تسعى المجتمعات الحديثة باستمرار لإيجاد حلول صديقة للبيئة لتلبية الاحتياجات اليومية مثل تسخين المياه. تعد تقنية تسخين المياه باستخدام الطاقة الشمسية واحدة من هذه الحلول الواعدة. تسمح لنا هذه التقنية باستهلاك ما يقرب من 10%-90% من إجمالي احتياجاتنا من المياه الساخنة اعتمادًا على التصميم والنظام المستخدم. فيما يلي نظرة عميقة حول كيفية عملها وأنواع مختلف الأنظمة المتاحة.

مبدأ العمل

تعتمد فكرة تسخين المياه بالطاقة الشمسية على امتصاص جامعات الطاقة الشمسية للحرارة من ضوء الشمس ونقلها بعد ذلك إلى المياه في النظام. يعمل هذا عادة عبر طريقتين رئيسيتين:

* التسخين المباشر: هنا, يتم تمرير الماء نفسه خلال الجامع الشمسي حيث يكتسب الحرارة قبل إعادة توجيهه مرة أخرى إلى خزان للتخزين.

* التسخين غير المباشر: يستخدم هذا النوع سوائلا خاصة تنقل الحرارة بدلاً من الماء. يمكن لهذه السوائل تحمل درجات حرارة أعلى بكثير ويمكن لها نقل الطاقة بكفاءة أكبر. عندما تستقبل هذه المواد الحرارة من الشمس، يتم تحويلها لمبادل حراري حيث تعطي حرارتها للمياه المخزونة في الخزان.

تصنيف الأنظمة الشائع

يمكن تصنيف أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية بناءً على نوع الجامع وجهاز الدوران:

حسب الجامع الشمسي

1. جامع التخزين المتكامل: عبارة عن أنابيب ذات سطح مظلم مغلفة بصندوق عازل يحافظ على الحرارة.
2. الجامعات المسطحة: تستخدم أنابيب نحاس ومواد مظلمة لامتصاص الضوء وتحويله لحرارة.
3. الأنابيب الفراغية: الأكثر كفاءة بسبب تصميمها الفريد الذي يسمح بالحفاظ على الحرارة بشكل فعال داخل الأنابيب الزجاجية المرئية والتي تحتوي علي سوائل معينة.

حسب جهاز دوران المياه

1. النظام المباشر: يعرض الماء مباشرة للشمس ثم يخزن بعد ارتفاع درجة حرارته.
2. النظام غير المباشر: يستعمل وسيلة انتقال حرارية (غالباً سائل ثبات) لنقل الحرارة بعيداً عن أشعة الشمس ومن ثم تبادل تلك الحرارة مع الماء المخزون في الخزان.
3. الأجهزة النشطة مقابل الأجهزة السلبيّة: تستخدم الأولى مضخات للتحكم في حركة سير المياه بينما الثالثة تعتمد فقط على ظاهرة الرفع الطبيعية التي تحدث عند اختلاف كثافات السوائل المختلفة بحسب درجات حرارتها.

هذه التقنيات ليست مجرد وسائل مبتكرة لتوفير الطاقات ولكن أيضاً خطوة كبيرة نحو مستقبل أكثر استدامة وصديقة للبيئة.