Grundläggande förutsättningar för solfångare med interna reflektorer : en kunskapsöversikt

Syftet med föreliggande rapport har varit att visa på de grundläggande egenskaperna för solfångare med interna reflektorer. Vidare tjänar rapporten syftet att ge en bild av dagsläget inom detta område och därigenom fungera som en utgångspunkt för forskning och utveckling kring solfångare med interna reflektorer för svenskt bruk. Arbetet har därför till stor del gått ut på att leta referenser genom tidskrifter och databaser.Den stora fördelen med CPC-solfångare, som är den klart dominerande typen av solfångare med interna reflektorer, består i dess låga värmeförluster, vilket gör dem attraktiva speciellt vid högre driftstemperaturer. De optiska egenskaperna hos olika typer av CPC-solfångare har grundligt studerats sedan mitten av 70-talet, medan studier av värmeförluster varit mer begränsad. Idag har forskningen och intresset för CPC-solfångare mattats av något, men fortsatt forskning pågår t ex i ett flertal länder, t ex USA, Israel, NordIrland och Japan. Endast en kommersiell tillverkare av CPC-solfångare har hittats (Portugal), vilken dock upphört p g a yttre ekonomiska faktorer. Japans CPC-teknologi anses stå närmast kommersiellt genombrott.Idag har utvecklingen av CPC-solfångare inriktats mot i huvudsak två koncept:1. Stationära lågkoncentrerande CPC-solfångare för produktion av värme i området 60-100 grader C. Dessa konstruktioner är ofta enkla och man försöker minimera kostnaderna för dessa konstruktioner genom att minimera behovet av t ex reflektorer och isolering. Syftet med dessa är att konkurera med plana solfångare vilka producerar värme i samma temperaturintervall. Typiska solfångarparametrar 5 som rapporteras för denna typ är UL < 3.0 W/m2 ,°C och n0 = 0.65-0.75.2. Stationära lågkoncentrerande CPC-solfångare för produktion av värme i området 100-300 grader C. Ofta bygger dessa på olika teknik för evakuering av absorbatorn, antingen genom att omsluta cirkulära absorbatorer med glasrör eller genom att införa CPC-reflektorer i heatpipes. Syftet med dessa är ofta att på ett billigt sätt producera högtemperaturvärme för olika industriprocesser, och därmed konkurera med koncentrerande solfångare typ paraboliska tråg eller traditionella heat-pipes.Beräkningar av vad en Svensk CPC-solfångare, baserad på de plana absorbatorer som finns på marknaden idag, kan prestera visar att årsutbytet av energi är jämförbart med de bästa svenska plana solfångaren som finns på marknaden idag då driftstemperaturen är ca 60-65 °C. För högre driftstemperaturer ökar skillnaden till CPC-solfångarens fördel. Vidare visas att årsutbytet har en jämnare fördelning över året jämfört, med vad en plan solfångare med samma prestanda har. Den högre prestandan vid höga driftstemperaturer och den jämnare fördelningen av energiproduktion över året gör solfångare med CPC-reflektorer intressanta för större solfångarfält, kopplade till nät med höga returtemperaturer och/eller solvärmesystem med säsongslager.Det är dock brist på undersökningar av värmeförluster i CPC-solfångare med låga koncentrationer och med plana absorbatorer, vilket är av intresse ifall de svenska erfarenheterna av plana solfångare skall tas tillvara. Potentialen med ytterligare reduktion av värmeförlusterna genom att införa extra konvektionshinder i kombination med plan absorbator har inte heller undersökts tillräckligt.