إن الطاقة الحرارية الشمسية هي تكنولوجيا تلتقط الحرارة من الشمس لتوليد طاقة مفيدة لمختلف التطبيقات، وتستخدم على نطاق واسع في قطاعات سكنية وتجارية وصناعية، وتستكشف هذه المادة تطبيقات العالم الحقيقي من خلال دراسات حالة وتوفر حسابات أساسية تتصل بالنظم الحرارية الشمسية.

نظم الحرارة الشمسية السكنية

وتستخدم العديد من المنازل جامعات الحرارة الشمسية لتوفير المياه الساخنة، وهي تتألف عادة من جامعات للطاقة الشمسية، وخزان للتخزين، ونظام للتداول، وهي فعالة من حيث التكلفة، وتخفض الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية.

على سبيل المثال، نظام سكني نموذجي يمكن أن ينتج حوالي 50-80% من احتياجات البيت من المياه الساخنة، وتعتمد الكفاءة على عوامل مثل نوع المجمّع، والموقع، وحجم النظام.

3 - تسخين العملية الصناعية

وتستخدم الصناعات الطاقة الحرارية الشمسية في التدفئة في العمليات، مثل تجهيز الأغذية، وصنع المواد الكيميائية، وإنتاج المنسوجات، وتتطلب هذه التطبيقات نظما واسعة النطاق قادرة على إيصال درجات الحرارة العالية.

وتبين دراسات الحالة أن النظم الحرارية الشمسية الصناعية يمكن أن تقلل بدرجة كبيرة من استهلاك الوقود الأحفوري، مما يؤدي إلى وفورات في التكاليف وفوائد بيئية.

حسابات النظم الحرارية الشمسية

وتساعد الحسابات الأساسية في تحديد حجم وكفاءة نظام حراري شمسي ويمكن تقدير مساحة المجمع الشمسي باستخدام الصيغة التالية:

A = Q / (I × vent)

أين:

  • Q] = الطاقة الحرارية المطلوبة (في جولات)
  • I] = الإشعال الشمسي (W/m2)
  • = كفاءة النظام

فعلى سبيل المثال، من أجل توليد 000 10 جودة من الحرارة بكفاءة 50 في المائة، والأشعة الشمسية البالغة 800 دبليو/م2، تكون منطقة المجمع اللازمة هي:

A = 000 10 / (800 × 0.5) = 25 m2]