System zasilania słonecznego śledzący słońce

Wprowadzenie

Źródła energii

Wraz z postępującym rozwojem pojawia się późniejsze zapotrzebowanie na energię dla każdej części ludzkiego życia. Głównym źródłem energii jest przyroda, która zapewnia kilka źródeł, takich jak paliwa kopalne. Zasoby naturalne można podzielić na nieodnawialne i odnawialne źródła energii.

W większości wykorzystuje się nieodnawialne źródła energii, takie jak węgiel, ropa, gaz ziemny, ale nie można ich uzupełniać. Ponadto czynniki, takie jak globalne ocieplenie, ciągły wzrost zużycia paliwa, utrudniają korzystanie z tych źródeł energii.

Odtąd jedynym sposobem jest wykorzystanie odnawialnych źródeł energii, które można uzupełniać i wymieniać. Przykładami są energia wiatru, energia słoneczna, energia cieplna.

Z tej energii słonecznej jest najbardziej pierwotna.

Sprawdź projekt na żywo Panel słoneczny śledzący słońce

Słońce jako źródło energii

Fuzja jądrowa w aktywnym jądrze słońca wytwarza wewnętrzną temperaturę 10⁷K i wewnętrzny strumień promieniowania o nierównomiernym rozkładzie widmowym. To wewnętrzne promieniowanie jest pochłaniane w zewnętrznych warstwach pasywnych, które są podgrzewane do około 5800K. To promieniowanie generuje energię świetlną w postaci fotonów, które przenoszą dużą ilość energii i pędu. Te fotony mogą być odchylane lub absorbowane podczas podróży ze słońca na ziemię.

Ziemia otrzymuje moc promieniowania słonecznego około 1,73 * 10¹⁴KW. Ta stale odbierana moc integruje się z całkowitą energią 5,46 * 10^{dwadzieścia jeden}MJ rocznie. Zatem energia słoneczna jest najważniejszym źródłem energii potrzebnej do zaspokojenia rosnących wymagań ludzkości.

Istnieją trzy różne sposoby gromadzenia tej energii, w zależności od typu kolektora:

• Kolektory płaskie są obecnie najczęściej stosowanym typem kolektorów. Są to zestawy paneli słonecznych ułożonych w prostej płaszczyźnie.
• Kolektory skupiające to zasadniczo kolektory płaskie z urządzeniami optycznymi rozmieszczonymi tak, aby zmaksymalizować promieniowanie padające na ognisko kolektora. Są one obecnie używane tylko w kilku rozproszonych obszarach. Przykładem tego typu kolektorów są piece słoneczne.
• Kolektory pasywne są zupełnie inne niż pozostałe dwa typy kolektorów. Kolektory pasywne pochłaniają promieniowanie i naturalnie przetwarzają je na ciepło, bez zaprojektowania i zbudowania w tym celu.

Panele słoneczne

Z tych płaskich płyt najczęściej stosuje się kolektory. Przykładem jest panel słoneczny.

Panel słoneczny to zbiór ogniw słonecznych ułożonych w matrycę. Panele te mogą gromadzić moc od 10 do 300 W.

Ogniwo słoneczne to dwuwarstwowe urządzenie półprzewodnikowe, które służy do pochłaniania promieniowania. Działa na zasadzie fotowoltaiki, co oznacza generowanie napięcia przez padające światło. Kiedy światło pada na warstwy, pobudza elektrony, powodując ich przeskakiwanie z jednej warstwy do drugiej, tworząc ładunek elektryczny.

Źródło obrazu - etap - etap

Typowy system odbioru energii słonecznej składa się z następujących części

1. Panel słoneczny - Aby zebrać energię.
2. Falownik - konwertuje otrzymaną moc prądu stałego na prąd przemienny.
3. Bateria - do przechowywania otrzymanej mocy DC.

Montaż paneli słonecznych

Jednym z głównych ograniczeń w korzystaniu z paneli słonecznych jest sposób ich montażu w celu odbioru maksymalnej energii światła słonecznego.

Czynniki, które wpływają na moc wyjściową lub sprawność panelu słonecznego są następujące:

• Kierunek: W przypadku lokalizacji na półkuli północnej panele powinny być skierowane na północ, a lokalizacją na półkulę południową, panele powinny być skierowane na południe.
• Pochylenie lub orientacja : Panele słoneczne muszą mieć nachylenie równe szerokości geograficznej ich lokalizacji. Ponieważ nachylenie obrotu ziemi zmienia się, panele słoneczne muszą być regulowane, aby uzyskać maksymalne światło.
• Rodzaj powierzchni : Preferowana jest szersza powierzchnia, ponieważ otrzymuje maksymalną ilość światła słonecznego.

Aby zapewnić sprawny montaż paneli, tak aby otrzymywały odpowiednie nasłonecznienie, stosuje się urządzenia zwane Trackerami, które kierują panele w kierunku ziemi.

Istnieją dwa typy trackerów:

za. Pasywny Tracker :

Pasywne urządzenia śledzące wykorzystują system, w którym ciecz porusza się, gdy jest podgrzewana przez słońce i służy do przesuwania panelu, automatycznie powracając do prawidłowej pozycji na poranek. Składa się z dwóch zbiorników rurowych umieszczonych po bokach panelu słonecznego w taki sposób, że w przypadku gdy Panel nie jest wyrównany ze słońcem, ciecz w zbiornikach nagrzewa się nierównomiernie, powodując różnicę ciśnień. Ta różnica ciśnień z kolei powoduje przemieszczanie się cieczy w kierunku zbiornika o niskich temperaturach. Tak więc, gdy poziom cieczy waha się między dwoma zbiornikami, zmiana ciężaru powoduje, że grawitacja obraca tracker wraz z orientacją Słońca. Są tańsze i nie wymagają żadnych urządzeń elektrycznych i wymagają mniej konserwacji. Jednak konwencjonalne mechanizmy wykrywania światła mogą nie być dokładne w pochmurne dni, a także nie są wydajne.

b. Active Tracker :

Active Tracker zwykle składa się z silników, takich jak serwomotor lub Silnik krokowy obrócić panel. W idealnym przypadku promieniowanie słoneczne pada na panel pod kątem 90⁰. Silnik utrzymuje panel pod tym kątem, aby otrzymać maksymalne promieniowanie. Sterowanie silnikiem może odbywać się na dwa sposoby. Jednym ze sposobów jest użycie systemu elektronicznego do obliczenia astronomicznej pozycji słońca w określonym miejscu i odpowiedniego obracania panelu słonecznego w orientacji prostopadłej do słońca w ustalonych odstępach czasu. Innym sterowaniem jest użycie układu czujników do wykrywania jasności na niebie i odpowiedniego obracania panelu pod kątem prostym do orientacji słońca.

Zastosowanie powyższej metody

Aplikacja do montażu paneli słonecznych

Sterowanie silnikiem krokowym odbywa się za pomocą mikrokontroler 8051 , poprzez sterownik przekaźnika IC ULN2003A. Składa się z panelu małej mocy na swoim wale i zapewnia obrót od 0 do 180⁰ obrotów w odstępach co 5 sekund każdy. Ten obrót silnika krokowego odpowiada obrotowi Ziemi wokół Słońca, co odpowiada 180 ° zmianom kierunku Ziemi względem Słońca. Silnik krokowy jest zaprogramowany tak, aby przez większość czasu zapewniał obrót o 90⁰.