مجمعات الأنابيب الحرارية الشمسية من BTE: فعالة، مقاومة للبرد، مركزية

في سياق تسارع تحول هيكل الطاقة العالمي نحو الحياد الكربوني، أصبحت تكنولوجيا الاستفادة من الطاقة الشمسية الحرارية واحدة من أكثر الحلول موثوقية لاستبدال التدفئة التقليدية بالوقود الأحفوري. ومن بين منتجات الاستفادة من الطاقة الشمسية الحرارية المختلفة، يُعد المجمع الشمسي بأنابيب الحرارة، بكفاءته البارزة في جمع الحرارة، وقدرته على التكيف مع البيئات شديدة البرودة، واستقراره النظامي العالي للغاية، المعدات الأساسية لتوفير إمدادات المياه الساخنة المركزية والهندسة الحرارية الصناعية. شركة BTE Solar، ومقرها في تكساس، تعمل بعمق في مجال الاستفادة من الطاقة الشمسية الحرارية لسنوات عديدة. وقد وفرت منتجاتها من المجمعات الشمسية بأنابيب الحرارة المفرغة، بأدائها التقني الرائد، حلول طاقة نظيفة فعالة وموثوقة للمباني التجارية والمرافق العامة وأنظمة التدفئة الصناعية في جميع أنحاء العالم.

أولاً: مبدأ العمل: نقل الحرارة بتغير الطور، فعال ومستقر للغاية

تتمثل التقنية الأساسية للمجمع الشمسي بأنابيب الحرارة في نظام نقل الحرارة بتغير الطور المغلق بالكامل لأنبوب الحرارة. يمر ضوء الشمس عبر أنبوب الزجاج المفرغ عالي الشفافية (بنفاذية ≥ 0.89)، ويتم امتصاصه بواسطة الطلاء الانتقائي للامتصاص داخل الأنبوب وتحويله إلى طاقة حرارية. تنتقل الحرارة عبر الزعانف الألومنيوم إلى قسم التبخير في أنبوب الحرارة، حيث يتبخر السائل العامل الخاص داخل أنبوب الحرارة عند التسخين وينقل الحرارة إلى الأعلى نحو قسم التكثيف في الأعلى. في قسم التكثيف، تنتقل الحرارة إلى وسيط نقل الحرارة (مثل الماء أو الزيت الحراري) في المجمع المشترك عبر كتلة نقل الحرارة، مما يكمل التبادل الحراري. بعد إطلاق الحرارة، يتكثف السائل العامل إلى سائل ويتدفق عائدًا تحت تأثير الجاذبية إلى قسم التبخير، ليدخل في الدورة التالية. تحقق عملية الدورة هذه (التبخير - إطلاق الحرارة - التكثيف - الارتداد) نقلًا فعالًا وسريعًا ومستمرًا للطاقة الحرارية الشمسية.

ثانيًا: المزايا التقنية: وضع معايير صناعية جديدة

بالمقارنة مع مجمعات الطاقة الشمسية التقليدية ذات التدفق المباشر أو النوع المسطح، حقق مجمع الطاقة الشمسية بأنبوب الحرارة من BTE تفوقًا شاملاً في عدة مؤشرات رئيسية.

1. كفاءة عالية جدًا في جمع الحرارة، مع أداء جيد حتى في ظروف الإضاءة المنخفضة.

يستخدم المجمع طلاء امتصاص انتقائي عالي الأداء، مع نسبة امتصاص الشمس ≥ 95% وانبعاث الأشعة تحت الحمراء ≥ 5%. تصل كفاءة التوصيل الحراري للأنبوب الحراري إلى 99%. تحت التعرض لأشعة الشمس، يكون وقت الاستجابة الحرارية 5 ثوانٍ فقط. حتى في الأيام الغائمة أو في ظروف الإضاءة المنخفضة، لا يزال النظام قادرًا على جمع الإشعاع الشمسي المتناثر بشكل فعال، وتجنب ظاهرة "إيقاف التشغيل" للمجمعات التقليدية عندما لا يكون هناك ضوء كافٍ. في ظل ظروف ضوء الشمس الكافية، يمكن أن تصل الكفاءة الحرارية الإجمالية إلى أكثر من 80%، مع تحسين الكفاءة بنسبة 10%-20% مقارنة بمجمعات الأنابيب المفرغة التقليدية. 

2. التكيف مع البيئات شديدة البرودة، يمكن أن تعمل بشكل طبيعي عند -50 درجة مئوية 

جامع الأنابيب الحرارية لا يتطلب حقن الماء مباشرة في الأنابيب المفرغة، مما يلغي تمامًا خطر التجمد والتشقق في الشتاء. يمكن للأنبوب الحراري بدء التشغيل عند درجة حرارة ≤ 30 درجة مئوية، ولا يوجد أي ضرر من التجمد حتى في بيئة تصل إلى -25 درجة مئوية. يمكنه العمل بثبات حتى في ظروف البرد القارس التي تصل إلى -50 درجة مئوية. هذه الخاصية تجعله خيارًا مثاليًا لمشاريع التدفئة الشتوية في المناطق المرتفعة مثل شمال أوروبا وأمريكا الشمالية وشمال الصين.

3. خطر تسرب صفري، مع عمر خدمة يتجاوز 15 عامًا

تم اعتماد هيكل نقل حراري مغلق بالكامل، مما يضمن عدم تدفق المياه داخل الأنابيب المفرغة. وهذا يلغي بشكل أساسي مشاكل التسرب والتآكل والترسبات. حتى في حالة تلف أنبوب مفرغ واحد، فإنه لا يؤثر على التشغيل الطبيعي للنظام بأكمله. يمكن استبداله عبر الإنترنت دون الحاجة إلى إيقاف التشغيل للصيانة. يتجاوز عمر الخدمة التصميمي للنظام 15 عامًا، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف التشغيل والصيانة طويلة الأجل.

4. هيكل قوي، تركيب مرن

يمكن للأنبوب الزجاجي عالي القوة تحمل تأثير حجر برد بقطر 25 مم. يمكن تركيب المجمع دون أي قيود على الميل، ويمكن تركيبه أفقيًا أو رأسيًا أو بزاوية، مما يتكيف بمرونة مع أسطح وواجهات المباني المختلفة.

ثالثًا: سيناريوهات التطبيق: تغطية كامل مجال المياه الساخنة المركزية

بفضل استقراره العالي للنظام، وتصميمه المعياري المرن، وقدرته الممتازة على التكيف مع المناخ، تم تطبيق مجمعات الطاقة الشمسية الحرارية الأنبوبية من BTE Solar على نطاق واسع في مشاريع المياه الساخنة المركزية المختلفة:

الفنادق والمنتجعات: ضمان إمداد مستمر بالمياه الساخنة على مدار 24 ساعة للاستخدام اليومي، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف الطاقة

المدارس والجامعات: تلبية الطلب المتكرر على المياه الساخنة في المساكن الطلابية والمقاصف والصالات الرياضية

المستشفيات والمؤسسات الطبية: توفير مياه ساخنة آمنة ومستقرة لأغراض النظافة، وضمان المياه اللازمة للتعقيم والتنظيف الطبي

حمامات السباحة العامة والمرافق الرياضية: تحقيق تدفئة بدرجة حرارة ثابتة لمياه حمامات السباحة

المصانع والمجمعات التجارية الكبيرة: تلبية احتياجات العمال للاستحمام والتسخين المسبق الصناعي

رابعًا: آفاق السوق: المعيار التقني في سوق الفئة المتوسطة والعليا

وفقًا لتقرير أبحاث السوق، من المتوقع أن ينمو السوق العالمي لأنابيب تجميع الحرارة الشمسية من 11.87 مليار دولار أمريكي في عام 2025 إلى 20.14 مليار دولار أمريكي في عام 2031، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 9.21%. في السوق الأوروبية، استحوذت مجمعات الأنابيب المفرغة ذات الأنابيب الحرارية على حصة كبيرة من السوق المتوسطة والعالية الجودة بفضل أدائها التقني المتميز. وقد وفرت السياسات المناخية الطموحة مثل "الصفقة الخضراء" للاتحاد الأوروبي وخطة "ريباور إي يو"، بالإضافة إلى لوائح كفاءة الطاقة الإلزامية في المباني في مختلف الدول، زخمًا قويًا للسوق لتقنيات الاستفادة من الطاقة الشمسية الحرارية.

نتطلع إلى المستقبل

ستواصل BTE Solar استكشاف تكنولوجيا تجميع الحرارة الشمسية بالأنابيب الحرارية بعمق، ودفع ترقية المنتجات من خلال الابتكار، وتوفير حلول طاقة حرارية نظيفة أكثر كفاءة وموثوقية واقتصادية للعملاء حول العالم. من تدفئة الشتاء في المناطق الباردة إلى توفير المياه الساخنة المركزية للمجمعات التجارية الكبيرة، تساهم مجمعات الحرارة الشمسية بالأنابيب الحرارية من BTE Solar بأدائها المتميز في التحول الأخضر للطاقة العالمي.

بخصوص BTE Solar: تأسست شركة تكساس BTE للطاقة الشمسية المحدودة (BTE Solar) في عام 2009، ويقع مقرها الرئيسي في ديتشو، مقاطعة شاندونغ، الصين. وهي مؤسسة تقنية متخصصة في البحث والإنتاج والمبيعات لأنظمة الاستفادة من الطاقة الشمسية الحرارية. تمتلك الشركة أكثر من 20 عامًا من الخبرة في هذا المجال. في عام 2022، احتل إنتاجها من مجمعات الطاقة الشمسية المسطحة المرتبة الثانية عالميًا، وتم تصدير منتجاتها إلى أكثر من 40 دولة ومنطقة حول العالم. تلتزم BTE Solar بمفاهيم التطوير المتمثلة في "الامتنان، والنزاهة، والتعلم، والابتكار"، وتسعى جاهدة لتوفير حلول عالية الجودة للاستفادة من الطاقة الشمسية الحرارية للعملاء حول العالم.