مجمع شمسي حراري أنواع المجمعات الشمسية المستخدمة لتجميع الحرارة
مجمعات الطاقة الشمسية لسخونة الهواء تسخن الهواء بشكل مباشر، ودائما تقريباً تستخدم لأغراض التدفئة. كما أنها تستخدم أيضا في التسخين المسبق للهواء في أنظمة (HVAC) الصناعية والتجارية. إنها تقع في فئتين: المطلية وغير المطلية.
الأنظمة المطلية لها صحيفة علوية شفافة وكذلك جانب معزول وألواح خلفية للتقليل من فقدان الحرارة إلى الجو المحيط. ويمكن لألواح الامتصاص في الألواح الحديثة أن تمتلك امتصاصية أكبر من (93 %). ويمر الهواء عادة على طول الجهة الأمامية أو الخلفية من لوح الامتصاص عندما يتم فصل الحرارة مباشرة منه. ويمكن بعد ذلك أن يتم توزيع الهواء المسخن مباشرة لبعض التطبيقات مثل أغراض التدفئة والتجفيف أو قد يتم تخزينه لاستخدامه في وقت لاحق.
الأنظمة غير المطلية، أو الأنظمة الهوائية الظاهرة، تتكون من لوح امتصاص يعبر من خلاله الهواء حيث أنه يفصل الحرارة من لوح الامتصاص. وتستخدم عادة هذه الأنظمة في التسخين المسبق للهواء في المباني التجارية.
وتعد هذه التقنيات من بين التقنيات الشمسية المتاحة الاقتصادية والأكثر كفاءة والتي يمكن الاعتماد عليها. واسترداد الألواح الشمسية المطلية لتسخين الهواء قد يكون لمدة أقل من (9- 15) سنة تبعا للوقود الذي يتم استبداله.
الوعاء أو القصعة الشمسية هي إحدى مجمعات الطاقة الشمسية الحرارية والتي تعمل على غرار طبق القطع المكافئ، ولكن بدلا من استخدام مرآة تعقب مكافئة ذات جهاز استقبال ثابت، تمتلك القصعة مرآة كروية ثابتة ذات جهاز استقبال تتبعي.
وهذا يقلل من كفاءتها ولكن يجعلها أقل ثمناً لكي يتم بنائها وتشغيلها. ويطلق عليها المصممون مرآة ثابتة موزعة لنظام للطاقة الشمسية المركزة. ويتمثل السبب الرئيسي لتطويرها في تقليل تكاليف تحريك مرآة كبيرة لتعقب الشمس كما هو الحال في أنظمة طبق القطع المكافئ.
المرآة الثابتة المكافئة تكون صورة مختلفة للشمس وهي تتحرك في عرض السماء. وفقط عندما توجه المرآة مباشرة للشمس، يتركز الضوء في نقطة واحدة. وهذا هو السبب في أن أنظمة طبق القطع المكافئ تتبع الشمس. وتقوم المرآة الكروية الثابتة بتركيز الضوء في نفس المكان غير معتمدة على موضع الشمس. ومع ذلك، فإنه لا يتم توجيه الضوء إلى نقطة واحدة ولكن يتم توزيعة على خط من سطح المرآة لأحد أنصاف قطرها (على طول الخط الذي يمر عبر مركز الكرة والشمس).
وبما أن الشمس تتحرك عبر السماء، فإن فتحة العدسة لأي مجمع ثابت تتغير. وهذا يسبب تغيرات في كمية ضوء الشمس الملتقطة، منتجة ما يسمى بالتأثير الجيبي لإنتاج الطاقة. المؤيدون لتصميم القصعة الشمسية يدعوا بأنه يمكن تعويض انخفاض ناتج الطاقة الإجمالي مقارنة بمرايات القطع المكافئ المتتبعة عن طريق خفض تكاليف النظام.
ضوء الشمس المركز على الخط المحوري للعاكس الكروي يتم تجميعه باستخدام جهاز استقبال تتبعي. ويتمحور جهاز الاستقبال حول خط الاتصال وعادة ما يتم مواجهته. وقد يتكون هذا الجهاز من أنابيب تحمل السوائل من أجل النقل الحراري أو خلايا كهروضوئية للتحويل المباشر للضوء إلى كهرباء.
وقد نتج تصميم الوعاء أو القصعة الشمسية من مشروع لقسم الهندسة الكهربية لجامعة تكساس التقنية، برئاسة أدوين أوهير، لتطوير مشروع لإنتاج طاقة مقدارها 5 ميجا واط. وقد تم بناء القصعة الشمسية لبلدة كروزبيتون في تكساس كمرفق تجريبي. وكان قطر القصعة (65) قدم = (20) متر، تميل بزاوية مقدارها (15) درجة لتحسين العلاقة ما بين العائد والتكلفة (زاوية 33 درجة قد حسنت من العائد). وقد تقلصت حافة الكرة إلى (60) درجة، منتجة لفتحة قصوى مقدارها (3318) قدم مربع وهو ما يساوي (308.3) متر مربع. وقد أنتجت هذه القصعة التجريبية الكهرباء بمعدل زروة مقداره (10) كيلو واط. [بحاجة لمصدر]
وقد تم تطوير قصعة شمسية (أورفيلا) ذات قطر مقداره 15 متر من اختبار سابق من قصعة قطرها 3.5 متر خلال أعوام (1979- 1982) من قبل معهد تاتا لبحوث الطاقة. وقد أظهر هذا الاختبار استخدام القصعة الشمسية في إنتاج البخار لأغراض الطهي. وقد تم إجراء المشروع واسع النطاق لبناء قصعة شمسية ومطبخ ابتداءً من عام 1996 وأصبح مكتمل التشغيل بحلول عام 2001. [بحاجة لمصدر]