Os painéis solares constituem o núcleo de um sistema de energia solar térmica. Como o nome sugere, recolhem os raios solares. Em seguida, convertem-nos em calor utilizável, que pode ser utilizado para aquecer água quente sanitária ou para apoiar o aquecimento central da sua casa. Isto ajuda-o a poupar nos custos de energia e contribui para reduzir as emissões de CO₂ para a atmosfera provenientes da queima de combustíveis fósseis.
Para além de algumas soluções técnicas especiais, os painéis mais utilizados na Europa são os que contêm um meio circulante de transferência de calor. Este meio é normalmente constituído por uma mistura de água e glicol anticongelante. O líquido está contido num tubo. Dependendo da forma como são instalados, pode ser feita uma distinção entre painéis solares de tubos de vácuo e painéis planos. O que ambos têm em comum, no entanto, é o facto de um absorvedor converter a radiação solar em calor. Um meio portador de calor absorve o calor e transporta-o para fora do painel. Este processo é o mesmo para todos os painéis solares.
Nos painéis solares de tubos de vácuo, o absorvedor é colocado num tubo de vidro sob pressão de vácuo, semelhante a uma garrafa térmica. O vácuo tem muito boas propriedades de isolamento térmico e reduz as perdas de calor. Isto é particularmente vantajoso no caso de temperaturas elevadas do painel, ou seja, nas condições de funcionamento habituais das centrais de energia solar de reserva.
Em geral, os painéis solares de tubos de vácuo podem ser diferenciados de acordo com a sua conceção: nos painéis de tubos de vácuo com fluxo direto, o meio de transferência de calor flui através dos tubos absorvedores que estão dispostos no interior dos tubos. Nos sistemas de Heatpipe, o meio de transferência de calor não flui através dos tubos. Em vez disso, um líquido (normalmente água) evapora-se no tubo de cobre por baixo do absorvedor. O vapor condensa-se no chamado condensador, localizado na extremidade superior dos tubos, onde a energia é transferida para o meio de transferência de calor do coletor. Os painéis de Heatpipe têm a vantagem de uma absorção de calor fiável.
A Viessmann oferece os seguintes painéis solares de tubos de vácuo baseados no princípio de Heatpipe:
Nos painéis solares planos, o absorvedor está normalmente protegido das intempéries por um invólucro feito de chapa de aço revestida, alumínio ou aço inoxidável e uma cobertura frontal feita de vidro de segurança solar de baixo teor de ferro. Um revestimento antirreflexo (AR) no vidro pode reduzir ainda mais a reflexão. O isolamento térmico da caixa do painel reduz a perda de calor.
O absorvedor está disposto sob a forma de uma serpentina, o que garante um padrão de fluxo seguro através do painel. O absorvedor é também soldado nas curvas, o que assegura uma transferência de calor óptima até aos bordos. A placa de pavimento é colada a toda a volta da estrutura do painel. A junta do painel não tem juntas e é feita de um material de vedação flexível, resistente às intempéries e aos raios UV.
A Viessmann oferece os seguintes produtos:
Graças aos seus vários designs, os painéis solares podem ser instalados em quase todos os conceitos de construção, tanto em edifícios novos como em projectos de reabilitação. Podem ser instalados em telhados inclinados, planos e fachadas, bem como de forma independente no solo, conforme necessário. Em todos os casos, o painel e o conjunto formam uma única unidade estática. A Viessmann oferece sistemas totalmente testados para todos os tipos de telhados convencionais e adequados a todos os colectores como parte da sua gama de produtos padrão, garantindo maior fiabilidade e tranquilidade nas fases de planeamento e instalação.
A quantidade de energia disponível para a produção de calor é maior quando a radiação atinge a superfície do painel em ângulos rectos. Na nossa latitude, isto não pode ser conseguido com uma superfície horizontal. No entanto, a superfície do painel pode ser inclinada em conformidade. Além disso, a orientação também determina a utilização correcta da energia solar. No hemisfério norte, uma orientação a sul é ideal.
Um valor chave a considerar antes de comprar um sistema solar térmico é a eficiência dos painéis solares. Este valor representa a proporção da radiação solar que é convertida em energia térmica utilizável. Este valor é determinado de acordo com a norma europeia EN 12975 e pode ser encontrado nas folhas de dados técnicos dos dispositivos.
O cálculo da eficiência dos painéis solares térmicos também tem em conta os fluxos de energia e as perdas de calor. Isto significa que nem toda a luz que atinge as superfícies pode ser utilizada para gerar calor (perdas ópticas). Além disso, uma pequena parte do calor gerado pelos colectores também se perde (perdas térmicas).
Fluxos de energia no painel solar: A Irradiação no painel E Absorvedor aquecido por radiação
Perdas ópticas: B Reflexões no vidro C Absorção no vidro D Reflexão no absorvedor
Perdas térmicas: F Condução térmica do material do painel G Radiação térmica do absorvedor H Convecção
O novo tratamento seletivo exclusivo e inovador protege os painéis solares contra o sobreaquecimento graças a materiais energeticamente eficientes. A tecnologia patenteada ThermProtect da Viessmann limita automaticamente a recolha de energia solar quando é atingida uma determinada temperatura. Acima de cerca de 75 °C, a estrutura cristalina altera-se, a emissividade do calor no absorvedor aumenta significativamente e o rendimento do painel é reduzido. Como resultado, a temperatura máxima do painel é significativamente mais baixa e a formação de vapor no circuito solar e a sobreaquecimento são evitadas.
Quando a temperatura do painel é reduzida, a estrutura cristalina regressa ao seu estado inicial, sem necessidade de quaisquer dispositivos adicionais, alimentação eléctrica, esvaziamento do sistema, etc. Ainda neste estado, abaixo de aproximadamente 75 °C, mais de 95 % da energia solar incidente no painel é absorvida e convertida em calor. A alteração da estrutura cristalina é ilimitadamente reversível e a função está permanentemente disponível.
A Viessmann contraria este fenómeno com um revestimento absorvedor especial: ThermProtect. Como parte do processo, o absorvedor irradia cada vez mais calor à medida que aquece. Isto aumenta as perdas de calor do coletor e, ao mesmo tempo, a temperatura do coletor aumenta apenas ligeiramente e a temperatura de estagnação permanece muito abaixo dos valores habituais. Como funciona exatamente?
O ThermProtect modifica a estrutura cristalina dos painéis solares planos. As propriedades ópticas também se alteram a uma temperatura de 75 graus Celsius. Isto significa que as temperaturas internas dos painéis solares não podem exceder os 145 graus Celsius. Quando as temperaturas voltam a descer, a estrutura cristalina regressa ao seu estado original.
Nos painéis solares de tubos de vácuo, por outro lado, o princípio de Heatpipe é utilizado para proteger o sistema contra o sobreaquecimento. Se a radiação solar for demasiado elevada e a transferência de calor começar a diminuir, ocorre uma paragem faseada dependente da temperatura. Isto bloqueia a condensação no permutador de calor. O meio de transferência de calor deixa de se poder liquefazer e o calor deixa de ser transportado. A transferência de calor só é retomada quando a temperatura no interior do circuito solar tiver reduzido.