Coletores solares, também chamados coletores solares térmicos, são projetados para coletar o calor da luz solar. Esta tecnologia é normalmente utilizada para aquecimento de água, embora por vezes para aquecimento de ar ou para cozinhar, e em algumas aplicações para geração de energia. Este artigo oferece orientação na escolha do coletor certo para suas necessidades e analisa algumas das principais opções disponíveis no mercado atualmente.
Conteúdo
– O crescimento do mercado coletor solar
Uma introdução aos coletores solares
Coletores solares de placa plana
Coletores solares de tubo evacuado
Outros tipos de coletores solares
Considerações finais
– O crescimento do mercado coletor solar
O mercado de colectores solares térmicos está a apresentar um crescimento saudável ao longo do período até 2031, em grande parte devido a uma procura crescente por fontes de energia alternativas e ao aumento do preço do fornecimento do fornecedor de energia da rede nacional. O abastecimento de água quente é para muitos uma necessidade, especialmente em países de clima frio, enquanto o aquecimento de piscinas é uma opção prática e económica para o mercado de luxo.
Entre 2022 e 2031, a taxa composta de crescimento anual (CAGR) é projetado em 5.1% a partir de um Valor 2021 de US$ 21.5 bilhões para uma Valor 2031 de US$ 35.3 bilhões.
Quando esse crescimento é discriminado por tipo de coletor solar, o mesma pesquisa mostra que a tecnologia de tubo evacuado excederá o crescimento dos coletores de placa plana, com outras tecnologias de coletores de água não esmaltados e coletores de ar tendo uma participação menor e um crescimento menor.
A participação no mercado primário é impulsionada pelo uso residencial, seguido pelo uso comercial e industrial. Espera-se que a Ásia-Pacífico registe a maior procura, especialmente a China e a Índia, devido ao rápido crescimento das suas populações, à elevada procura de energia e ao apoio governamental aos sistemas de energias renováveis.
Uma introdução aos coletores solares
Os coletores solares são projetados para capturar o calor dos raios solares e transferi-lo da maneira mais eficiente possível para uma aplicação de aquecimento. São mais frequentemente utilizados para aquecimento de água, para fornecer água quente a uma casa ou para aquecer uma piscina. Dentro de sistemas residenciais de aquecimento de água, a água aquecida do coletor solar é transferida e armazenada no aquecedor de água principal para complementar o sistema de aquecimento de água da casa. Em países com fornecimento de energia inconsistente, a casa ainda pode produzir água quente durante o dia e pode complementar o aquecimento da água quando a rede elétrica principal estiver disponível.
Existem dois tipos principais:
- Coletores de placa plana que contêm uma série de tubos cheios de água para aquecer diretamente a água utilizável ou para coletar e transferir calor.
- Coletores de tubo evacuado que utilizam um meio coletor de calor, mantido dentro de um tubo de vidro cheio de vácuo para melhorar a condutividade térmica e reduzir a perda de calor.
Algumas considerações simples de seleção são:
- Os coletores de tubos evacuados são considerados os melhores sistemas para climas mais frios, devido à sua eficiente captura de calor. Coletores de placas planas são uma escolha mais comum para climas tropicais e subtropicais.
- Os coletores solares de tubo evacuado aquecem a água rapidamente, até cerca de 200 graus Fahrenheit, enquanto os coletores de placa plana aquecem mais lentamente, até um máximo ou cerca de 140 graus Fahrenheit.
- Os coletores de placas planas são geralmente mais baratos que os coletores de tubos evacuados, embora o custo adicional possa ser compensado por uma maior eficiência na geração de calor.
A eficiência de diferentes coletores solares é geralmente medida com modelos matemáticos que utilizam uma série de fatores, incluindo a área de superfície, temperatura ambiente e vários outros fatores, como a refletividade. No entanto, os factores primários podem ser resumidos como a quantidade de absorção de calor, dada a energia solar disponível, para dar uma percentagem de eficiência. Uma faixa de 60% a 80% é desejável.
Esses números não estão prontamente disponíveis aos vendedores, mas o comprador pode solicitar as informações. Outros fatores de seleção serão baseados na aplicação desejada, localização/posição do coletor e condições típicas de luz solar. O usuário precisará medir o espaço disponível para decidir o tamanho e quantas unidades podem ser instaladas.
Observe que os coletores solares diferem dos painéis de células solares ou painéis solares fotovoltaicos, que usam um conjunto de células fotovoltaicas (PV) que excitam elétrons. Esses elétrons excitados são então passados através de um circuito para gerar corrente contínua que pode ser usada diretamente para alimentar dispositivos ou ser armazenada em baterias para uso posterior.
Coletores solares de placa plana
Os coletores solares de placa plana são uma escolha muito comum para coletores solares térmicos, pois sua tela plana pode ser instalada em telhados inclinados sem criar um perfil irregular.
Os coletores de placa plana consistem em:
- Painel plano com placa absorvedora frontal, de cor escura para melhor absorção de calor.
- Uma capa protetora transparente que permite que a luz solar seja filtrada até a placa absorvedora. Geralmente não são refletivos e podem incorporar materiais especializados, como vidro temperado de cal sodada.
- Um sistema de circulação de tubos de cobre que permite que um fluido circule através do painel para remover e absorver o calor da placa. Em climas quentes, este fluido é geralmente água, enquanto em climas frios pode ser uma mistura anticongelante. Se for usado um fluido anticongelante em vez de água, o calor coletado é transferido para o tanque de água quente para aquecer a água.
- Isolamento ao redor do painel para reduzir qualquer perda de calor.
Coletores solares de tubo evacuado
Coletores solares de tubo evacuado são os tipos mais populares de coletores solares térmicos em todo o mundo. Esses coletores utilizam tubos de vidro dispostos paralelamente, com duas camadas de tubo de vidro, uma dentro da outra. É criado um vácuo entre os dois tubos de vidro, o que reduz a perda de calor. Dentro do tubo interno há um meio absorvente que captura o calor para ser transferido para o sistema de água.
Os sistemas de tubos evacuados são altamente eficientes na absorção e retenção de calor da energia solar e geralmente mais eficientes que os coletores de placa plana.
Outros tipos de coletores solares
Coletores solares térmicos parabólicos
Coletores parabólicos são coletores solares térmicos que utilizam um espelho de metal polido disposto em forma de calha ou abaulada para focar os raios solares diretamente em um ponto a ser aquecido.
Coletores solares de calha parabólica são curvados ao longo de um plano para concentrar a energia solar em um tubo que corre ao longo do centro da calha. O fluido dentro do tubo é aquecido pelos raios focalizados e então canalizado para ser usado como fonte de calor. No exemplo acima, o vendedor cobra por metro quadrado, entre US$ 3 por m² e US$ 6 por m², dependendo da quantidade encomendada.
As calhas parabólicas são fixas no lugar, alinhadas ao sol em seu ponto ideal de luz solar e precisam de espaço longitudinal para o conjunto. Geralmente não são adquiridos para uso doméstico e, mais normalmente, têm aplicações para fazendas e outros usos comerciais.
Os coletores solares de prato parabólico, como o próprio nome indica, têm formato de prato e usam uma superfície espelhada polida para focar o sol em um único ponto na frente do prato. Eles são normalmente usados para aquecer água e cozinhar, como no exemplo acima, que mostra uma chaleira colocada no ponto focal do prato.
Para esses colecionadores, a principal escolha do comprador é o tamanho do prato parabólico, sendo que o exemplo acima mostra um prato de 1.5m de diâmetro, vendido por cerca de US$ 23. Esses modelos são descritos como fogões solares de cozinha, mas precisariam ser colocados onde recebessem luz solar suficiente. Eles são pequenos o suficiente para serem movidos facilmente e podem ser montados rapidamente para uso ad hoc.
Modelos mais avançados utilizam um prato com base fixa, mas com um sistema de rastreamento para girar e inclinar o prato para seguir a trajetória do sol. Estes modelos não são simples pratos de cozinha e, em vez disso, recolhem e canalizam o calor recolhido.
Coletores de água e coletores de ar não vidrados
Esses coletores solares utilizam um absorvedor da mesma forma que os coletores de placa plana, mas sem tampa envidraçada. São métodos simplificados de coleta de calor para água ou de tubulação de ar aquecido para um edifício residencial ou comercial.
Considerações finais
Os coletores solares térmicos são uma compra cada vez mais popular para uso residencial e comercial. Esses sistemas são baratos para comprar e instalar e utilizam a fonte de energia renovável prontamente disponível do sol. Usando a energia solar diretamente da luz solar, eles canalizam essa energia diretamente para aquecer água, ar ou até mesmo alimentos, ou direcionam a energia para um meio de coleta de calor que é então usado em sistemas de aquecimento.
Para as utilizações mais comuns de aquecimento de água para uso doméstico, para banhos, duches e para aquecimento de piscinas, as principais escolhas são os colectores solares térmicos de placa plana ou os colectores solares térmicos de tubo evacuado.
Como a tecnologia de tubo evacuado utiliza um espaço de vácuo para melhorar a captura térmica e reduzir a perda de calor irradiado, eles são considerados mais eficientes do que os coletores de placa plana. Eles aquecem mais rápido, a uma temperatura maior, e retêm esse calor com mais eficiência. Em comparação, eles custam mais do que os coletores de placa plana, mas isso pode ser calculado como muito competitivo em termos de dólar por unidade térmica.
Os potenciais compradores também desejarão explorar outras opções disponíveis, como coletores solares parabólicos ou coletores de ar simplificados, dependendo de suas necessidades. Para mais informações sobre a vasta selecção de colectores solares térmicos disponíveis no mercado, consulte o showroom online em Chovm.com.
