المجمعات الحرارية الشمسية المستخدمة في المبردات الامتصاصية
يعتمد
نوع المجمع الشمسي الحراري اللازم لتشغيل مبرد امتصاصي بشكل كبير على عدد
تأثيراته. المجمعات الشمسية ذات درجة الحرارة المنخفضة مثل المسطحة او ذات
الأنابيب المفرغة تكون مناسبة لتوفير الماء الساخن للشيلر الامتصاصي أحادي
التأثير. المجمعات ذات درجات الحرارة العالية و القادرة على ايصال درجات حرارة
تتراوح بين 200- 240 درجة مئوية مع كفاءة حرارية مقبولة يجب أن تستخدم لتشغيل
المبردات الامتصاصية متعددة التأثيرات.
في
التكنولوجيا الحالية هناك ثلاثة أنواع من المجمعات الشمسية الحرارية ذات درجات
الحرارة العالية و التي يمكن أن تكون مناسبة لأنظمة التبريد الشمسية باستخدام
المبردات الامتصاصية ذات التأثير المزدوج و الثلاثي: مجمعات مرايا فريسنل الخطية LFR، مجمعات القطوع المكافئة PTC، المجمعات المسطحة المفرغة EFPC.
نبين في الآتي المجمعات الشمسية الأكثر
شيوعاً و المتوفرة تجارياً و المستخدمة مع تكنولوجيا التبريد الامتصاصية.
المجمعات المسطحة FPC
وهي أبسط أنواع المجمعات
الشمسية وربما أرخص وسيلة لتجميع الطاقة الشمسية و إنتاج الحرارة. تتكون من غطاء
شفاف يسمح بمرور الأشعة إلى صفيحة ماصة مطلية بمادة انتقائية داكنة ليقوم بتحويل
الإشعاع الوارد إلى حرارة تنتقل إلى نظام الأنابيب المرفقة به مع بنية عزل هيكلية
للجوانب الخلفية لتقليل خسائر الحرارة. وعادة ما يستخدم لتطبيقات درجات الحرارة
المنخفضة مثل تأمين الماء الساخن المنزلي و التدفئة. في حين أن بعض أنواع المجمعات
المسطحة مثل المجمعات ذات الزجاج المزدوج (التي تعمل في 80-120 درجة مئوية) ، يمكن أن تستخدم
لتشغيل المبردات الامتصاصية ذات التأثير الواحد. و يجب ملاحظة أن الضياعات
الحرارية في هذه المجمعات تزيد عند درجات حرارة التشغيل العالية وهو عامل يؤثر
سلباً على كمية الحرارة المكتسبة المفيدة و بالتالي على كفاءة المجمع الحرارية.
المجمعات
ذات الأنابيب المفرغة (ETC) :
ويتكون من
مجموعة من الصفوف المتوازية من الأنابيب الزجاجية المفرغة والمحكمة الإغلاق والتي تتصل
مع المشعب الأفقي الموجود في أعلى المجمع. يحتوي كل أنبوب على أنبوب حراري نحاسي
وطلاء امتصاصي أسود ينقل الحرارة من الطاقة الشمسية إلى وسيط نقل الحرارة مثلاً
الماء داخل الأنبوب الحراري. فيتبخر ويرتفع إلى الجزء العلوي من الأنبوب الحراري
فتنتقل الحرارة إلى تيار الماء البارد أو الوسيط المار خلال المشعب ويتكاثف وسيط
نقل الحرارة ليعود إلى الأسفل. وتستطيع أن تمتص الأشعة المباشرة والمبعثرة. ولكن
بالمقارنة مع المجمعات المسطحة يكون فقدان الحرارة منها أقل وذلك بسبب العزل
بالتفريغ حول الأنابيب الماصة الساخنة والشكل الهندسي الأسطواني للماصات التي
لديها علاقة أقل بزاوية سقوط الشمس. تحقق هذه المجمعات درجات حرارة أعلى تصل إلى
150 درجة مئوية وبكفاءة مقبولة أكثر من المجمعات المسطحة. لهذا يمكن ان تكون هذه
المجمعات مناسبة لتشغيل المبردات الامتصاصية أحادية التأثير. أما بالنسبة لتشغيل
المبردات متعددة التأثير هو تحدي بالنسبة للمجمعات الأنبوبية المفرغة حيث أن درجات
الحرارة المطلوبة هنا هي أعلى بكثير من المجال الاسمي لدرجات حرارة المجمع والذي
يمكن أن يقلل بشكل كبير من الكفاءة الحرارية للمجمع.
مجمعات
القطع المكافئ (PTC):
يتكون من
مستقبل انبوبي مفرغ يتوضع على طول الخط البؤري للعاكس القطعي. الأنبوب مثبت على
هيكل المرآة ويستخدم لنقل أشعة الشمس التي تعكسها المركزات الخطية إلى وسيط نقل
الحرارة (ماء أو وسيط آخر) المار من خلال الأنبوب. ولضمان سقوط أشعة الشمس على
الأنبوب يجب أن تكون مجموعة العاكس و الأنبوب مجهزة بنظام تتبع. وعلى خلاف
المجمعات المسطحة وذات الأنابيب المفرغة يمكن لمجموعة PTC
الاستفادة فقط من الإشعاع الشمسي المباشر من الإشعاع الشمسي الإجمالي ويجب أن تكون
متباعدة عن بعضها حتى لا يحدث تظليل مما يؤدي إلى انخفاض الكسب الشمسي من أجل
واحدة المساحة. غير أن هذا النقص يمكن تعويضه جزئياً من خلال انخفاض الضياعات
الحرارية التي تحدث فقط على السطح الخارجي للأنبوب الذي هو صغير نسبياً بالمقارنة
مع مساحة فتحة المجمع. مع نسبة تركيز عالية حوالي 15-50 و مستويات قليلة للضياع
الحراري يمكن للمجمعات PTC أن تحقق درجات حرارة عمل عالية تصل إلى 300
درجة مئوية مع كفاءة حرارية مقبولة حيث درجات الحرارة هذه كافية لتأمين ماء ساخن
مضغوط لتشغيل مبرد امتصاصي ثنائي أو ثلاثي التأثير. وتجدر الإشارة إلى أنه حتى هذا
التاريخ هناك عدد من مصانع PTC مثل NEP
الشمسية و SOLITEM GmbH قامت بنجاح بتركيب أنظمة التبريد الامتصاصية
ثنائية التأثير في عدد قليل من المشاريع التجريبية.
عاكس فريسنل
الخطي (LFR):
يكون النظام هنا مكون من شرائح طويلة من
المرايا لتركيز ضوء الشمس على أنبوب امتصاص ثابت يقع في الخط البؤري المشترك للعاكسات.
يتم استخدام مرآة قطعية صغيرة في الجزء العلوي من أنبوب الامتصاص كمركز ثانوي
لزيادة تركيز حزمة الأشعة المنعكسة عن مرايا فريسنل على أنبوب الامتصاص. تنتقل
الطاقة الحرارية إلى وسيط نقل الحرارة داخل انبوب الامتصاص وبالتالي تزداد درجة
حرارته. يصمم هذا النوع من المجمعات غالباً لأغراض إنتاج الطاقة كبيرة الحجم.
فمثلاً طورت شركة Industrial Solar GmbH Ltd
مبرد تسلسلي تجاري NH3/H2O مشغل بواسطة مجمعات فريسنل الخطية لإنتاج
التبريد للأغذية المجمدة -12 درجة مئوية. 
مؤخراً، طورت شركة Chromasun Inc مجمعات MCT
مجمعات مركزة صغيرة تركب على الأسطح وذات بروفيل منخفض تستخدم عواكس فريسنل الخطية
لتركيز الحزمة على جهاز مستقبل ثابت يتم تضمين النظام البصري بأكمله في مظلة مزججة
مختومة للحد من خسائر الحرارة بالحمل الحراري.يمكن لمجمعات MCT
أن تحقق درجات حرارة تصل إلى 200 درجة مئوية ويمكن أن تندمج بسلاسة مع هنسة المباني. و بالتالي يبدو أنها مناسبة لإعطاء
حرارة عند الدرجة حوالي 180 درجة مئوية لتشغيل مبرد مزدوج التأثير.
المجمعات
المسطحة المفرغة (EFPC)
في الآونة الأخيرة تم
تطوير المجمعات المسطحة المفرغة بواسطة TVP Solar Inc. يمكن لمجمعات TVP MT-Power التقاط أشعة الشمس المباشرة و المبعثرة
وتحقيق درجات حرارة تصل إلى 200 درجة مئوية دون أي تركيز أو أجهزة تتبع.
وبسبب التفريغ العالي المحقق داخل المجمع تنخفض الضياعات بالحمل الحراري إلى مستوى
لا يذكر. لهذا السبب تقدم EFP مستويات كفاءة حرارية أعلى بكثير عند درجات
حرارة حول 180 درجة مئوية بالمقارنة مع المجمعات المسطحة أو حتى ذات الأنابيب
المفرغة لذلك يمكن أن تكون مجمعات EFP
تصميم واعد للعمل مع المبردات الامتصاصية مزدوجة التأثير.ترجمة واعداد م. راما الشيخ
