Napelemes vákuumcsöves napkollektorok
A vákuumcsöves technológia jelenleg a leghatékonyabb a napkollektorokban alkalmazottak közül.
Egy ideig nagyon drága rendszer volt, és nehezen elérhető. Ez a rendszer azonban egyre hozzáférhetőbb egyes alkalmazások számára, amint azt a vákuumcsöves kompakt termoszifon melegvíz rendszerek elterjedése bizonyítja, amelyek az elmúlt években behatoltak olyan piacokra, mint Mexikó.
Miért hatékonyabbak a vákuumkollektorok, mint a laposak? A pontosabb válasz megismerése érdekében ismerni kell azokat a fizikai folyamatokat, amelyek révén a hőenergia az egyik testből a másikba kerül, és amelyek beavatkoznak azokba a folyamatokba, amelyek meghatározzák az egyik kollektor nagyobb vagy kisebb hatékonyságát a másikhoz képest.
A hőátadás módjai
Három módon lehet a hőt átadni az egyik testből a másikba:
Vezetés- Ez a hőátadás két különböző hőmérsékletű test között történik, amelyek közvetlen fizikai kapcsolatban állnak, vagy ugyanazon test két területe között, különböző hőmérsékleteken. A hőátadási fluxus attól függ, hogy milyen széles az érintkezési felület a két különböző hőmérsékletű terület között, és a közöttük fennálló hő-egyensúlyhiánytól. Ez a fajta átadás empirikusan ellenőrizhető egy forró test megérintésével (hőt juttat el hozzánk), vagy egy tűznek kitett fémes elem tartásával (észrevesszük, hogy a hő fokozatosan oszlik el az objektumon)
Konvekció- A hőátadás típusa, amely csak folyadékok között fordul elő, a szilárd anyagok között nem. Azért fordul elő, mert a folyadék hőmérséklete emelkedésével elveszíti a sűrűségét, és a leghidegebb és legsűrűbb közeg fölé emelkedik, hőjét az utóbbi felé továbbítja. Ez a fajta sebességváltó empirikusan tesztelhető, ha a kezét egy radiátorra vagy tűzhelyre helyezi. A meleg levegő felfelé haladó áramlása érezhető lesz
Sugárzás. Ebben az esetben nem szükséges, hogy a testek érintkezzenek a hő továbbításáért, és akár vákuumban is létezhetnek közöttük. Minden test az abszolút nulla (-273 Celsius-fok) fölötti hőmérsékleten való elhelyezés egyszerű tényével elektromágneses sugárzást bocsát ki. Minél magasabb a hőmérséklete, annál nagyobb a sugárzása.
Például két test, az egyik 30 Celsius-fokon, a másik 130 Celsius-fokon sugárzó energiát bocsát ki. Egymás mellé helyezve sugárzáscsere lesz közöttük. A 10 fokos hőmérsékleten sok energiát szív el a 130 fokos testsugárzás, és keveset ad neki. Így a 130 fokos test sokkal több sugárzást bocsát ki, mint amennyit képes elnyelni a 10 fokos testből. Egyéb külső tényezők hiányában a végeredmény az lesz, hogy a 10 fokos test felmelegszik, és a 130 fokos test lehűl, amíg mindkettő el nem éri ugyanazt a hőmérsékletet, és ugyanolyan mennyiségű energiát vesz fel és bocsát ki. Az ilyen típusú hőátadás legtisztább példáját maga a Nap szolgáltatja, amely nagyon magas hőmérsékletű és üres térben juttatja el hozzánk hőjét.