بهبود راندمان جذب انرژی خورشیدی: طراحی نوآورانه برای کلکتورهای سهموی خطی با استفاده از ساختارهای بیضوی

انرژی تجدیدپذیر به عنوان منبعی پایدار و بدون آلاینده رو به گسترش است و افزایش راندمان آن اهمیت دارد. انرژی خورشیدی که از قرن نوزدهم مورد توجه قرار گرفت، یکی از این منابع است. یکی از روش های بهره برداری، تکنولوژی های متمرکز کننده نور مانند کلکتورهای سهموی خطی است که در کنار نیروگاه های سوخت فسیلی در کشور ما کاربرد دارد. در این سیستم ها نور خورشید توسط بازتابنده ها به جاذب حرارتی برخورد کرده و انرژی خود را منتقل می کند. این مقاله به بررسی ساختار هندسی اشکال بیضوی به عنوان جسم تاریک و طراحی سه نمونه آزمایشی می پردازد: ۱) ساختار شاهد با جاذب دایره ای، ۲) ساختار اولیه با جاذب گنبدی و ۳) ساختار بیضوی با حداکثر جذب انرژی که عملکرد بهتری دارد. مساحت دریافتی ۰/۲۸×۰/۶ مترمربع است و می توانند ۲۵۰ میلی لیتر آب را گرم کنند. حداکثر دماهای مشاهده شده به ترتیب ۴۶/۹، ۵۴/۱ و ۶۳/۵ درجه سانتی گراد است که نمونه بیضوی ۱۶/۶ درجه دمای بیشتری نسبت به شاهد دارد. طراحی با نرم افزارهای کورل دراو و سالیدورک انجام شد و داده ها در کامسول شبیه سازی شدند که با نتایج آزمایش مطابقت خوبی داشت. شبیه سازی نشان داد که نمونه شاهد فقط یک بار بازتاب نور دارد، در حالی که ساختار بیضوی با کاهش سطح دهانه و متمرکزسازی پرتوها، برخورد چندباره پرتوهای بازتابی را با جاذب افزایش داده و جذب انرژی را بهبود می بخشد. به طور کلی، راندمان حرارتی ساختار بیضوی نسبت به شاهد حدود ۳۵ درصد بیشتر است که بیانگر عملکرد بهتر و کاربردی تر بودن آن در سیستم های متمرکز کننده نور است.

کلیدواژه ها:

انرژی خورشیدی ، کلکتور سهموی ، بیضوی ، دما ، کامسول