A techno-economic investigation into performance enhancement of flat-plate solar collectors using reflective mirrors under atmospheric conditions in Kirkuk City, Iraq

Abstrakt

Energia słoneczna, jako zrównoważone i przyjazne dla środowiska źródło energii, coraz bardziej przyciąga uwagę środowisk naukowych i inżynieryjnych ze względu na swoją zdolność do dostarczania czystej energii przy znikomych kosztach eksploatacyjnych, pomimo stosunkowo wysokich początkowych kosztów instalacji. Niniejsze badanie przeprowadzono w celu zwiększenia sprawności cieplnej płaskiego kolektora słonecznego poprzez zastosowanie lustra odbijającego w warunkach klimatycznych panujących w Kirkuku w Iraku. Wykonano dwa identyczne kolektory: jeden o konfiguracji konwencjonalnej, a drugi wyposażony w lustro odbijające, mające na celu wzmocnienie padającego promieniowania słonecznego, a co za tym idzie – zwiększenie absorpcji ciepła. Analizy eksperymentalne przeprowadzono w ciągu czterech kolejnych miesięcy: w grudniu 2024 r. oraz w styczniu, lutym i marcu 2025 r. o godz. 13:00. W grudniu kolektor z lustrem osiągnął sprawność cieplną na poziomie 31,66%, w porównaniu z 28,99% w przypadku urządzenia konwencjonalnego, co wskazuje na poprawę o 9,21%. W styczniu sprawność wzrosła z 28,67% do 37,86%, co odpowiada poprawie o 32,05%. W lutym odnotowano wartości 39,59 i 36,65%, co oznacza wzrost o 8,02%. W marcu odnotowano najbardziej znaczący wzrost, ponieważ zmodyfikowany kolektor osiągnął sprawność 59,40% w porównaniu z 35,64% w przypadku systemu konwencjonalnego, co stanowi wzrost o 66,66%. Wyniki potwierdzają, że zastosowanie powłoki odblaskowej znacząco poprawia wydajność termiczną kolektora, przy czym maksymalną wydajność odnotowano w marcu ze względu na najwyższe natężenie promieniowania słonecznego w tym okresie.