Selektiiviset pinnat aurinkokeräimissä

Abstract

Jatkuvasti kasvava energiantarve, ilmastonmuutos ja fossiilisten polttoaineiden vääjäämätön loppuminen ovat muutamia monista syistä uusiutuvien energianlähteiden tarpeiden kasvamiselle. Yksi lukuisista uusiutuvista energianlähteistä on aurinkoenergia, jonka hyödyntämispotentiaali on suuri. Tässä työssä keskitytään aurinkolämpöön. Aurinkolämmön hyödyntämiseen käytetyt aurinkokeräimet voidaan jakaa stationäärisiin keräimiin ja seurantakeräimiin, jotka voidaan jakaa vielä tarkemmin yhden ja kahden akselin seurantakeräimiin. Työssä käydään lyhyesti läpi jokainen näistä ryhmistä ja niiden yleisimpiä malleja. Lisäksi tutustutaan hieman Suomen aurinkokeräimien tilastoihin. Selektiivisiä pintoja tutkitaan teoriatasolla ja paneudutaan sen jälkeen selektiivisten pintojen materiaaliryhmiin: luontaisiin materiaaleihin, tandemkasoihin ja käänteisiin tandemkasoihin, monikerroksisiin kasoihin, cermetteihin, pintakarheuteen sekä kvanttikoon vaikutuksiin. Jokaisesta materiaaliryhmästä tarkastellaan myös muutamia siihen kuuluvia materiaaleja ja valmistusmenetelmiä. Työn lopussa todetaan Suomeen parhaiten sopiviksi aurinkokeräinmalleiksi yhden akselin seurantakeräimistä paraboliset kaukalokeräimet ja lineaariset Fresnelin heijastimet. Stationääriset keräimet ovat keskenään hyvin samankaltaisia, joten niistä ei valita yksittäisiä malleja. Kahden akselin seurantakeräimet eivät ole kannattavia Suomen olosuhteissa, minkä vuoksi niistä ei eritellä parasta mallia. Selektiivisistä pinnoista interferenssikasat, cermetit ja pintakarheus valikoituvat parhaiksi materiaaliryhmiksi.