Η ηλιακή ενέργεια δεν είναι η μορφή της ενέργειας την οποία ανακαλύπτει σήμερα ο άνθρωπος, διότι του ήταν γνωστή από τούς παλιούς χρόνους τού Αρχιμήδη και των Ολυμπιακών αγώνων, όπου ο μεν Αρχιμήδης είχε κάψει με τούς καθρέπτες του το Ρωμαϊκό στόλο στο λιμάνι των Συρακουσών, οι δε Έλληνες χρησιμοποιώντας κοίλα κάτοπτρα άναβαν την Ολυμπιακή φλόγα.

Σήμερα κάτω από τις δραματικές διαστάσεις πού παίρνει η παγκόσμια ενεργειακή κρίση, ο άνθρωπος στρέφεται με δέος προς την ατομική ενέργεια και με συγκρατημένη αισιοδοξία προς την ηλιακή ενέργεια.

Από τις εκτεταμένες μελέτες των ηλιακών επιστημόνων έχει διαπιστωθεί ότι το μέγεθος τής ηλιακής ενέργειας, το οποίο πέφτει πάνω στη γη, επαρκεί για την κάλυψη των αναγκών τής ανθρωπότητας για πολλά δισεκατομμύρια χρόνια.

Oι μέθοδοι με τις οποίες μπορούμε να εκμεταλλευτούμε την ηλιακή ενέργεια είναι οι εξής:

• Η θερμική μέθοδος.

• Η φωτοβολταϊκή μέθοδος.

• Η φωτοσυνθετική μέθοδος.

Από τις τρεις αυτές η πρώτη εφαρμόζεται εδώ και χρόνια, η δεύτερη εφαρμόζεται στους δορυφόρους, αλλά τα τελευταία χρόνια και σε επίγειες εγκαταστάσεις, και η τρίτη βρίσκεται ακόμα στο στάδιο της ερευνάς.
Η κυριότερη εφαρμογή της ηλιακής ενέργειας είναι η παραγωγή ζεστού νερού με την βοήθεια των συλλεκτών. Το ζεστό νερό μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε για οικιακή χρήση, σε μηχανήματα απορρόφησης, για την κεντρική θέρμανση κτιρίων και όπου αλλού μπορούμε να χρειαστούμε ζεστό νερό με παράλληλη εξοικονόμηση ενέργειας.

Έχουμε δυο είδη συλλεκτών τους επίπεδους και τους συγκεντρωτικούς.

Επίπεδος συλλέκτης

Ο επίπεδος συλλέκτης έχει επιφάνεια συλλογής εντελώς επίπεδη. Ο συλλέκτης αυτός είναι ακίνητος και συλλέγει την μέγιστη ακτινοβολία του ήλιου όταν τον έχει ακριβώς απέναντι του. Όλες τις άλλες φορές βλέπει τον ήλιο υπό γωνία και η ενεργή επιφάνεια είναι μικρότερη από την ολική με αποτέλεσμα το χάσιμο ενέργειας.

Το κύριο μέρος του επίπεδου ηλιακού συλλέκτη είναι ο ‘απορροφητήρας’.

Ο απορροφητήρας είναι μία επίπεδη μεταλλική σκούρου χρώματος επιφάνεια πάνω στην οποία προσπίπτει η ηλιακή ενέργεια.. Πάνω στον απορροφητήρα ή μέσα στην επιφάνεια του έχουν τοποθετηθεί σωλήνες στους οποίους κυκλοφορεί κάποιο ρευστό.(νερό, αέρας ή λάδι) το οποίο θερμαίνεται από την απορροφούμενη από τον απορροφητήρα ηλιακή ακτινοβολία.

Το θερμό ρευστό (νερό ή αέρας) του απορροφητήρα μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας ή ακόμα μπορεί να θερμαίνει άλλο ρευστό με τη βοήθεια εναλλάκτη θερμότητας (σερπαντίνας).
Οι απορροφητήρες γίνονται από μέταλλο (χαλκό, χάλυβα, αλουμίνιο, επιψευδαργυρομένο χάλυβα κ.λ.π)αλλά ακόμα μπορεί να είναι και γυάλινοι ή πλαστικοί.

Ο απορροφητήρας τοποθετείται μέσα στο κάλυμμα του συλλέκτη που είναι ένα πεπλατυσμένο ορθογώνιο κουτί κατασκευασμένο από αλουμίνιο ή επιψευδαργυρομένο χάλυβα.

Από την πλευρά που είναι στραμμένη στον ήλιο το κάλυμμα φέρει ένα ή και περισσότερα τζάμια για να προστατεύεται ο απορροφητήρας από τις καιρικές καταπονήσεις, τη σκόνη και να δημιουργούνται καλύτερες συνθήκες απορρόφησης της θερμότητας. Η ηλιακή ακτινοβολία περνά από το τζάμι και προσπίπτει πάνω στον απορροφητήρα, όπου ένα μεγάλο μέρος από τη θερμότητα αυτή απορροφάται και παραλαμβάνεται από το νερό του απορροφητήρα ενώ ένα άλλο μέρος ακτινοβολείται από τον απορροφητήρα στο τζάμι και αντίστροφα, ή μεταδίδεται με τον αέρα του συλλέκτη στο τζάμι με μεταφορά. Γενικά δημιουργούνται οι συνθήκες του γνωστού φαινόμενου του “θερμοκηπίου”.

Για τον περιορισμό των θερμικών απωλειών τοποθετείται και μόνωση στο πίσω μέρος του απορροφητήρα. Συνήθως αυτή είναι ορυκτοβάμβακας, υαλοβάμβακας, πολυουρεθάνη, πολυστέριο κ.λ.π. Η πολυουρεθάνη χρησιμοποιείται με επιφύλαξη γιατί αποσυντίθεται.

Επίσης σημαντικός παράγοντας για τον περιορισμό των θερμικών απωλειών είναι η στεγανότητα του κελύφους. Αυτή επιτυγχάνεται με παρεμβύσματα ή με ειδικούς στόκους.

Συγκεντρωτικοί συλλέκτες

Στο κάτω μέρος των διάφανων σωλήνων κενού έχει τοποθετηθεί ανακλαστική κατοπτρική επιφάνεια. Έτσι σε αυτή την επιφάνεια που είναι σχετικά μικρότερη έχουμε αφ’ ενός περισσότερη προσπίπτουσα ακτινοβολία αλλά και μικρότερες απώλειες προς το περιβάλλον. Αυτό είναι και το πλεονέκτημά τους.

Το μειονέκτημά τους όμώς είναι ότι συγκεντρώνουν μόνο την άμεση ακτινοβολία και όχι τη διάχυτη. Επίσης χρειάζονται πολύπλοκοι μηχανισμοί που ανεβάζουν το κόστος.

Του Η. Σταθάκου - πτυχ. Μηχανολόγου Μηχανικού - Τμήμα Πωλήσεων της ΥΔΡΟΜΕΤΑΛ ΑΕΒΕ