En los colectores solares térmicos , una superficie selectiva o un absorbedor selectivo es un medio para aumentar su temperatura y / o eficiencia de operación. La selectividad se define como la relación entre la absorción de radiación solar (α sol ) y la emisión de radiación térmica infrarroja (ε therm ).
Las superficies selectivas aprovechan las diferentes longitudes de onda de la radiación solar incidente y la radiación emisiva de la superficie absorbente: [1]
- La radiación solar cubre aproximadamente las longitudes de onda de 350 nm a 4000 nm; UV-A , visible e infrarrojo cercano ( NIR o IR-A más IR-B ).
- La radiación infrarroja térmica , de materiales con temperaturas aproximadamente en el intervalo de -40 a 100 ° C, cubre aproximadamente las longitudes de onda 4000 nm a 40,000 nm = 4 um a 40 um; El intervalo de radiación térmica infrarroja está nombrado o cubierto por: MIR , LWIR o IR-C .
Materiales
Normalmente, se utiliza una combinación de materiales. Una de las primeras superficies selectivas investigadas fue un tándem semiconductor-metal [2] , simplemente cobre con una capa de óxido cúprico negro . El silicio sobre metal también es otro ejemplo. [2] Un diseño diferente tiene compuestos de cerámica y metal ( cermets ) sobre sustratos metálicos. [2] [3] Negro cromo ( "cromo negro") y níquel aluminio anodizado -plated es otra superficie selectiva que es muy duradero, altamente resistente a la humedad o oxidantes atmósferas y extremas temperaturas , mientras que ser capaz de retener sus propiedades selectivas, pero costoso. Uno de los diseños más populares, un absorbedor solar de banda ancha multicapa, consiste en un sustrato metálico recubierto con varias capas de metal y materiales dieléctricos. Si bien estos deben depositarse al vacío, se han adoptado ampliamente debido a su idoneidad para los tubos de vacío. [4] [2]
Aunque la pintura negra común tiene una alta absorción solar, también tiene una alta emisividad térmica y, por lo tanto, no es una superficie selectiva.
Los valores típicos para una superficie selectiva pueden ser 0,90 de absorción solar y 0,10 de emisividad térmica, pero pueden oscilar entre 0,8 / 0,3 para pinturas sobre metal y 0,96 / 0,05 para superficies comerciales. En laboratorios se han obtenido emisividades térmicas tan bajas como 0,02. [2]
Otras aplicaciones
Las superficies selectivas se utilizan para otras aplicaciones además de los colectores solares térmicos, como las superficies de baja emisividad utilizadas en los cristales de las ventanas , que reflejan la radiación térmica y tienen altos factores de transmitancia (siendo transparentes ) para la luz solar visible .
Ver también
Referencias
- ^ "Superficies absorbentes" . www.impact-absorbing-surfaces.co.uk . Consultado el 26 de noviembre de 2020 .
- ^ a b c d e Kennedy, Cheryl (2002). "Revisión de materiales absorbentes selectivos solares de temperatura media a alta" (PDF) . NREL . Consultado el 21 de febrero de 2018 .
- ^ Tesfamichael, Tuquabo; Wäckelgård, Ewa (1 de julio de 1999). "Absortancia solar angular de absorbedores utilizados en colectores solares térmicos" . Óptica aplicada . 38 (19): 4189–4197. Código bibliográfico : 1999ApOpt..38.4189T . doi : 10.1364 / AO.38.004189 . ISSN 2155-3165 .
- ^ "Energía TiNOX" . Alemco . 2018 . Consultado el 21 de febrero de 2018 .
enlaces externos
- Superficie selectiva para una conversión solar térmica eficiente
- Tabla de absorción y emisividad para varios materiales.