Το πεδίο των παραβολικών συλλεκτών που βρίσκεται εγκατεστημένο στον περιβάλλοντα εξωτερικό χώρο του ΕΗ-ΕΣ/ΕΚΕΦΕ «Δ», στην Αγία Παρασκευή Αττικής.
1. Γενικά Στοιχεία
Οι συλλέκτες που επιλέχθηκαν, είναι κυλινδρο-παραβολικοί (Parabolic-Trough Collectors ή PTC) με ενσωματωμένο δέκτη σωλήνα που φέρει επιλεκτική απορροφητική επίστρωση και τοποθετημένο στη γραμμική εστία του παραβολικού κατόπτρου.
Η συστοιχία αποτελείται από δύο μονάδες, συνολικού μήκους 20 m η καθεμία και με άνοιγμα κατόπτρου 2.4 m, συνδεδεμένες σε σειρά, ενώ οι συλλέκτες είναι συμβατοί με χρήση θερμικού λαδιού ως μέσο μεταφοράς της θερμότητας.
Η ανακλαστική επιφάνεια των παραβολικών κατόπτρων των συλλεκτών είναι από σκληρυμένο γυαλί χαμηλής περιεκτικότητας σε σίδηρο, ώστε να εξασφαλίζεται μεγάλη ανθεκτικότητα στις καιρικές συνθήκες.
Η συνολική ονομαστική θερμική ισχύς των συλλεκτών στις συνθήκες αναφοράς (δηλαδή ένταση απευθείας κάθετης ηλιακής ακτινοβολίας 900 W/m2, μέση θερμοκρασία του ρευστού (θερμικό λάδι) 150°C και θερμοκρασία περιβάλλοντος 30°C) είναι 46 kWthermal (θερμικά kW).
Η μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία του θερμικού φορέα είναι 250 °C, ενώ η μέγιστη επιτρεπόμενη πίεση είναι 9 bar.
2. Η Συνολική Διαμόρφωση της Εγκατάστασης
Η παραγόμενη θερμική ισχύς τροφοδοτεί κατάλληλη δεξαμενή αποθήκευσης χωρητικότητας 2 m3 με στερεό αποθηκευτικό μέσο (μαγνητίτη), όπως περιγράφεται στην ενότητα Αποθήκευση Θερμότητας αυτού του ιστότοπου.
Στην παρακάνω εικόνα, παρουσιάζεται σχηματικά η συστοιχία των συλλεκτών PTC καθώς και το υδραυλικό (πρωτεύον) κύκλωμα που την συνδέει με τις
υπόλοιπες διατάξεις και το δευτερεύον κύκλωμα της δεξαμενής αποθήκευσης.
3. Εικόνες από τα διάφορα στάδια κατασκευής
Στις παρακάτω εικόνες παρουσιάζονται δύο χαρακτηριστικές φάσεις της κατασκευής του πεδίου των παραβολικών συλλεκτών.
Στην πρώτη εικονίζεται η θέση των πελμάτων και η βάση στήριξης των συλλεκτών, ενώ στην δεύτερη ο μεταλλικός σκελετός πάνω στον οποίο τοποθετήθηκαν οι καθρέφτες της ανακλαστικής επιφάνειας.
4. Θεωρητική Διερεύνηση - Εκτίμηση απόδοσης και χαρακτηριστική εξίσωση συστήματος παραβολικής γεωμετρίας
Παράλληλα με τις πειραματικές μετρήσεις που διενεργούνται στην εγκατάσταση που περιεγράφηκε, στο Εργαστήριο Ηλιακών και άλλων Ενεργειακών του ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος αναπτύσσονται και μοντέλα προσομοίωσης με στόχο την παραμετρική διερεύνηση και την μελέτη της επίδρασης των συνθηκών λειτουργίας στην απόδοση των συλλεκτών.
Ενδεικτικά αναφέρονται στη συνέχεια τα αποτελέσματα μιας
σχετικής διερεύνησης κατά την οποία διενεργήθηκε σημαντικός αριθμός υπολογιστικών πειραμάτων βασισμένων σε μοντέλα οπτικής και θερμικής ανάλυσης και με στόχο την εξαγωγή της καταλληλότερης μορφής μιας χαρακτηριστικής εξίσωσης, η οποία θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση της απόδοσης των παραβολικών ηλιακών συλλεκτών.
Τα σημαντικότερα από τα αποτελέσματα της διερεύνησης αυτής έχουν συμπεριληφθεί στην παρακάτω δημοσίευση σε διεθνές επιστημονικό περιοδικό:
Vouros A., Mathioulakis E., Papanikolaou E., Belessiotis V., “Modelling the overall efficiency of parabolic trough collectors”, Sustainable Energy Technologies and Assessments, vol. 40, art. no. 100756, 2020,
https://doi.org/10.1016/j.seta.2020.100756 .
