Slnečný sledovací solárny systém

Úvod

Zdroje energie

S rastúcim vývojom vzniká následná potreba energie pre každú časť ľudského života. Hlavným zdrojom energie je príroda, ktorá poskytuje niekoľko zdrojov, napríklad fosílne palivá. Prírodné zdroje možno rozdeliť na neobnoviteľné a obnoviteľné zdroje energie.

Väčšinou sa využívajú neobnoviteľné zdroje energie ako uhlie, ropa a zemný plyn, ktoré sa však nedajú doplniť. Faktory ako globálne otepľovanie, pokračujúci nárast paliva vytvárajú prekážku vo využívaní týchto zdrojov energie.

Odteraz jediným spôsobom je využívať obnoviteľné zdroje energie, ktoré je možné doplniť a nahradiť. Ide napríklad o veternú energiu, slnečnú energiu, tepelnú energiu.

Z tejto slnečnej energie je najprimárnejšia.

Pozrite sa na živý projekt z Slnečný panel sledujúci slnko

Slnko ako zdroj energie

Jadrová fúzia v aktívnom jadre slnka produkuje vnútornú teplotu 10⁷K a vnútorný tok žiarenia s nerovnomerným spektrálnym rozdelením. Toto vnútorné žiarenie je absorbované vo vonkajších pasívnych vrstvách, ktoré sú zahrievané na asi 5800 K. Toto žiarenie generuje svetelnú energiu vo forme fotónov, ktoré prenášajú veľké množstvo energie a hybnosti. Tieto fotóny sa môžu buď odkloniť, alebo môžu absorbovať počas svojej cesty zo slnka na zem.

Zem prijíma energiu slnečného žiarenia približne 1,73 * 10¹⁴KW. Táto neustále prijímaná energia sa integruje do celkovej energie 5,46 * 10^{dvadsaťjeden}MJ ročne. Slnečná energia je tak najdôležitejším zdrojom energie potrebnej na uspokojenie rastúcich požiadaviek ľudstva.

Existujú tri rôzne spôsoby, ako zhromaždiť túto energiu, podľa typu kolektora:

• Ploché kolektory sú dnes najbežnejšie používaným typom kolektorov. Sú to sústavy solárnych panelov usporiadaných do jednoduchej roviny.
• Zaostrovacie kolektory sú v podstate ploché kolektory s optickými zariadeniami usporiadanými tak, aby maximalizovali žiarenie dopadajúce na ohnisko kolektora. V súčasnosti sa používajú iba na niekoľkých rozptýlených miestach. Príkladom tohto typu kolektorov sú solárne pece.
• Pasívne kolektory sa úplne líšia od ostatných dvoch typov kolektorov. Pasívne kolektory absorbujú žiarenie a premieňajú ho na teplo prirodzene bez toho, aby boli na to navrhnuté a vyrobené.

Solárne panely

Z týchto plochých dosiek sú najpoužívanejšie kolektory. Príkladom je solárny panel.

Solárny panel je zhluk solárnych článkov usporiadaných do matice. Tieto panely môžu získavať energiu od 10 do 300 W.

Solárny článok je dvojvrstvové polovodičové zariadenie, ktoré sa používa na absorpciu žiarenia. Funguje na fotovoltaickom princípe, z ktorého vyplýva generovanie napätia dopadajúcim svetlom. Keď svetlo dopadá na vrstvy, excituje elektróny, čo spôsobuje, že preskakujú z jednej vrstvy do druhej a vytvárajú elektrický náboj.

Zdroj obrázku - etapa - etapa

Typický systém na príjem solárnej energie sa skladá z nasledujúcich častí

1. Solárny panel - na získanie energie.
2. Invertor - na prevod prijatého jednosmerného prúdu na striedavý prúd.
3. Batéria - Na uloženie prijatého jednosmerného prúdu.

Montáž solárnych panelov

Jedným z hlavných obmedzení pri používaní solárnych panelov je spôsob, akým sú namontované na príjem maximálnej svetelnej energie zo slnka.

Faktory, ktoré ovplyvňujú výkon alebo účinnosť solárneho panelu, sú nasledujúce:

• Smer: V prípade, že sa jedná o lokalitu na severnej pologuli, panely by mali smerovať na severnú stranu a umiestnenie na južnú pologuľu, panely by mali smerovať na juh.
• Naklonenie alebo orientácia : Solárne panely musia mať sklon rovnajúci sa zemepisnej šírke ich polohy. Keď sa zmení sklon zemskej rotácie, je potrebné nastaviť solárne panely, aby ste dosiahli maximum svetla.
• Typ povrchu : Väčšinou sa uprednostňuje širší povrch, ktorý prijíma maximálne množstvo slnečného žiarenia.

Na efektívne namontovanie panelov tak, aby dostávali dostatočné slnečné svetlo, sa používajú zariadenia s názvom Trackers, ktoré smerujú panely k zemi.

Existujú dva typy sledovacích zariadení:

a. Pasívny sledovač :

Pasívne sledovacie zariadenia používajú systém, pri ktorom sa kvapalina pohybuje, keď je ohrievaná slnkom, a používa sa na pohyb panelu, čím sa automaticky vracia do správnej polohy na ráno. Skladá sa z dvoch trubicových nádrží umiestnených po stranách solárneho panelu tak, že v prípade, že panel nebude vyrovnaný so slnkom, kvapalina v nádržiach sa nerovnomerne zahrieva, čo spôsobí tlakový rozdiel. Tento tlakový rozdiel zase spôsobuje, že sa kvapalina pohybuje pri nízkych teplotách smerom k nádrži. Pretože hladina kvapaliny kolíše medzi dvoma nádržami, zmena hmotnosti spôsobuje, že gravitácia otáča sledovačom spolu s orientáciou Slnka. Sú lacnejšie, nevyžadujú žiadne elektrické spotrebiče a vyžadujú menšiu údržbu. Bežné mechanizmy snímania svetla sa však nemusia počas oblačných dní ukázať ako presné a tiež nie sú účinné.

b. Aktívny sledovač :

Aktívny sledovač sa zvyčajne skladá z motorov, ako je servomotor alebo a Krokový motor otočiť panel. V ideálnom prípade slnečné žiarenie dopadá na panel v uhloch 90⁰. Motor udržuje panel v tomto uhle, aby prijímal maximálne žiarenie. Ovládanie motora sa dá vykonať jedným z dvoch spôsobov. Jedným zo spôsobov je použitie elektronického systému na výpočet astronomickej polohy slnka v konkrétnom mieste a podľa toho otáčanie solárneho panelu v orientácii kolmej na slnko v prednastavených časových intervaloch. Ďalším ovládacím prvkom je použitie usporiadania snímačov na snímanie jasu na oblohe a podľa toho otáčanie panelu v pravom uhle k orientácii slnka.

Aplikácia vyššie uvedenej metódy

Aplikácia na montáž solárnych panelov

Krokový motor sa ovláda pomocou mikrokontrolér 8051 , prostredníctvom budiča relé IC ULN2003A. Skladá sa z panelu s nízkym výkonom na jeho hriadeli a poskytuje rotáciu od 0 do 180 ° rotácie v krokoch po 5 sekundových intervaloch. Táto rotácia krokového motora zodpovedá rotácii Zeme okolo Slnka, čo predstavuje 180⁰ zmien v smere Zeme týkajúcich sa slnka. Krokový motor je naprogramovaný tak, aby väčšinu času poskytoval rotáciu 90⁰.