I collettori solari sono dispositivi che catturano il calore del sole per eseguire attività, al contrario dei pannelli fotovoltaici che utilizzano la luce del sole. Un uso comune per un collettore solare è quello di fornire acqua calda residenziale, ma possono anche fornire aria calda per il riscaldamento domestico o anche materiali surriscaldati per la generazione di elettricità. Mentre esistono molti diversi progetti di collettori solari, essi rientrano in tre ampie categorie.

Collettori a piastre piatte

Un collettore solare a piastre piatte rappresenta il tipo più semplice, composto da una scatola rettangolare con copertura di vetro e uno strato inferiore di assorbimento del calore. La luce del sole passa attraverso il vetro, riscaldando l'interno e una serie di tubi o condotti consente all'acqua o all'aria di fluire attraverso l'unità e assorbire il calore ambientale. I collettori piani non smaltati lasciano fuori il vetro e la scatola sigillata, e si basano semplicemente sul calore del sole, riscaldando i tubi stessi. Un'altra variante include un serbatoio dell'acqua montato sul tetto verniciato per assorbire il calore solare. Questi tipi di collettori sono più adatti per climi caldi, dal momento che anche la versione a scatola sigillata permetterà al calore raccolto di sfuggire facilmente all'aria fredda.

Collettori a tubi sottovuoto

Per climi più freddi o applicazioni che richiedono temperature dell'acqua più elevate, un sistema di tubi sottovuoto offre un migliore isolamento. In questi collettori, ogni tubo passa attraverso un tubo di vetro sigillato senza aria all'interno. Ciò consente al tubo di funzionare come un thermos, riducendo al minimo il trasferimento di calore dal tubo riscaldato interno all'ambiente esterno. I collettori a tubi sottovuoto potrebbero essere in grado di mantenere temperature dell'acqua superiori a 50 gradi Celsius (122 gradi Fahrenheit) al di sopra della temperatura ambiente.

Concentratori solari

Se hai bisogno di un sistema che possa fornire molto acqua calda, un concentratore solare è la soluzione migliore. I concentratori usano specchi per riflettere e concentrare l'energia del sole sui tubi dell'acqua, aumentando notevolmente la temperatura dell'acqua all'interno. Poiché gli specchi dei concentratori solari si incurvano per focalizzare i raggi del sole, funzionano meglio quando puntati direttamente verso il sole e spesso includono sistemi di tracciamento per seguire il sole attraverso il cielo per la massima esposizione. I concentratori solari sono comuni negli impianti di energia solare su larga scala, che contengono vasti campi di specchi a forma di conca che riscaldano una rete di tubi dell'acqua per creare vapore. Questo vapore aziona una turbina, creando elettricità.

Torri solari

Una variante del design del concentratore solare è la torre solare. Invece di un campo di concentratori che riscalda una sezione di una rete di condutture dell'acqua, un sistema a torre solare utilizza un campo di specchi che focalizzano la loro energia su un'unica torre centrale. Questo innalza la temperatura al punto di messa a fuoco così in alto che al posto dell'acqua, la torre può contenere sostanze solide come il sale che si scioglie sotto il calore intenso. I tubi dell'acqua passano attraverso la struttura, assorbendo il calore dalla sostanza fusa e il vapore fornito guida una turbina per generare elettricità. I sistemi di sale fuso hanno un vantaggio significativo rispetto ai concentratori solari tradizionali, perché il sale rimane abbastanza caldo da creare vapore molto tempo dopo che il sole tramonta. Questo può consentire a un impianto solare di creare elettricità 24 ore al giorno invece di rimanere dormiente di notte.