Coletores solares planos de grande dimensão: a solução central para a transição para a energia limpa na indústria e no comércio

Introdução

No contexto da transição energética global e da redução de carbono, a tecnologia de aproveitamento solar térmico está a abraçar oportunidades de desenvolvimento sem precedentes. Os coletores solares planos de grande dimensão, como componentes principais dos sistemas de aproveitamento solar térmico, estão a tornar-se uma escolha importante para a transformação da energia limpa nos setores industrial e comercial devido à sua elevada eficiência, estabilidade e durabilidade. Este artigo irá aprofundar as características técnicas, as vantagens do sistema, os cenários de aplicação e as tendências futuras de desenvolvimento de coletores solares planos de grande dimensão, fornecendo uma referência abrangente para utilizadores industriais e comerciais.

I. Características Técnicas e Vantagens da Inovação

Os coletores solares de placa plana de grande dimensão adotam conceitos avançados de design e processos de fabrico e possuem as seguintes características notáveis: 

Desempenho de recolha de calor de alta eficiência

Utiliza-se vidro temperado de baixa resistência ao ferro e alta transmitância (transmitância ≥93%), combinado com revestimento de absorção seletiva (taxa de absorção ≥95%, emissividade ≤5%), melhorando significativamente a eficiência da conversão fototérmica. O design exclusivo do canal de fluxo otimiza as características hidrodinâmicas, reduz a resistência térmica e aumenta a eficiência da transferência de calor. Em condições de teste padrão, a eficiência instantânea do novo tipo de coletor pode atingir mais de 80%, mantendo um elevado desempenho de recolha de calor mesmo em condições de baixa temperatura ou pouca luminosidade.

Excelente durabilidade

A estrutura é fabricada em liga de alumínio de alta resistência e tratada com oxidação anódica, apresentando uma excelente resistência à corrosão. A placa traseira é fabricada em chapa de aço zincado aluminizado, que apresenta uma elevada resistência às intempéries e uma vida útil superior a 25 anos. O design global adota uma abordagem modular, o que facilita o transporte, a instalação e a manutenção, além de reduzir o custo total do ciclo de vida.

Adaptabilidade de aplicação em larga escala

A área de um único grupo de coletores pode atingir 2 a 4 metros quadrados, e podem ser combinados em paralelo para formar um campo de recolha de calor de centenas ou mesmo milhares de metros quadrados. Possui um design anticongelante e antiebulição, adequado para ambientes de trabalho que variam entre os -40°C e os 200°C, atendendo aos requisitos de utilização em diferentes condições climatéricas. Equipado com um sistema de controlo inteligente, realiza uma operação automatizada e monitorização remota, reduzindo significativamente os custos de operação e manutenção.

Ii. Solução de Integração de Sistemas

Os sistemas de recolha de energia solar térmica de placa plana de grande escala são normalmente compostos pelas seguintes partes:

Matriz de coletor

De acordo com a procura de carga térmica, os conjuntos de coletores são formados através de ligação em série, ligação em paralelo ou ligação mista. Adote um plano de layout otimizado para maximizar a utilização da área disponível do local e aumentar a produção de energia do sistema.

Sistema de troca de calor

Os permutadores de calor de placas ou permutadores de calor tubo-em-tubo são adotados para obter isolamento entre o circuito solar e o sistema de utilização de água. Os métodos de troca de calor direta ou indireta podem ser adotados conforme necessário para garantir o funcionamento seguro e estável do sistema.

Sistema de armazenamento de calor

São configurados grandes tanques de armazenamento de água quente (geralmente de 10 a 100 toneladas), e a tecnologia de armazenamento de calor estratificado é adotada para aumentar a eficiência térmica do sistema. A camada de isolamento é feita de espuma de poliuretano produzida no local, com uma espessura até 80-100 mm, e a queda de temperatura não excede os 3°C em 24 horas.

Sistema de controlo

Adota sistemas de controlo PLC ou DCS para operação automatizada. Equipado com uma plataforma de monitorização remota, pode monitorizar os parâmetros de funcionamento do sistema em tempo real, possibilitando alertas antecipados de avarias e diagnósticos inteligentes.

Iii. Cenários de Aplicação e Análise de Casos

Campo de água quente industrial

Em indústrias como a têxtil, alimentar e química, os sistemas de recolha de calor solar de placa plana em grande escala podem fornecer água quente de processo a 80-90°C. Tomemos como exemplo uma fábrica têxtil. A instalação de um sistema de recolha de calor de 5.000 metros quadrados pode poupar 1,5 milhões de metros cúbicos de gás natural anualmente, reduzir as emissões de dióxido de carbono em 3.000 toneladas e o período de retorno do investimento é de 4 a 5 anos.

O campo do aquecimento urbano

Nas regiões do norte, pode ser combinado com o sistema de aquecimento existente para fornecer água quente para aquecimento no inverno. Um projeto de aquecimento urbano adota um campo de recolha de calor de 20.000 metros quadrados, combinado com tecnologia de armazenamento de calor sazonal, e a taxa de garantia de energia solar pode chegar a mais de 50%.

O campo da secagem agrícola

É aplicado ao processamento de secagem de produtos agrícolas, fornecendo ar quente a 40-70°C. Um projeto de secagem de grãos adota um sistema de recolha de calor de 3.000 metros quadrados, poupando 2.000 toneladas de carvão padrão anualmente. Ao mesmo tempo que melhora a qualidade da secagem, reduz significativamente os custos operacionais.

Aquecimento de piscinas

É utilizado para aquecer piscinas interiores e exteriores para manter a temperatura da água entre os 26 e os 28°C. Um ginásio adota um sistema de recolha de calor de 1.000 metros quadrados, poupando aproximadamente 500.000 yuans em custos de energia anualmente.

Iv. Análise de Benefícios Económicos

Investimento inicial

O custo unitário do investimento em sistemas de grande dimensão diminui à medida que a escala aumenta. Geralmente, o investimento unitário para sistemas com mais de 1.000 metros quadrados é de 800 a 1.200 yuans por metro quadrado, cobrindo todos os custos de equipamento, como coletores, tubagens e sistemas de controlo.

Custo operacional

Os principais custos de operação são o consumo de energia da bomba de circulação e as despesas de manutenção. O consumo anual de energia operacional por metro quadrado do coletor é de aproximadamente 5 a 8 kWh, e o custo de manutenção representa cerca de 1 a 2% do investimento inicial.

Retorno do investimento

O período de retorno do investimento varia geralmente entre 4 a 8 anos, dependendo dos recursos de energia solar da região e dos preços da energia. Durante a vida útil do sistema, o retorno do investimento pode chegar aos 8-15%. Tomando como exemplo um sistema de 10.000 metros quadrados, este poupa anualmente cerca de 1.500 toneladas de carvão padrão e reduz as emissões de dióxido de carbono em aproximadamente 4.000 toneladas.

V. Guia de Instalação, Operação e Manutenção

Pontos-chave para a instalação 

A seleção do local deve evitar obstruções e garantir uma exposição solar suficiente 

A capacidade de suporte da fundação deve cumprir os requisitos de projeto 

O layout do gasoduto deve ser o mais curto possível para minimizar a perda de calor 

A instalação elétrica deve estar em conformidade com os requisitos de proteção contra raios e de ligação à terra

Gestão da operação e manutenção 

Limpe a superfície do coletor regularmente (recomenda-se que o faça uma vez por trimestre) 

Verifique a integridade do isolamento da tubagem 

Monitorizar os parâmetros operacionais do sistema e detetar quaisquer anormalidades em tempo útil 

Realize uma manutenção completa uma vez por ano

Tratamento de avarias comuns 

Diminuição da eficiência de recolha de calor: Verifique a limpeza do vidro e o estado do revestimento 

Fugas do sistema: Verifique a vedação das peças de ligação 

Falha do sistema de controlo: inspecione os sensores e atuadores 

Vi. Apoio político e oportunidades de desenvolvimento

Política nacional

O "14º Plano Quinquenal para o Desenvolvimento das Energias Renováveis" afirma claramente que devem ser feitos esforços para desenvolver vigorosamente a utilização da energia solar térmica. O estado oferece incentivos fiscais e subsídios para projetos de utilização da energia solar térmica.

Política local

Muitas regiões introduziram políticas de instalação obrigatória, exigindo que os novos edifícios públicos e instalações industriais sejam equipados com sistemas de utilização de energia solar térmica.

Oportunidades para o comércio de carbono

Os projetos de utilização de energia solar térmica podem solicitar indicadores de redução de carbono, participar no mercado de comércio de carbono e obter benefícios adicionais.

VII. Tendências de Desenvolvimento Futuro

Inovação tecnológica 

O novo tipo de revestimento de absorção seletiva aumenta a resistência a altas temperaturas 

A tecnologia de rastreio inteligente melhora a eficiência da recolha de calor 

Novo tipo de material isolante reduz a perda de calor

Integração de sistema 

Juntamente com o sistema de bomba de calor 

Trabalhar em coordenação com sistemas fotovoltaicos 

Combinado com o sistema de armazenamento de energia

Expansão do aplicativo 

Campo de vapor industrial 

Área de refrigeração e ar condicionado 

O campo da dessalinização da água do mar

viii. Conclusão

Os coletores solares planos de grande dimensão, como tecnologia madura de utilização da energia solar térmica, têm amplas perspetivas de aplicação nos setores industrial e comercial. As suas características limpas, económicas e fiáveis ​​tornam-nos a escolha ideal para a transformação energética das empresas. Com o avanço contínuo da tecnologia e o apoio contínuo das políticas, os coletores solares planos de grande dimensão desempenharão certamente um papel mais significativo na promoção do desenvolvimento verde e no alcance das metas de dupla emissão de carbono. 

Sugerimos que os utilizadores industriais e comerciais considerem integralmente os esquemas de utilização de energia solar térmica ao elaborarem os seus planos energéticos e planeiem a infra-estrutura de energia verde o mais cedo possível para tomar a iniciativa no desenvolvimento sustentável. Se precisar de mais detalhes técnicos ou consultoria sobre o projeto, contacte a nossa equipa profissional. Forneceremos suporte técnico e serviços completos.