Θέρμανση Από Τον Ήλιο Με Εκμετάλλευση Ηλιακής Ενέργειας

H ηλιοφάνεια στην Ελλάδα είναι μεγάλη και η ολική ηλιακή ακτινοβολία σε οριζόντιο επίπεδο κυμαίνεται από 5000 έως 6100 μj /τ.μ. / έτος. Το μέγιστο παρατηρείται στην περιοχή της Ρόδου και στην Ν.Α. Κρήτη και το ελάχιστο στις βόρειες περιοχές της χώρας μας. Η μέγιστη μηνιαία τιμή κατά τη διάρκεια του χρόνου παρατηρείται τον Ιούλιο (780 mj/ τμ /έτος ) και η ελάχιστη τον Δεκέμβριο (200 mj tm/έτος). Δυστυχώς ακριβείς μετρήσεις για πολλά χρόνια υπάρχουν μόνο για την Αθήνα.
Πλεονεκτήματα Θέρμανσης Από Τον Ήλιο
Ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα της ηλιακής ακτινοβολίας από την οποία επωφελούμαστε θερμανση απο τον ηλιο, σχετικά με τις  συμβατικές πηγές, είναι η ομαλή κατανομή της στο χώρο. Έτσι δεν είμαστε υποχρεωμένοι να μεταφέρουμε την ενέργεια σε μεγάλες αποστάσεις και μπορούμε να χρησιμοποιούμε μικρά  ηλιακά συστήματα, συχνά χαμηλής τεχνολογίας, στον τόπο χρησιμοποίησης της ενέργειας. Δυστυχώς το πλεονέκτημα αυτό συχνά αγνοήθηκε από τις τεχνολογικά ανεπτυγμένες χώρες και η έρευνα κατευθύνθηκε σε προγράμματα μεγάλων κέντρων παραγωγής. Τέτοιο παράδειγμα γιγαντισμού είναι η ιδέα του Glaser για ένα δορυφόρο με επιφάνεια συλλογής 50 τετραγωνικά χιλιόμετρα φωτοβολταϊκών στοιχείων. Η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια θα εκπέμπεται υπό μορφή μικροκυμάτων σε σταθερό σημείο της γης όπου θα γίνεται η μετατροπή σε ηλεκτρισμό. Άλλο παράδειγμα είναι οι ηλιακοί πύργοι.
Βέβαια η ηλιακή ενέργεια παρουσιάζει και μερικά προβλήματα που είναι προφανή σε οποιονδήποτε ασχοληθεί με την εκμετάλλευσή της Μειονεκτήματα Ηλιακής Ακτινοβολίας – Θερμανσης Απο Τον Ηλιο
Η ασυνεχής χρονική κατανομή (ημέρα-νύχτα, σύννεφα, χειμώνας- καλοκαίρι). Οι λύσεις για αυτό είναι η αποθήκευση και η χρησιμοποίηση σε συνδυασμό με άλλες ενεργειακές πηγές.
Χαμηλή πυκνότητα ενέργειας. Γι’ αυτό σε μερικές εφαρμογές είναι απαραίτητη η χρησιμοποίηση συγκεντρωτικών συστημάτων. Στα συστήματα αυτά μας ενδιαφέρει η άμεση ακτινοβολία επειδή η διάχυτη δεν μπορεί να συγκεντρωθεί. Για μεγάλες συγκεντρώσεις πρέπει οπωσδήποτε τα κάτοπτρα να παρακολουθούν την κίνηση του ήλιου.
Η μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε θερμότητα γίνεται με υλικά που αφορούν την ηλιακή ακτινοβολία και την μετατρέπουν σε θερμότητα. Έτσι  έχουμε τους μαύρους απορροφητές στους ηλιακούς συλλέκτες των οποίων η θερμοκρασία αυξάνεται με απορρόφηση της ηλιακής ενέργειας ενώ μέρος της ενέργειας αυτής μεταφέρεται σε κάποιο δοχείο όπου αποθηκεύεται με την μορφή κάποιου θερμού ρευστού. Βέβαια ο απορροφητής εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και χάνει επίσης θερμική ενέργεια με μεταφορά και αγωγή.
Τα συστήματα μετατροπής σε θερμότητα διακρίνονται σε παθητικά και ενεργητικά. Στα πρώτα η θερμότητα κυκλοφορεί στο σύστημα με φυσική μεταφορά ενώ στα δεύτερα με την βοήθεια κάποιας αντλίας, ανεμιστήρα κτλ. Παράδειγμα ενός παθητικού συστήματος είναι τα παράθυρα και ο εσωτερικός χώρος ενός δωματίου. Από τα παράθυρα μπαίνει ένα

μεγάλο μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας που απορροφάται από τους εσωτερικούς τοίχους και τα αντικείμενα του δωματίου το οποίο έτσι θερμαίνεται. Βέβαια είναι δυνατόν να κατασκευαστούν ειδικοί τοίχοι με μεγάλες επιφάνειες από διαφανή υλικά μπροστά από αυτές. Ο αέρας στο χώρο αυτό θερμαίνεται και κυκλοφορεί στο υπόλοιπο σπίτι. Άλλο παράδειγμα είναι τα θερμοκήπια. Πρέπει να σημειώσουμε εδώ ότι κατά την διάρκεια της νύχτας έχουμε ακριβώς το αντίθετο, δηλαδή απώλεια θερμικής ενέργειας από τα παράθυρα και γενικά τα διαφανή καλύμματα. Έτσι θα πρέπει να προβλέψουμε μονωτικά σκεπάσματα για να διατηρηθεί ο χώρος ζεστός. Μεγάλη σημασία στα παθητικά ηλιακά
συστήματα έχει η ομαλοποίηση της θερμοκρασιακής διαφοράς του χώρου μεταξύ της ημέρας και της νύκτας. Αυτό επιτυγχάνεται συνήθως με την αύξηση της θερμοχωρητικότητας του χώρου (χοντροί τοίχοι, διάφορα υλικά με εξαιρετικά μεγάλη θερμοχωρητικότητα ).
Τα φωτοβολταϊκά συστήματα και οι ηλιακοί θερμοσίφωνες είναι από τα πιο δημοφιλή συστήματα εκμπετάλλευσης της ηλιακής ενέργειας για θέρμανση από τον ήλιο. Μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζει η χρησιμοποίηση κάτοπτρων η άλλων οπτικών συστημάτων για την συγκέντρωση της ηλιακής ακτινοβολίας.  Τέλος οι ηλιακές λίμνες ( ή δεξαμενές ) έχουν μελετηθεί πολύ και παρουσιάζουν αξιόλογα πλεονεκτήματα σαν στοιχεία συλλογής θερμικής ενέργειας..