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Os coletores solares são dispositivos que capturam o calor do sol para realizar tarefas, em oposição aos painéis fotovoltaicos que usam a luz do sol. Um uso comum para um coletor solar é fornecer água quente residencial, mas eles também podem fornecer ar quente para aquecimento doméstico ou até materiais de superaquecimento para geração de eletricidade. Embora existam muitos projetos diferentes de coletores solares, eles se enquadram em três grandes categorias.
Coletores de placa plana
Um coletor solar de placa plana representa o tipo mais simples, composto por uma caixa retangular com uma tampa de vidro e uma camada inferior absorvente de calor. A luz solar passa através do vidro, aquecendo o interior e uma série de canos ou dutos permite que a água ou o ar flua através da unidade e absorva o calor ambiente. Os coletores de chapa plana sem vidro deixam de fora o vidro e a caixa selada e simplesmente confiam no calor do sol, aquecendo os próprios tubos. Outra variação inclui um tanque de água montado no telhado pintado para absorver o calor solar. Esses tipos de coletores são mais adequados para climas quentes, pois mesmo a versão em caixa selada permitirá que o calor coletado escape rapidamente para o ar frio.
Coletores evacuados de tubos
Para climas mais frios ou aplicações que exigem temperaturas mais altas da água, um sistema de tubo evacuado oferece melhor isolamento. Nestes coletores, cada tubo passa por um tubo de vidro selado sem ar no interior. Isso permite que o tubo funcione como uma garrafa térmica, minimizando a transferência de calor do tubo aquecido interno para o ambiente externo. Os coletores de tubos evacuados podem manter a temperatura da água acima de 50 graus Celsius (122 graus Fahrenheit) acima da temperatura ambiente.
Concentradores solares
Se você precisa de um sistema que possa fornecer água muito quente de forma consistente, um concentrador solar é sua melhor aposta. Os concentradores usam espelhos para refletir e concentrar a energia do sol nos canos de água, aumentando bastante a temperatura da água. Como os espelhos nos concentradores solares se curvam para focalizar os raios do sol, eles funcionam melhor quando apontados diretamente para o sol, e geralmente incluem sistemas de rastreamento para seguir o sol pelo céu para obter a máxima exposição. Os concentradores solares são comuns em usinas de energia solar em larga escala, que contêm grandes campos de espelhos em forma de vale que aquecem uma rede de tubulações de água para criar vapor. Esse vapor aciona uma turbina, criando eletricidade.
Torres solares
Uma variação do design do concentrador solar é a torre solar. Em vez de um campo de concentradores cada um aquecendo uma seção de uma rede de tubulações de água, um sistema de torre solar usa um campo de espelhos, todos concentrando sua energia em uma única torre central. Isso eleva a temperatura no ponto de foco tão alto que, em vez de água, a torre pode conter matéria sólida, como o sal, que se torna fundido sob o calor intenso. Os canos de água passam pela estrutura, absorvendo o calor da substância derretida, e o vapor fornecido aciona uma turbina para gerar eletricidade. Os sistemas de sal fundido têm uma vantagem significativa sobre os concentradores solares tradicionais, porque o sal permanece quente o suficiente para criar vapor muito tempo depois que o sol se põe. Isso pode permitir que uma usina solar crie eletricidade 24 horas por dia, em vez de adormecer à noite.