المركزات الشمسية واستخداماتها المنزلية

م. د. جابر عمر دحلوس
كلية التربية للعلوم الصرفة- قسم الفيزياء

تعتبر المركزات الشمسية احد انواع الاجهزة التي تستخدم الاشعاع الشمسي وتحوله الى طاقة حرارية ومن ثم الى طاقة كهربائية لانتاج الطاقة الكهربائية.
يمكن تصنيف المركزات الشمسية الحرارية الى ثلاثة انواع مركزات واطئة الحرارة ومركزات متوسطة الحرارة ومركزات عالية الحرارة ولكل نوع من هذه الانواع الثلاثة استخدامات معينة .
غالبا ما تكون مشاريع الطاقة الشمسية كبيرة او صغيرة مبنية على تقنية تحويل الطاقة الشمسية الى طاقة كهروضوئية والتي تعمل على مبدا تحويل ابلضوء الى كهرباء مباشرة.
لكن بالنسبة لتقنية المركزات الشمسية فان مبدا عملها يختلف نوعا ما عن الخلايا الشمسية اذ يتم تحويل الطاقة الشمسية الى طاقة حرارية او كهربائية بشكل غير مباشر وتدعى هذه التقنية بالطاقة الشمسية المركزة solar power concentrator(CSP) .
تتالف منظومة المركزات الشمسية (SCS)من :-
1- المركز الشمسي :- عبارة عن شكل قطع مكافئ ناقص على كل دش (Dish) او على شكل حوضي (Traff)
لغرض تركيز الاشعاع الشمسي الساقط على نقطة صغيرة تسمى (البؤرة) ويجب ان يطلى السطح الداخلي للمركز بواسطة المرايا او اي عاكس اخر له معامل انعكاسية عالي.
2-المستقبل الحراري(Thermal Receiver)
قد يكون المستقبل الحراري على شكل اسطواني او مخروطي امركز الشمسي على شكل دش (Dish)
بينما يكون شكل المستقبل الحراري انبوبي اذا كان شكل المركز الشمسي (حوضي).
ويتألف المستقبل الحراري من انابيب نحاسية ملتفة على شكل حلقات متحدة المركز تكون في واجهة المستقبل يمر في هذة الحلقات الانبوبية سائل مثل الماء او الزيت لغرض نقل الحرارة المنعكسة من المركز الى واجهة المستقبل الحراري الذي يغلف بغلاف عازل حراري يحيط بالمستقبل الحراري لتقليل الفقدان الحراري نتيجة مرور الرياح اما واجهة المستقبل الحراري.
3- الخزان الحراري (Storage Tank) :-
عندما يكتسب السائل الحرارة من المستقبل الحراري نتيجة سقوط الاشعاع الشمسي المنعكس من المركز الشمسي على الحلقات الانبوبية في واجهة المستقبل فان السائل الذي يدور يتم تسخينه بدرجات حرارة عالية قد تصل الى 400 مئوي اعتمادا على كمية الاشعاع الشمسي الساقط وعلى قطر المركز الشمسي.
يوجد في الخزان الحراري مبادل حراري(heat exchanger) لغرض نقل الحرارة من السائل المدور الى الماء المخزون في الخزان ويتم تسخين الماء تدريجيا بمرور الوقت وبالتالي يمكن استخدام هذا الخزان الحراري في الاستخدامات المنزلية والحصول على مياه ساخنة بالإضافة الى الاستخدامات الاخرى كالمشعات الحرارية لغرض تدفئة المنازل في فصل الشتاء. ويمكن ان يستخدم هذه الطاقة الحرارية في الطباخات الشمسية داخل المنازل.

                                      (ج) مركز شمسي نوع حوضي

Refrencess
1.Aldo Seinfeld and Robert palumbo, ”Encyclopedia of physical science &Technology,vol15,pp.237-256,2001”
2.Baum W.A and strong J.D., “Basic optical Considerations in the choice of a design for solar furnace” solar energy ;Vol.2(314)P.37-45,(1958)
3.Budihardjo,G.L.Morrisonard and M.Behnia”Performance of a water-in-Glass Evacuated Tube solar Water Heater”, proceedings of solar 2002-Australian and new Zealand solar Energy society.
4-C.Alexandru,M.comsit,”The energy balance of the photovoltaic tracking systems using virtual prototyping platform”, IEEE 5th international conference on European,6 pages,(2008).
5.Carlos Candera, Luis Saravia “Multiple use Communal Solar Cookers”P.218(2004).
6.C.Christopher,Newton.Thesis,”Aconcentrated solar thermal Energy system “the Florida state university, college of engineering,2007.
7-David L.King, ”Photovoltaic Module and Array performance Characterization Methods for ALL system operating Conditions”, MSO 752,Albuquerque,NM 87185,P.1-22,New York,1997.
8.Delfina M.Cervantes,PHD thesis, “Silicon heterojunction Solar Cells obtained by Hot-Wire CVD”, University of Politecnica, Department of Electronic Enginering,Barcelona,2008.
9.Deepak Gadhia and Shirin Gadhia “Parabolic Solar Concentrators’ for cooking, food processing and other Applications” Gadhia solar Energy systems(2002).