KWALIFIKACJA ELE10 - STYCZEŃ 2021

PYTANIE NR 5.
Najwyższy współczynnik absorpcji z wymienionych materiałów posiada
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Czarny chrom jest klasyczną powłoką selektywną stosowaną na absorberach kolektorów słonecznych: ma bardzo wysoką zdolność pochłaniania promieniowania słonecznego. Zwykła czarna farba oraz gołe blachy miedziana i aluminiowa zwykle silniej odbijają światło lub nie są zoptymalizowane pod kątem absorpcji.

Pełne wyjaśnienie:

W kolektorach słonecznych kluczową rolę pełni absorber, którego zadaniem jest przechwycenie jak największej części promieniowania słonecznego i zamiana go na ciepło. Dlatego porównuje się materiały i powłoki pod kątem ich absorpcji promieniowania (w praktyce: jak dużo energii świetlnej "wchłaniają", a jak dużo odbijają).

Odpowiedź "czarny chrom" jest poprawna, ponieważ jest to przykład powłoki selektywnej stosowanej na absorberach. Takie powłoki projektuje się tak, aby miały bardzo dużą pochłanialność promieniowania słonecznego, co bezpośrednio podnosi sprawność kolektora.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są gorsze w tym zestawie?

  • "czarna farba" – potocznie "czarne" powierzchnie dobrze się nagrzewają, ale farba nie jest typową powłoką selektywną do absorberów. Jej własności optyczne i trwałość w wysokiej temperaturze oraz na UV mogą być gorsze, a parametry zależą silnie od składu i stanu powierzchni.
  • "blacha miedziana" – goła miedź (zwłaszcza gładka/polerowana) ma znaczącą zdolność odbijania światła, więc nie maksymalizuje absorpcji. W praktyce miedź bywa materiałem nośnym absorbera, ale efektywność poprawia się przez odpowiednią powłokę.
  • "blacha aluminiowa" – analogicznie do miedzi, aluminium jako niepowlekana blacha jest zwykle powierzchnią o dość dużym odbiciu, więc nie zapewnia najwyższej absorpcji w porównaniu z powłokami selektywnymi.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy w odpowiedziach pojawia się specjalna powłoka selektywna (np. czarny chrom) oraz "zwykłe" materiały lub farba, zwykle chodzi o rozpoznanie, że to powłoka selektywna jest zoptymalizowana do pochłaniania promieniowania w kolektorze.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To miara, jaka część padającego promieniowania (głównie słonecznego) jest pochłaniana przez powierzchnię absorbera, a nie odbijana. Im wyższa absorpcja, tym więcej energii może zostać zamienione na ciepło i przekazane do czynnika roboczego.
Ponieważ jest powłoką projektowaną do pracy jako powierzchnia absorbera: ogranicza odbicie światła i skutecznie przechwytuje energię promieniowania. W praktyce traktuje się go jako powłokę selektywną, korzystniejszą niż "zwykłe" niepowlekane metale.
Nie zawsze. "Czarna" farba może dobrze pochłaniać światło, ale jej parametry zależą od składu, grubości, chropowatości i starzenia (UV, temperatura). Metale też mogą mieć różne własności w zależności od wykończenia, a najlepszy efekt daje zwykle powłoka selektywna.
Wyższa absorpcja oznacza, że absorber przejmuje więcej energii z promieniowania, więc kolektor może uzyskać wyższą temperaturę lub większy uzysk ciepła przy tym samym nasłonecznieniu. To jeden z kluczowych parametrów wpływających na efektywność urządzenia.
To specjalna warstwa na powierzchni absorbera, której zadaniem jest maksymalizowanie pochłaniania promieniowania słonecznego. W praktyce takie powłoki dobiera się tak, aby poprawiały bilans energii kolektora w porównaniu z gołym metalem lub zwykłą farbą.
Sama miedź, szczególnie gładka lub polerowana, potrafi silnie odbijać światło, przez co absorpcja nie jest maksymalna. W praktyce miedź bywa świetnym materiałem konstrukcyjnym (przewodność cieplna), ale jako powierzchnia robocza zwykle wymaga powłoki zwiększającej absorpcję.
Niepowlekane aluminium ma zwykle stosunkowo duży udział odbicia promieniowania, więc mniej energii zostaje pochłonięte. Powłoki selektywne są tworzone właśnie po to, by ograniczyć odbicie i poprawić przejmowanie energii w kolektorze słonecznym.
Bardzo mocno. Chropowatość, utlenienie, zabrudzenie, matowienie lub polerowanie zmieniają odbicie i pochłanianie. Dlatego w technice solarnej ważne są powtarzalne, trwałe powłoki, a nie tylko "rodzaj metalu" zapisany w dokumentacji.
Najczęściej wybiera się odpowiedź "czarna farba", bo intuicyjnie kojarzy się z nagrzewaniem. Drugi błąd to mylenie absorpcji z innymi parametrami (np. z samą przewodnością cieplną metalu). W testach zwykle chodzi o rozpoznanie powłok selektywnych.
Warto zapamiętać, że w kolektorach liczy się nie tylko metal bazowy, ale i powłoka robocza. Ucz się typowych nazw powłok selektywnych oraz tego, co poprawiają (pochłanianie promieniowania). Pomaga też czytanie kart katalogowych kolektorów i absorberów.
info

Około 43% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Według specjalistów z branży: "Czarny chrom jest klasyczną powłoką selektywną stosowaną na absorberach kolektorów słonecznych: ma bardzo wysoką zdolność pochłaniania promieniowania słonecznego."

Źródła:

  • Duffie, J.A., Beckman, W.A., "Solar Engineering of Thermal Processes", 4th ed., Wiley, rozdziały dot. optyki kolektorów i powierzchni selektywnych
  • Kalogirou, S.A., "Solar Energy Engineering: Processes and Systems", 2nd ed., Academic Press/Elsevier, część dot. kolektorów słonecznych i absorberów selektywnych
  • EN ISO 9806:2017, "Solar energy — Solar thermal collectors — Test methods", zakres badań i parametrów sprawności kolektorów (kontekst doboru absorberów)

Materiały:

  • Podręczniki i skrypty z energetyki słonecznej (kolektory, bilans energii, straty)
  • Materiały producentów kolektorów: opisy powłok selektywnych i parametrów optycznych
  • Normy i metody badań kolektorów słonecznych (w zakresie parametrów sprawnościowych)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego