292
Θερμική Ηλιακή Αφαλάτωση
5.3 ΗΛΙΑΚΟΙ ΣΥΛΛΕΚΤΕΣ
Οι ηλιακοί συλλέκτες είναι συσκευές που συλλέγουν την ηλιακή ενέργεια μετατρέποντας την ταυτόχρονα σε θερμική ενέργεια η οποία παραλαμβάνεται από κατάλληλα ρευστά και μεταφέρεται είτε για απ’ ευθείας χρήση ή αποθηκεύεται πριν την χρήση για παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Υπάρχουν διάφοροι τύποι συλλεκτών η χρήση των οποίων καθορίζεται από την απαιτούμενη θερμοκρασία του συστήματος αφαλάτωσης και την οικονομική διαθεσιμότητα τους. Συλλέκτες υψηλότερων θερμοκρασιών παράγουν ατμό υψηλής πίεσης που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ο εκλυόμενος απατμός που σχηματίζεται κατά την εκτόνωση της τουρμπίνας είναι κατάλληλος για θερμική τροφοδότηση των μονάδων αφαλάτωσης. Ανάλογα με την παρεχόμενη θερμοκρασία διακρίνονται σε χαμηλής, μέσης και υψηλής θερμοκρασίας μονάδες συλλογής της ηλιακής ακτινοβολίας. Για τους ηλιακούς συλλέκτες ιδιαίτερης σημασίας είναι το κόστος και η απόδοσή τους. Η απόδοση ενός συλλέκτη καθορίζεται ως το πηλίκο της ενεργού χρησιμο- ποιήσιμης θερμικής ενέργειας προς την ηλιακή ακτινοβολία που λαμβάνει ο αποδέκτης και συνήθως αυτά τα συστήματα έχουν χαμηλή απόδοση. Εκτός από τις απώλειες θερμότητας υπάρχουν πάντοτε και οπτικές απώλειες από το σύστημα λόγω υψηλών θερμοκρασιών. Ο παράγοντας μετατροπής ή οπτική απόδοση kο παρέχει την % ποσότητα των ηλιακών ακτινών που διαπερνούν το διαφανές κάλυμμα του συλλέκτη και την % ποσότητα η οποία απορροφάται στον απορροφητή. Δηλαδή ουσιαστικά παρέχει το γινόμενο του ρυθμού διαπερατότητας του καλύμματος επί τον ρυθμό απορροφητικότητας του απορροφητή. Οι θερμικές απώλειες, δίνονται από τον παράγοντα απωλειών qlos (Wm-2K-1) για την διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του απορροφητή και του περιβάλλοντος. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά τόσο μεγαλύτερες είναι οι απώλειες. Έχουν μελετηθεί πρακτικά σε σύνδεση με μονάδες αφαλάτωσης οι επόμενοι τύποι συλλεκτών.
5.3.1 Επίπεδοι ηλιακοί συλλέκτες
5.3.1.1 Ηλιακές λίμνες (ΗΛ), [Salt gradient solar ponds - SGSP] Είναι τεχνητές λίμνες και αποτελούν την απλούστερη εκδοχή ενός ηλιακού επίπεδου συλλέκτη. Αποτελούνται από τρεις αλλεπάλληλες στρώσεις νερού διαφορετικής συγκέντρωσης αλάτων. Στα συστήματα αφαλάτωσης δεν υπάρχει, γενικά ευρύτερη εφαρμογή. Οι μέγιστες θερμοκρασίες παροχής θερμότητας ανέρχονται στους 90 °C.
5.3.1.2 Επίπεδοι ηλιακοί συλλέκτες (ΕΗΣ), [Flat-Plate Collectors – FPC]
Αποτελούνται από ένα κιβώτιο που περιέχει στην βάση μια μαύρη απορροφητική πλάκα, Στο κάτω μέρος της επιφάνειάς της εφαρμόζονται σωλήνες ή κανάλια (Kalogirou, 2004;