Các cách phổ biến nhất để sử dụng năng lượng mặt trời để làm nóng nước là tạo ra các bộ thu năng lượng mặt trời bằng phẳng hoặc chân không. Tuy nhiên, vẫn có những phương pháp có hệ số hiệu quả khá cao giúp sử dụng năng lượng của mặt trời để làm nóng nước. Bài viết này sẽ xem xét một trong những phương pháp này, cụ thể là tạo ra một bộ tập trung năng lượng mặt trời để cung cấp nước nóng.
Để tạo ra một hệ thống sưởi ấm nước bằng cách sử dụng gương phản xạ mặt trời, tác giả cần các vật liệu sau:
1) món ăn vệ tinh parabol
2) phim gương
3) ống đồng
4) muối
5) sơn chịu nhiệt màu đen
6) sợi tinh thể mullite
Hãy xem xét những điều cơ bản của hệ thống và các giai đoạn tạo ra một bộ tập trung năng lượng mặt trời.
Ưu điểm chính của một hệ thống như vậy là năng suất cao hơn: gương phản xạ chất lượng cao tập trung mật độ ánh sáng mặt trời cao tại một điểm, cho phép bạn biến nước thành hơi nước trong vài giây.
Để chứng minh sức mạnh thị giác của các hệ thống như vậy, tôi khuyên bạn nên đọc tài liệu video sau:
Như trong video, một bộ tập trung năng lượng mặt trời nhỏ có thể đốt củi, nung chảy chì, nghĩa là nhiệt độ xảy ra tại điểm tập trung của ánh sáng mặt trời là khá cao.
Tuy nhiên, hệ thống này có một số nhược điểm mà bạn cần biết trước khi quyết định xây dựng một hệ thống như vậy.
Để gương phản xạ liên tục quay về phía mặt trời, cần phải lắp đặt các hệ thống theo dõi đặc biệt sẽ điều chỉnh gương phản xạ so với mặt trời suốt cả ngày. Những máy theo dõi này khá đắt tiền, và tiêu tốn khá nhiều năng lượng.
Hiệu quả của bộ tập trung phụ thuộc nhiều vào độ sạch của bề mặt phản chiếu, vì vậy gương đòi hỏi phải giữ sạch chúng.
Nếu những thiếu sót này không làm bạn sợ, thì để xây dựng bộ tập trung, bạn sẽ cần một đĩa vệ tinh parabol, và điều đó không đặc biệt quan trọng cho dù đó là lấy nét trực tiếp hay bù mô hình. Điều chính là parabola chính xác, sẽ tập trung tất cả các tia bắt được tại một điểm. Về nguyên tắc, bản thân bạn thậm chí có thể tạo ra một ngữ nghĩa của ăng ten từ các tấm bìa cứng, nhưng hiệu quả của một hệ thống như vậy phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của parabola.
Sau khi làm sạch bề mặt ăng-ten, tác giả tiến hành dán nó bằng một tấm gương. Tốt nhất là sử dụng màng kim loại có lớp dính để tạo bề mặt gương. Dán bề mặt bằng một bộ phim như vậy khá đơn giản theo nguyên tắc hình nền tự dính, nhưng bạn cũng có thể sử dụng các mảnh gương để tạo bề mặt phản chiếu trên ăng ten.
Vì đĩa vệ tinh có hình dạng cong, nên nó không hoàn toàn hợp lý để thử dán một đoạn phim. Do đó, trước khi dán, tác giả đã cắt phim thành những dải mỏng. Nhờ phương pháp này, có thể dán toàn bộ bề mặt ăng-ten khá đều và chất lượng.
Sau khi ăng-ten thu được một bề mặt gương, cần xác định điểm lấy nét, nó sẽ là nơi tập trung ánh sáng mặt trời phản xạ từ bề mặt của ăng-ten. Thông thường, điểm lấy nét ở ăng ten mặt trời nằm ngay trong khu vực của bộ chuyển đổi, nhưng nếu bạn tự chế tạo parabola, thì cách dễ nhất là xác định điểm lấy nét bằng phương pháp thử nghiệm. Cần phải lấy một miếng gỗ dán dày hơn và dần dần di chuyển nó ra khỏi trung tâm cho đến khi vết đen trên nó giảm xuống, ngay khi nó ở mức tối thiểu thì đây sẽ là điểm tập trung của các tia mặt trời. Điều chính cần nhớ là nhiệt tập trung ở nơi này, vì vậy bạn cần cẩn thận và đeo các thiết bị bảo vệ: găng tay da, mặt nạ hàn hoặc kính râm.
Tiếp theo, bạn cần làm một bộ trao đổi nhiệt sẽ báo cáo nhiệt độ với nước. Đối với điều này, tác giả đã sử dụng một ống đồng. Anh đâm muối vào đó, và bắt đầu quấn quanh ống thêm một chút nữa. Muối bên trong ống đồng là cần thiết để ống không bị xẹp trong quá trình cuộn dây.
Tác giả lưu ý rằng để sử dụng năng lượng tối đa từ mặt trời, bộ trao đổi nhiệt không gây hại khi sơn màu đen. Vì bộ trao đổi nhiệt sẽ trải qua nhiệt độ cao, nên cần phải sử dụng sơn chịu nhiệt để sơn.
Ngoài ra, để tăng hiệu quả, cần phải cách nhiệt tản nhiệt để nó không bị gió làm mát.
Dưới đây là sơ đồ của tản nhiệt cách nhiệt:
Sử dụng vật liệu chịu lửa để cách nhiệt tản nhiệt, vì nhiệt độ cao sẽ tập trung ở nơi này. Tác giả của bộ tập trung này đã sử dụng cho mục đích này một sợi tinh thể mullite, được sử dụng trong các lò gas và lò nung. Kính cũng nên được tôi luyện để không bị biến dạng từ nhiệt độ.
Tản nhiệt được chế tạo theo nguyên lý tản nhiệt làm mát bằng nước cho máy tính. Nó được sản xuất theo kích thước điểm của điểm lấy nét của hub.
Dưới đây là sơ đồ kết nối của bộ tập trung năng lượng mặt trời:
Tác giả cũng nhớ lại rằng các ống và bể cũng phải được cách nhiệt để tăng hiệu quả.