Konwersja energii promieniowania słonecznego z wykorzystaniem zwierciadeł parabolicznych

Wykorzystanie energii słonecznej jest obiecującym źródłem energii odnawialnej na pokrycie różnorodnych potrzeb energetycznych naszego społeczeństwa. Celem pracy będzie analiza możliwości konwersji energii słonecznej za pomocą zwierciadeł parabolicznych na energię cieplną niezbędną do zaspokojenia potrzeb w ciepłą wodę dla rodziny 4-osobowej. Niniejsze opracowanie przedstawia symulacje wykorzystania promieniowania słonecznego przy użyciu instalacji z koncentracją promieniowania. Paraboliczne zwierciadło kieruje skoncentrowaną wiązkę promieniowania słonecznego na rurę umieszczoną w ogniskowej zwierciadła, rura ta jest wypełniona wodą, która pod wpływem promieniowania słonecznego się ogrzewa. W artykule założono stałe wymiary zwierciadła i przekrój rury, natomiast symulację przeprowadzono dla różnych współczynników. Do obliczeń przyjęto, że współczynnik odbicia promieniowania słonecznego od zwierciadła r jest zmienny i przeprowadzono analizę jego wpływu na ilość ogrzanej cieczy. Współczynnik absorpcji promieniowania przez powierzchnię rury oznaczono przez a, współczynnik termicznej emisyjności powierzchni rury oznaczony e oraz przeprowadzono symulacje przy zmiennych jego wartościach na ilość ogrzanej cieczy. Z obliczeń i ich analizy wynika, że przy odpowiednio dobranych współczynnikach istnieje możliwość zaspokojenia potrzeb 4-osobowej rodziny w ciepłą wodę, przy użyciu zaproponowanej instalacji w warunkach Polski.

The use of solar energy is a promising source of renewable energy to cover the energy needs of our society. The aim of the study will be to analyze the possibility of converting solar energy using parabolic reflectors to the heat energy needed to meet the needs for hot water of a family of 4-people. This study presents simulations of the use of solar radiation using radiant concentration systems. The parabolic mirror directs the concentrated beam of sunlight onto a tube located in the focal plane, which is filled with water that heats up under the influence of solar radiation. This article assumes constant mirror geometry and tube cross section, while the simulation is performed for different coefficients. For calculations it was assumed that the reflection coefficient of sunlight from the mirror r is variable and an analysis of its effect on the amount of heated liquid was made. The radiation absorption coefficient across the tube surface was determined by a, the thermal surface emissivity coefficient was determined as e and the simulations were performed at variable values for the amount of heated liquid. The calculations and their analysis show that it is possible to meet the needs for warm water of a 4-person family in Poland using appropriately chosen coefficients of the proposed installation.