Фокусирующие коллекторы (концентраторы радиации).

Эти коллекторы имеют вогнутую поверхность. Типичный пример таких коллекторов показан на рис. 39. Они концентрируют солнечные лучи зеркалами или эффективными линзами. Температура от 200° С до 500° С может быть получена путем слабой концентрации (1 : 10). При более высокой концентрации лучей может быть достигнута до 4000 °С.

В тяжелой индустрии или в исследовательских работах солнечные концентраторы составляют часть солнечных топок или солнечных силовых станций.

Солнечная топка в Одейло-фон-Ромё (Французкие Пиренеи) имеет систему параболических зеркал 40 м высоты и 54 м ширины (фокусная длина 18,4 м). При этом достигается =4000° С (максимальная термическая мощность установки 1000 кВт), которая используется для экспериментов по плавке.

Большие концентраторы радиации построены также в США, Японии, Австрии, Алжире, Греции, Советском Союзе и других странах.

Концентрирующие коллекторы, или, как их называют, зеркальные коллекторы, должны находиться под постоянным контролем. Они очень чувствительны к загрязнению пылью и мусором, которые снижают их оптические качества. Зеркала можно защитить от воздействия погодных условий стеклянным покрытием, но стекло в отличие от поверхностных коллекторов должно часто очищаться, чтобы не ослабить прямую радиацию добавочным рассеиванием.

Радиационные концентраторы обычно используют только прямую радиацию. Но исследования последних лет показывают, что, несмотря на это свойство, такие коллекторы могут использоваться в среднеевропейских климатических условиях для бытовых целей.

Солнечные коллекторы, построенные научно-исследовательской лабораторией фирмы «Филипс GmBH», снабжены тепловым отражающим фильтром с окисью индия (Sr₂O₃), который имеет
трансмиссию для солнечного света Т=85% и отражатель для тепловой радиации R —90%. Коллектор обладает поглощающей способностью солнечной радиации, равной 95%. Некоторые показатели, характерные для коллектора фирмы «Филипс» с дополнительным покрытием, приводятся в табл. 8. Эти показатели были получены экспериментально при нагреве воды в летних условиях.

ТАБЛИЦА 8 ПОКАЗАТЕЛИ КОЛЛЕКТОРОВ ФИРМЫ ФИЛИПС
Погодные условия ------------- Общая радиация, Вт/м ---- кпд, %
Безоблачное небо, ясно ---------- 800 ------------------- 61
Слабая облачность, туман ------- 600 -------------------- 58
Средняя облачность ---------------- 300 -------------------- 45
Сплошная облачность -------------- 150 -------------------- 20

Фирма «Лайби, Нойеншвандер и К°» (Берн, Швейцария) также выпускает фокусирующие солнечные коллекторы, которые состоят из многочисленных параболических зеркал. Прямая радиация, поглощаемая зеркалами, концентрируется в трубе, направленной по фокусирующим линиям, проходя через которую поток жидкости нагревается. Для избежания тепловых потерь при передаче концентрируемая энергия должна попадать непосредственно внутрь трубы, которая для этой цели делается прозрачной. Внутри нее имеется черный поглотитель, который передает полученную энергию на нагревательные средства с помощью конвекции.

В Великобритании компания «Силовые системы» использует параболические фокусирующие солнечные коллекторы, в которых цилиндрические параболические рефлекторы вращаются вокруг трубы по фокусирующим направлениям, следующим за солнцем. Труба с циркулирующей жидкостью зачернена для поглощения радиации и покрыта концентрической стеклянной трубой для уменьшения тепловых потерь.

Дальнейшая эксплуатация покажет, какой тип коллектора наиболее экономичен.