קולט שמש

קולט שמש הוא מתקן שממיר קרינת השמש לאנרגיית חום. בניגוד לתאים פוטו־וולטאיים (תאים פוטו־וולטאיים, תאים שממירים אור לחשמל), קולט שמש מיועד בעיקר לחימום מים או אוויר.

קולטי שמש נפוצים בנויים כלוח מלבני שחור. בלוח יש צינורות מתכת, בדרך כלל נחושת או ברזל, שדרכם זורמים מים. השמש מחממת את הלוח. החום עובר למים ישירות או דרך האוויר שמסביב. המים החמים עולים אל דוד, מיכל אגירה, ומים קרים חוזרים אל הקולט במחזור סגור.

יש שלושה סוגים עיקריים: קולט שטוח, קולט צינור ואקום וקולט מרוכז. קולט שטוח הוא הפשוט והנפוץ לבתים. קולט צינור ואקום משתמש בצינורות זכוכית כפולים עם ואקום (ואקום = מרווח בלי אוויר) בין השכבות, והוא יעיל יותר במזג אוויר קר או מעונן. קולט מרוכז משתמש במראות לפרוקול את קרני השמש ומייצר טמפרטורות גבוהות מאוד, למשל להפקת קיטור.

קרני השמש חודרות דרך זכוכית שקופה אל לוח סופג כהה. הלוח סופג את הקרינה ומתחמם. חום זה עובר לנוזל החום, מים או נוזל תרמי, שזורם בצינורות. הקולט מבודד כדי למנוע איבוד חום. בדרך זו מתחמלים מים שנאגרים במכל אגירה.

היעילות תלויה בזווית ההשמה ביחס לשמש, בעוצמת הקרינה, באובדן חום ובאיכות החומרים.

השימוש העיקרי הוא לחימום מים ביתי, למשל לדודי שמש. קולטים משמשים גם לחימום בריכות, לחימום חללים מסוימים ולייבוש חקלאי. בתעשייה משתמשים בהם לחימום תהליכי ייצור, בעיבוד מזון ובייצור קיטור בחלק מהמתקנים.

קולטי שמש מפחיתים פליטות גזי חממה כי הם משתמשים במקור אנרגיה מתחדש, השמש. הם מצמצמים תלות בדלקים פוסיליים. עלות התפעול נמוכה אחרי ההתקנה, אך העלות הראשונית עלולה להיות גבוהה. בכל זאת, עלות-תועלת (הכדאיות הכלכלית) היא סיבה מרכזית לאימוץ הטכנולוגיה.

בישראל קולטי שמש נפוצים בבניינים פרטיים וציבוריים. התקן לבנייה ירוקה ת"י 5281 מחייב שילוב מערכות סולאריות לחימום מים בבניינים חדשים. ישראל החלה להשתמש בקולטים כבר בשנות ה־50. משבר האנרגיה בשנות ה־70 חיזק את השימוש והמדיניות התומכת.

קולטי שמש בישראל משמשים גם ליישומים תעשייתיים וחקלאיים. המדינה משקיעה במחקר לשיפור היעילות והקיימות של המערכות.

פיתוחים עדכניים כוללים ציפויים ננומטריים על הלוח הסופג. ציפויים אלה משפרים קליטת קרינה ומפחיתים פליטת חום. מבודדים מתקדמים, כמו אווירואגלים, מפחיתים איבוד חום. שימוש בחומרים פאזיים (חומרים ששומרים ומשחררים חום כאשר הם משנים מצב) מאפשר אגירת חום לזמן ארוך. קיימות גם מערכות היברידיות שמייצרות חום וחשמל במתקן אחד. טכנולוגיות אלה משפרות יעילות ומאפשרות שימוש באזורים פחות שטופי שמש.

קולט שמש הוא מתקן שלוקח חום מהשמש. הוא מחמם מים או אוויר. דוד שמש הוא המיכל ששומר את המים חמים.

יש שלושה סוגים עיקריים. קולט שטוח נראה כלוח שחור פשוט. קולט צינור ואקום הוא צינור עם שכבת זכוכית ופנים בלי אוויר (ואקום = בלי אוויר). קולט מרוכז משתמש במראה גדולה שמרכזת את השמש.

אור השמש עובר דרך זכוכית ומגיע ללוח כהה. הלוח מתחמם. החום עובר למים בצינורות. המים החמים עולים אל הדוד. מים קרים חוזרים לקולט.

הם מחממים מים בבית. גם מחממים בריכות. משתמשים בהם לייבוש פירות וירקות בחקלאות. במפעלים מחממים בעזרת קולטים תהליכים שונים.

קולטי שמש עובדים על אנרגיה מתחדשת, השמש. הם מפחיתים זיהום. אחרי התקנה, הם זולים לתפעול. ההתקנה עלולה להיות יקרה בהתחלה.

בישראל יש הרבה קולטים בגלל השמש והחוקים. כבר בשנות ה־50 התחילו להשתמש בהם. היום יש תקן שמעודד התקנה בבניינים חדשים.

יש חידושים שעושים קולטים טובים יותר. יש ציפויים מיוחדים שמשפרים קליטה. יש גם חומרים ששומרים חום לשעות הלילה. אלה עוזרים להשתמש בקולטים גם כשעביי או בלילה.