نحاول بقدر المستطاع الاستفادة من الطاقة الشمسية أقصى استفادة، فأدخلناها في كثير من التطبيقات في حياتنا، ومن أهم تطبيقات الطاقة الشمسية هو السخان الشمسي.

السخانات الشمسية تعمل على الطاقة الحرارية الناتجة من أشعة الشمس في تسخين المياه، ولكن تختلف أنواع السخانات الشمسية باختلاف الاحتياجات والمتطلبات، لذلك تعددت أنواع السخانات الشمسية وأنظمة التشغيل بها، وهذا ما سنحاول توضيحه هنا.

كيف يعمل السخان الشمسي؟

يتم ضخ المياه إلى المجمعات الشمسية solar collectors، فيتم تسخين المياه، ثم تحويل المياه الساخنة إلى الخزان لحفظها واستعمالها على مدار اليوم.

أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية

نوعين، هما:

• الأنظمة النشطة لتسخين المياه بالطاقة الشمسية

وهي الأنظمة التي تعتمد على وجود مضخات لتوزيع المياه.

• الأنظمة غير النشطة “سلبية” لتسخين المياه

وهي أنظمة لتسخين المياه أقل تكلفة، ولكنها أيضًا أقل كفاءة.

أنواع السخانات الشمسية

1. السخان الشمسي المسطح Flat Plate

يعتبر أشهر أنواع السخانات وأكثرها استخدامًا في المنازل، ويمتاز بأن سطح الامتصاص الخاص به مكون من مادة رقيقة مسطحة تسمح بامتصاص أشعة الشمس نهارًا لتسخين المياه الموجودة في الأنابيب، وتوصيلها إلى منافذ الاستخدام، واللوح الخاص بهذا السخان مصنوع من مادة الألومنيوم أو مادة النحاس، وتعتبر مادة النحاس أفضل؛ لأن النحاس يمتلك قدرة أعلى على امتصاص الحرارة وتوصيلها.

عيوب السخان المسطح Flat Plate

• التكلفة المرتفعة مقارنة مع أنواع السخانات الشمسية الأخرى.
• يصلح للاستخدام المنزلي أو المشاريع التجارية الصغيرة فقط.
• تركيبه صعب لأن مكوناته ثقيلة الوزن.
• تكلفة صيانة وتغيير اللوح مرتفعة؛ لأن تعرض أي جزء من اللوح للتلف يضطرك لتغيير هذا المكون كله.

2. سخان الأنابيب المفرغة غير المضغوطة Evacuated Tube

يتكون هذا السخان من أنابيب، فتكون معرضة للأشعة العمودية للشمس معظم الوقت، مما يمكنه من امتصاص أشعة الشمس الواقعة عليه، خاصة وأنه يسمح بنسبة قليلة جدًّا من الانعكاس، والأنابيب مصنوعة من زجاج Borosilicate، بحيث يوجد بداخل كل أنبوبة واحدة أخرى مطلية بمادة داكنة اللون تسمح بامتصاص الأشعة القادمة من الشمس بنسبة عالية، ويتم صهر الأنبوبتين معًا بعد التخلص من الهواء الموجود بينهما؛ لضمان تثبيتهما جيدًا ومنع فقد الحرارة والحفاظ عليها.

عيوب سخان الأنابيب المفرغة غير المضغوطة

غير مناسب للعمل في ظروف الطقس الصعبة والقاسية، وأيضًا لا يحتمل ضغط المياه العالي؛ لأن الأنابيب ليست متينة كفاية؛ مما يعرضها للكسر سريعًا.

يحتاج لصيانة دورية ومتكررة.

العمر الافتراضي لهذا السخان قصير جدًّا لا يتجاوز الخمس سنوات.

يتعرض للتلف بكل سهولة، وبالرغم من انخفاض سعره بالمقارنة مع السخان المسطح، إلا أن تكلفة صيانته وإصلاحه تجعله في الحقيقة أعلى تكلفة.

3. سخان الأنابيب الحرارية المفرغة Heat Pipes

يتميز هذا السخان بكفاءته العالية وقدرته على تسخين المياه، خاصة في المناطق الباردة التي لا يوجد بها شمس معظم الوقت، وذلك بسبب احتوائه على أنابيب نحاس عالية الجودة ومفرغة من الهواء بداخل الأنابيب الزجاجية، وتحتوي الأنابيب النحاس الموجودة بالسخان على سائل حراري يسرع من عملية غليان المياه، بحيث تبدأ في الغليان عند درجة حرارة 30 فقط.

عيوب سخان الأنابيب الحرارية

• تقل كفاءته كلما ارتفعت درجة حرارة المناخ.
• ارتفاع أسعار سخانات الأنابيب الحرارية مقارنة مع بقية أنواع السخانات الأخرى.

بعض النصائح عند شرائك للسخان الشمسي

• عليك تحديد ميزانيتك المتاحة لشراء السخان أولًا.
• تعيين ارتفاع المكان الذي سوف يوضع به السخان لكي تتمكن من تحديد المضخة التي ستحتاج إليها.
• تعرف على عيوب كل سخان مياه وميزاته.

الخلاصة

الطاقة الشمسية أثبتت أنها قادرة على حل بعض من المشاكل التي تواجهنا وبشكل فعال، وهنا قد وضحنا واحدًا من أهم تطبيقات الطاقة الشمسية؛ وهو السخان الشمسي بـأنواعه المختلفة، وقبل شرائك للسخان الشمسي لا تنسَ أن ترجع إلى النصائح التي ذكرناها سابقًا.