Aurinkokeräin

Aurinkoenergia

Aurinkokennostoa

Fysikaalisia perusteita

• Aurinko
• Auringon säteily
• Absorptio
• Valosähköinen ilmiö

Aurinkolämmitys

• Aurinkokeräin
• Aurinkokeitin

Aurinkosähkö

• Aurinkokenno
• Aurinkolämpövoima
• Ilmavirtavoimala

Aurinkokeräin on lämmitysjärjestelmän osa, jossa Auringon säteilyn energiaa absorboidaan johonkin väliaineeseen, jolla sitten lämmitetään haluttua kohdetta tai vaikkapa käyttövettä.

Aurinkolämmitysjärjestelmä

Aurinkokeräin belgialaisen talon katolla

Aurinkokeräimessä tasomaisen suojapinnan alla on musta absorbaattoripinta, joka lämpenee auringon säteilyn vaikutuksesta. Keräimen sisällä kiertää lämmönsiirtoneste, vesi-glykoli -seos, joka lämpeää. Lämmennyt neste johdetaan lämmönvaihtimen läpi, jolloin neste luovuttaa lämpöenergiaa vesivaraajaan. Varaajassa olevaa lämmitettyä vettä käytetään talon lämmitykseen ja lämpimäksi käyttövedeksi.

On olemassa myös peileillä lämpösäteilyä keskittäviä keräimiä, mutta pientalouksille näitä ei ole markkinoilla.

Suomessa yhden neliömetrin aurinkokeräimellä saadaan tuotettua 250–400 kWh energiaa vuodessa. Tyypillinen pientalon käyttövettä lämmittävä aurinkolämmitysjärjestelmä koostuu 5–10 m² keräinalasta, lämmönvaihtimesta, ohjausyksiköstä ja 300 litran vesivaraajasta. Pientalon tiloja lämmittävässä järjestelmässä keräinala on 10–20 m². Järjestelmän käyttöikä on noin 20–30 vuotta.

Keräintyypit

Kalifornialaisen pesulan katolle on asennettu aurinkokerääjiä

Katoille asennettuja aurinkokeräimiä Xi'anissa, Kiinassa 2004

Tasokeräin

Tasokeräimessä keruuputkisto, joka on tyypillisesti kupariputkea, on asennettu vaakatasoon. Jokaiseen keräinputkeen on liitetty absorptiopinnan kasvattamiseksi sivulevyt. Levyt ja putket on pinnoitettu selektiivisellä absortiopinnoitteella, joka imee lämpöenergian muttei luovuta sitä ulospäin. Keräinputkisto on sijoitettu eristettyyn koteloon ja aurinkoon päin oleva taso on rakennettu vähärautaisesta ja usein strukturoidusta tai erikoispinnoitetusta lasista. Tällainen lasi läpäisee lämpösäteilyn huomattavasti paremmin kuin normaali lasi. Tasokeräimillä päästään noin 35–75 prosentin hyötysuhteeseen ja niiden stagnaatiolämpötila (virtaukseton ja häviötön lämpötila) on 170–180°C. Kallistuskulman ollessa 45 astetta, on vuotuisen lämmöntuoton ero noin 5 %, mikäli keräimen suunta vaihtuu lounaan ja etelän välillä. Tasokeräin voidaan sijoittaa myös loivalle katolle, koska se vapautuu lumipeitteestä aikaisin alkaen näin tuottaa energiaa.

Tyhjiöputkikeräin

Tyhjiöputkikeräimissä lämmönkeruuputkisto on sijoitettu eristeenä toimivan tyhjiöksi imetyn lasiputkilon sisälle. Tällöin tyhjiöputki toimii kuten läpinäkyvä termospullo. Tyhjiöputki on myös sisäpinnaltaan pinnoitettu selektiivisellä pinnoitteella kuten tasokeräinkin. Valmistajasta riippuen tyhjiöputkien takana voi olla heijastuspinta, jolla aurinkoenergiaa kerätään myös putken takapinnalta. Tyhjiöputkirakenne tehostaa aurinkoenergian hyödyntämistä, koska rakenne ei ole riippuvainen säteilyn tulosuunnasta, kuten tasokeräimet. Samaten voidaan hyödyntää myös hajasäteilyä, eli lämpöä saadaan talteen myös pilvisellä säällä. Tyhjiöputkikeräimillä päästään 35–85 prosentin hyötysuhteeseen stagnaatiolämpötilan ollessa 230–250°C.

Keskittävä keräin

Keskittävissä keräimissä aurinkoenergia keskitetään paraboilisen heijastuspeilin tai linssin avulla yhteen fokusointipisteeseen, johon kohdistuu tuolloin voimakas säteilyenergia. Keskittävillä keräimillä päästään yli 1 000°C:n lämpötiloihin, mutta ne täytyy suunnata hyvin tarkasti juuri aurinkoa kohti. Keskittäviä keräimiä ei ole kaupallisesti hyödynnetty lämmön tuotantoon.

Kuumailmakeräin

Kuumailmakeräimet ovat aurinkokeräimiä, joissa käytetään ilmaa nesteen sijasta lämmönsiirtoaineena.

Aurinkokeräinten hyödyntäminen Suomen olosuhteissa on pääasiassa kevät-, kesä- ja syysaikainen käyttöveden lämmitys ja pienimuotoisesti lämmittäminen. Märkätilojen lattialämmitykset ja kellarit voivat hyödyntää aurinkoenergiaa myös kesäaikaan.^lähde?

Etuja

• Käyttökustannukset alhaiset
• Ympäristöystävällinen

Haittoja

• Suomen sääoloissa tarvitaan myös muita lämmönlähteitä
• Optimaalinen asennus saattaa olla hankalaa

Lähteet

Uusiutuva energia ja kestävä kehitys