Slunecni kolektory - vyplati se natacet ?

[Petr Krc]

Petr Simek wrote:
> Kdyz paprsek dopada ze vzduchu na sklo, cast projde a cast se odrazi.
> Lze nejak urcit kolik procent energie prochazi a kolik se odrazi v
> zavislosti na uhlu dopadu ?

Feynman ve sve knize o QED uvadi procento odrazu na dvou paralelnich
rozhranich vzduch-sklo-vzduch 0 az 16% v zavislosti na vzajemnem
pomeru vlnove delky a tloustky skla. Nejsem si jist, jestli ty hodnoty
jsou realne, nebo jen priblizne pro zjednoduseni vykladu. Ovsem neni
tam uvedena zavislost na uhlu dopadu.

Kazdopadne je tento udaj pro nize uvedenou aplikaci nepouzitelny, nebot
energeticky zajimava cast slunecniho spektra je znacne siroka a nema
tedy smysl optimalizovat tloustku skla na jednu konkretni vlnovou delku.

Jednoduchym pokusem jsem si vsak _subjektivne_ overil, ze v rozsahu uhlu
cca 0-45 nedochazi k zasadni zmene v odrazivosti, pote mirne narusta.
Ten 'pokus' byl velmi prosty - tabulka cireho skla (v mem pripade
sklenena dvirka knihovnicky) a zarovka. Odraz vlakna zarovky byl ve
skle priblizne stejne jasny pri vsech uhlech odrazu. Pri uhlech >45st.
byl subjektivne nepatrne jasnejsi, avsak k uplnemu odrazu nedoslo
ani pri uhlu cca 80st.
Nakonec na to staci i sklicko na hodinkach...

> Jde mi o to zda ma nejaky vyznam natacet panely slunecnich kolektoru za
> sluncem, zda zlepsenim uhlu dopadu -> 90st dojde  take k patricnemu
> narustu energie ktera projde.
> Nejde mi o nataceni celeho kolektoru ale jen jeho lamel, tedy celkova
> dopadajici energie na plochu kolektoru zustava stejna, jde mi jen o to
> jak velky vyznam co se tyce pruchodu energie sklem ma uhel pod kterym
> ta slunecni energie dopada. Je jasne ze kdyz slunce sviti na plochu
> se sklonem 45st je celkova dopadaji energie na tu plochu 0.707 oproti
> tomu kdyz sviti z 90st. Jde o procento energie v zavislosti na uhlu
> dopadu ktere projde z mnozstvi ktere dopadne.

Nataceni kolektoru muze (dle chytrych knizek) prinest az cca 1.6 nasobne
zvyseni celkove (denni) energie dodane kolektorem.
Nataceni samotnych lamel ve spolecnem krytu nema IMHO prakticky vyznam,
nebot pokud by lamely pri kolmem dopadu (na sklo) zabiraly celou plochu
kolektoru, budou se pri sikmem dopadu vzajemne prekryvat a jejich
aktivni plocha bude stejna jako by nebyly nataceny. Pokud nebudou zabirat
celou plochu pri kolmem dopadu, bude zase cast kolektoru nevyuzita.
Smysl by to melo u koncentracniho kolektoru, nebo pri nataceni celeho
panelu kolektoru, ovsem ani pak by se kolektory nemely vzajemne zakryvat.

V praxi se nataceni prilis nepouziva, nebot byva drahe a nespolehlive
(relativne k bezne uvadene zivotnosti vyrabenych kolektoru, ktera je
dnes jiz uvadena v desitkach letech).
Zpravidla se da cena nataceciho zarizeni (vcetne nakladu na jeho udrzbu)
srovnat s cenou vetsi pasivni plochy kolektoru, energeticky ekvivalentni
mensi plose s natacenim.

U pasivnich kolektoru je nutne zvolit optimalni uhel vuci horizontalni
rovine. Pro nase zemepisne sirky byva zpravidla 30 az 70st. podle toho
v kterem rocnim obdobi je pozadovano maximum energie.


> Idealni by byl nejaky vztah aby se to dalo spocitat nebo tabulka typu:
>                uhel dopadu : prochazi procent

V knize 'Technicka optika' od Gottfreda Schrodera je uvedeno (str.47):

2.8 Potlacovani ztrat z odrazu svetla
-------------------------------------
Odrazivost Q na rozhranni X zavisi na indexech lomu obou prostredi, na
uhlu dopadu Ex a na orientaci polarizacni roviny dopadajiciho paprsku...
... se odrazivost se stoupajicim uhlem dopadu meni zpocatku jen velmi
pomalu. Pro rozhranni sklo (n'=1.55)-vzduch je pro nepolarizovane svetlo
Qx=4.65% pri Ex=0st. a Qx=6.5% pri Ex=50st. (vypocteno z uplnych
Fresnelovych vztahu)...
... muzeme pocitat na rozhranni vzduch-sklo se stredni hodnotou
odrazivosti 5 az 6%. U soustavy dvou ploch (cocka nebo planparalelni
deska) je tedy nutno pocitat s asi 10% ztratou...

-- 
Regards
           Petr Krc

P.S.
Pri vypoctech energetickeho zisku kolektoru je vhodne zapocitat krome
primeho i rozptylene zareni.