل المجمعات العاكسة للغاية على تركيز أو تركيز طاقة الشمس على جهاز الامتصاص. غالبًا ما يتم نقل المجمعات على مدار اليوم للحفاظ على تركيز عالٍ على جهاز الامتصاص. تستخدم محطات الطاقة الحرارية الشمسية أنظمة تجميع الطاقة الشمسية المركزة لأنها يمكن أن تنتج الحرارة العالية الحرارة اللازمة لتوليد الكهرباء.
