Vákuumcsöves napkollektorok

A közhiedelemmel ellentétben a vákuumcsöves napkollektor nem új találmány. James Dewar skót fizikus 1893-ban találta fel a vákuummal szigetelt dupla falú üveget, a termoszt. L.R. Emmet ennek alapján már 1909-ben megépítette a napenergia hasznosítására alkalmas vákuumcsövet, ami máig alapját képezi a sokadik generációs fejlesztéseknek.

A dupla falú üvegcső két koncentrikus csődarabból készül, melyet egymásba olvasztanak, miután kiszivattyúzzák közülük a levegőt, így hozzák létre a szigetelő vákuummezőt.
Ezt megelőzően a belső üvegcső külső részét körkörösen ellátják egy természetes anyagokból álló szelektív bevonattal, amely abszorberként funkcionál. Az alumínium-nitrit bevonat az emberi szem által nem látható sugárzástartományban is dolgozik, hővé alakítva a különböző rezgésszámú energiahullámokat. Elnyelő képessége rendkívül magas, így az emisszió minimális.
A jó minőségű vákuumcsöves kollektorok teljesítménye igazán a téli hónapokban látványos a hagyományos síkkollektorokéhoz képest, hiszen ilyenkor akár többszörös hozamra is képesek. Nagyon nem mindegy azonban, milyen típust választunk, hiszen a megtévesztően hasonló külső igen nagy belső eltéréseket rejthet.

A legegyszerűbb, kínai tartályos napkollektorokban a hálózati vízvezetéket a kollektor gyűjtőtartályára kötik. A vákuumcsövek a tartályba csatlakoznak, a víz befolyik a csövekbe. A szigetelt vákuumcsövekben hamar felmelegedő víz azután a gravitáció törvényeinek engedelmeskedve feláramlik a tartály felső rétegeibe, miközben a hidegebb víz lefelé folyik, bele a vákuumcsövekbe. Amikor megnyitják a melegvíz csapot, a gyűjtőtartályból a nap által felmelegített víz folyik, a helyére pedig a hálózatból friss hideg víz érkezik. Ez a megoldás - valljuk be - nem sokban különbözik a hétvégi kiskertekben látható, feketére festett hordótól, hiszen abban is hasonló elv alapján melegszik fel a víz.
Ha valaki ilyen egyszerű berendezést választ, semmiképpen ne hagyja magát megtéveszteni, ne válassza feltétel nélkül a legolcsóbb típusokat, hiszen ezeknél előfordulhat, hogy a tartály egyszerűen nem bírja ki az üzemi nyomást, sőt az is elképzelhető, hogy semmilyen hőszigeteléssel nem rendelkezik, ezért a téli üzemeltetésre nem alkalmas.
Az ára miatt talán a legelterjedtebb napkollektor típus a kínai hőcsöves (heat pipe) vákuumcsöves napkollektor. E típusban szintén megtalálhatjuk a már részletesen bemutatott duplafalú üvegcsövet. A cső azonban immár nem üres, a víz nem közvetlenül áramlik benne. A cső közepén helyet foglal a heat pipe, az ún. hőcső.

Ez általában rézből készül, a belsejében alkohol, vagy víz található, melyet vákuum-közeli, kis nyomáson tartanak. Emiatt a benne lévő folyadék már viszonylag kis energia-besugárzás mellett is forrásnak indul, majd gőzzé válik. A gőz feláramlik a kondenzátorba, amely csatlakozik a kollektor gyűjtővezetékébe, ahol a szolárköri folyadék kering. Ez átveszi a kondenzátor hőjét, amelyben a gőz ezáltal ismét folyékony halmazállapotúvá válik és lecsorog a rézcső belső falán, majd a folyamat kezdődik elölről.
A kollektorok minősége és ára igen széles skálán mozog. Az inkább elrettentő példaként mutogatható, feltűnően olcsó típusoktól egészen a kiváló minőségű- és hozamú kollektorokig minden megtalálható a piacon. Vásárlás előtt célszerű meggyőződni arról, hogy a kollektor minősítő iratai rendben vannak-e, de a garanciaidő is sokat elárul a minőségről.
Ami azonban közös pont ezeknél a típusoknál; nagyon kell vigyázni a hőpatronokra. Ezek ugyanis tönkremehetnek, ha huzamosabb ideig nem történik hőelvétel a kollektorokról. A gyengébb típusokat az is megviseli, ha nyaranta fél napokig is hőelvétel nélkül izzanak a napon. A folyamatos forrás miatt a folyadék előbb-utóbb elillan a hőcsőből, amely ezek után természetesen nem tud hőt termelni. Ezen felül a hőcsöveket egy bizonyos ciklusszámra gyártják, ami nyilván magasabb egy drágább kollektor esetében, hiszen az alkalmazott anyagok minősége mindig hűen tükröződik az árban, így ez alapvetően befolyásolja a kollektor élettartamát.

A vákuumcsöves kollektorok kétségkívül legnagyobb hozamot biztosító típusai az úgynevezett U-csöves kollektorok. Az elnevezés onnan ered, hogy a vákuumcsövekbe egy U-alakú csövön bevezetik a szolárköri folyadékot, amely így közvetlenül melegszik fel a vákuumcsőben.
A kollektor csöveket a gyűjtőrendszerben hármasával tagolják, így biztosítható a kollektoron belül az egyenletes hőleadás és a kiegyensúlyozott tömegáram. A kollektorokat általában ellátják egy speciális fényvisszaverő tükörrel is, ami biztosítja, hogy a csövek között elillanó fény mégis visszaverődjék a cső hátsó falára. Az ún. CPC-tükör egy speciális nanotechnológiás eljárással vékony kerámia bevonatot kap, ami miatt megőrzi fényességét.
Ezek a típusok általában Nyugat-Európában készülnek, jellemzőjük a kiemelkedő teljesítmény, a megbízhatóság és az ezzel arányos magas ár. Ez azonban csalóka, hiszen ha összevetjük ezen kollektorok teljesítményét az olcsó típusokéval, kiderül, hogy sok esetben az olcsóbb a drágább, hiszen a kisebb teljesítmény miatt több darabot kell beépíteni a rendszerbe.

Összefoglalásként kijelenthetjük, hogy a napkollektorok piaca nagyban hasonlít az autókéhoz, ahol szintén megtalálhatók a legkülönfélébb típusok. Szintén közös jellemző, hogy vannak olcsó, szerényebb típusok, és vannak drága, csúcsminőségű szerkezetek is. A nagy különbség azonban, hogy az autókat már régóta mindenki ismeri, a kollektorok azonban még mindig újdonságnak számítanak. Javasoljuk tehát, hogy ha laikusként vásárolnak, mindig kérjék ki több, független szakértő véleményét mielőtt választanak, hiszen egy napkollektoros berendezés - jó esetben - egy évtizedekre szóló döntés, s nagyon nem mindegy, hogy az emberöltőnyi használat során végig bosszankodunk, vagy megelégedettséggel használjuk a rendszerünket.

Kárpáti Gábor