Parabolični kolektor

Parabolični kolektor na jezert Harper u Kaliforniji

Parabolični kolektor ili PTC (engl. Parabolic Trough Collector) je tip solarnog kolektora koji se koristi kod solarnih termoelektrana. Konstruisan je kao parabolično ogledalo, najčešće prevučeno srebrom ili poliranim aluminijumom, u čijem se žarištu nalazi Devarova cev ili vakuumirano staklo, čime je moguće sprečiti toplotne gubitke kondukcijom i konvekcijom. Sunčeva svetlost se odbija od paraboloidnih ogledala, nakon čega se koncentriše u žarištu i radno sredstvo (sintetičko ulje, rastopljena so ili para pod pritiskom) unutar vakuumirane staklene cevi greje i do 400 °C.

Iako su parabole kolektori namenjeni pre svega proizvodnji električne energije, uspešno se koriste i za:

• pripremu tople vode,
• zagrevanje i hlađenje objekata,
• postupak desalinizacije,
• industrijske postupke (proizvodnja pare, sterilizacija, pasterizacija, kao i ostale postupke u metalskoj i hemijskoj industriji)

Prosečna vrednost stepena toplotnog iskorišćenja, kod ovog tipa sunčevih elektrana, je oko 15%. Tokom letnjih meseci, kada su i vrednosti insolacije najveće, stepen iskorišćenja iznosi 24% (maksimalno 30%).

Način rada

Parabolični kolektor se sastoji od uzdužnog paraboloidni reflektora (dužine nekoliko stotina metara), koji fokusira direktnu komponentu Sunčevog zračenja, na žižnu liniju, u kojoj je postavljen valjkasti apsorber. Apsorber se sastoji od metalne cevi, smeštene u staklenom valjku, između kojih se nalazi vakuumski međuprostor, koji je tako konstruisan zbog smanjenja toplotnih gubitaka na višim temperaturama. Stakleni valjak sprečava prodiranje prašine i stranih tela u apsorber. Kroz metalnu cev apsorbera struji radni fluid (sintetičko ulje, rastopljena so ili para pod pritiskom). Površina apsorbera je zaštićena selektivnim premazom, antirefleksnim premazom koji filtrira infracrveno zračenje, te propušta svetlost iz vidljivog dela spektra.

Koncentracioni odnos kolektora

Konkavne površine reflektora su najčešće zaštićene od spoljnih uticaja reflektujućim, aluminijumskim premazom ili posrebrenim akrilom, debljine 4 do 5 mm, čime je postignuto da se 98% Sunčevog zračenja odbija prema žižnoj liniji kolektora. Koncentracioni odnos kolektora c se može izraziti jednačinom: c = A_p / A_a

gde je: A_p - površina prikupljanja Sunčevog zračenja (m2) i A_a - površina apsorpcije (m2)

Za razliku od ravnih sunčevih kolektora (kod kojih je uvek c = 1), kod sistema sa sunčevom koncentrisanom snagom, ovaj odnos može iznositi i više desetina hiljada, sa maksimalnom teoretskom vrednošću 45000. Izborom odgovarajućeg koncentracionog odnosa, moguće je postići željenu temperaturu u sistemu, što predstavlja najveću prednost sistema sa koncentrisanjem Sunčevog zračenja u odnosu na ravne solarne kolektore.

Koncentracioni odnos sistema sa paraboličnim kolektorima iznosi 20-100, a radne temperature u sistemu dostižu 400 °C. Da bi se dostigle navedene vrednosti koncentracionog odnosa, kolektori stalno prate kretanje Sunca tokom dana, čime se osigurava neprestano fokusiranje Sunčevih zraka na linearni apsorber.

Sistem za praćenje položaja Sunca

Kako se tokom dana položaj Sunca na nebu menja, tako se stalno menja i najpovoljniji ugao pod kojim Sunčevi zraci padaju na površinu reflektora. Usled toga, neophodno je ugraditi sisteme za praćenje položaja Sunca, kako bi se dobio što veći stepen iskorišćenja konverzije dozračene Sunčeve energije, iako ovi sistemi predstavljaju najveći činilac u vrlo visokim cenama sunčevih termoelektrana. Stalno praćenje kretanja Sunca se ostvaruje pomoću: mehaničkog, ili elektronskog (električnog) sistema za praćenje Sunca.

O intenzitetu kretanja kolektora dovoljno govori podatak da je zahtevana tačnost praćenja kretanja Sunca u granicama dela stepena ugla. Sistem koncentričnih paraboličnih sunčevih kolektora, sastoji se od velikog broja paralelnih, uzdužnih, paraboličnih reflektora, postavljenih najčešće, uzdužnom osi po liniji sever - jug, koji čine sunčevo polje, koje zahteva značajan prostor za ugradnju. Bez obzira na ogromnu površinu koju zauzima sunčevo polje, ovi visoko-precizni optički uređaji su postavljeni sa milimetarskom preciznošću.