Сонячні колектори представляють собою інноваційну установку, перетворюючу енергію сонця в теплову енергію. Саме сонячний колектор вважається найвідомішим пристроєм, що застосовують сонячну енергію. Ще тисячу років тому люди користувалися енергією сонця для нагріву води. Перший сонячний колектор був створений швейцарським ботаніком Орасом Бенедиктом де Соссюром в 1767 році. На відміну від сонячних батарей, які виробляють електроенергію, сонячні колектора служать для нагріву води.
Найпоширенішими нині є плоскі і вакуумні колектори. До конструктивних особливостей всіх колекторів відноситься максимальна поглинаюча здатність сонячної енергії та перетворення її в теплову енергію з найменшими тепловими втратами. Колектор є основним елементом в солярної системі, однак щоб вся система працювала ефективно необхідно правильно підібрати всі елементи системи: комплектуючі, труби, ізоляцію і призвести правильний монтаж обладнання. Кількість колекторів, їх розміри, установка і спосіб їх з'єднання від цього багато в чому залежить ефективність і довготривалість роботи всієї системи. У системі теплопостачання сонячні колектора підключаються до акумулятора теплової енергії. Він являє собою теплоізольований бак з побутовою водою, в якому відбувається передача теплової енергії від теплоносія до води.
Плоскі колектори характеризуються простотою і надійністю конструкції, термін їх експлуатації близько 20 років. Плоскі колектори різних виробників в основному конструктивно схожі. Вони складаються з:
- легкого корпусу,
- прозорої ізоляції (солярного скла, пропускає сонячне світло),
- мідного гідравлічного абсорбера з поглинаючою поверхнею,
- теплоізоляційної підкладки, елементів кріплення.
Корпус сонячного колектора найчастіше виконують з анодованого алюмінію у вигляді рамки, зворотна сторона якої закривається плоскою панеллю з алюмінію або пластику для полегшення ваги. Є моделі з листового тонкого алюмінію, корпус яких відштампований у вигляді великого піддону. Велика кількість ребер жорсткості і вигинів надає такому піддону необхідну жорсткість. Звернена до сонця сторона корпусу покрита спеціальним солярним склом з високим ступенем пропускання сонячного випромінювання. Це досягається низьким вмістом заліза в складі скла. Чим нижче вміст заліза в склі, тим вище коефіцієнт пропускання інфрачервоної складової сонячного спектру і тим ефективніше працює колектор. Частина сонячної енергії буде губитися в результаті віддзеркалення від поверхні скла, а також через поглинання в його товщі. ККД у таких колекторів буде близько 50%. Установка плоских колекторів більш прийнятна в районах з м'яким кліматом і теплими зимами.
В основі конструкції вакуумного сонячного колектора закладена трубчаста система ізоляції мідного абсорбера. У кожен скляну посудину циліндричної форми, запаяний по кінцях, вставлена мідна трубка, яка має свою ізоляцію. У таких колекторах теплоізоляційним матеріалом служить вакуум. Він не проводить тепло, тому повністю виключає втрати на конвекцію і теплопровідність і, таким чином, зводить загальні теплові втрати колектора до мінімуму. Це дозволяє забезпечити високий і стабільний ККД колектора навіть при слабкому розсіяному сонячному випромінюванні в хмарний день, а також при негативній температурі зовнішнього повітря.
Тому, в середньому, вакуумні сонячні колектори виробляють на 30-40% теплової енергії більше протягом року, у порівнянні з іншими типами колекторів.
Скляні труби вакуумних колекторів дозволяють сонячним променям завжди падати на приймальню поверхню мідних трубок під прямим кутом, при цьому відображення зводиться до мінімуму. Навіть при сильній хмарності або під час дощу колектор буде постачати будинок теплою водою. Трубки виконані з ударостійкого скла, здатного витримати навіть удари великого граду. Володіючи низькою парусністю, вакуумні колектори можуть легко і надійно кріпитися на покрівлі будинків. Сніг, дощ і вітер вільно проходять між трубками, тому вакуумні колектора успішно можуть використовуватися в районах, де часто бувають штормові вітри і урагани. При механічному пошкодженні однієї з вакуумних трубок їх легко можна замінити без зупинки і зливу всієї системи. Одна трубка коштує значно дешевше, ніж весь колектор. Висока надійність і довговічність вакуумних сонячних колекторів забезпечить на довгі роки споживачів теплом і гарячою водою.
Люди завжди намагаються знайти нові джерела відновлюваної енергії, так що не дивно, що вони особливо зацікавлені у воді та її універсальності. Відповідно, багато зусиль було спрямовано на отримання енергії з припливної та хвильової енергетики, які виробляються круговими рухами молекул води, викликаними дмахаючим по поверхні води вітром.
