Σύστημα ηλιακής ενέργειας Sun Tracking

Εισαγωγή

Πηγές ενέργειας

Με την αυξανόμενη ανάπτυξη, προκύπτει η επακόλουθη ανάγκη ενέργειας για κάθε μέρος της ανθρώπινης ζωής. Η κύρια πηγή ενέργειας είναι η φύση, η οποία παρέχει πολλές πηγές όπως ορυκτά καύσιμα. Οι φυσικοί πόροι μπορούν να ταξινομηθούν σε μη ανανεώσιμες και ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

Οι μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας όπως ο άνθρακας, το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο χρησιμοποιούνται κυρίως, αλλά δεν μπορούν να αναπληρωθούν. Επίσης, παράγοντες όπως η υπερθέρμανση του πλανήτη, η συνεχής αύξηση των καυσίμων δημιουργούν εμπόδια στη χρήση αυτών των πηγών ενέργειας.

Στο εξής ο μόνος τρόπος είναι να χρησιμοποιήσετε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, οι οποίες μπορούν να αναπληρωθούν και να αντικατασταθούν. Παραδείγματα είναι η αιολική ενέργεια, η ηλιακή ενέργεια, η θερμική ενέργεια.

Από αυτήν την ηλιακή ενέργεια είναι η πιο πρωτογενής.

Δείτε ζωντανά το έργο του Ηλιακό πάνελ Sun Tracking

Η Sun ως πηγή ενέργειας

Η πυρηνική σύντηξη στον ενεργό πυρήνα του ήλιου παράγει εσωτερική θερμοκρασία 10⁷Κ και μια ροή εσωτερικής ακτινοβολίας ανώμαλης φασματικής κατανομής. Αυτή η εσωτερική ακτινοβολία απορροφάται στα εξωτερικά παθητικά στρώματα που θερμαίνονται περίπου στα 5800K. Αυτή η ακτινοβολία παράγει ελαφριά ενέργεια με τη μορφή φωτονίων που μεταφέρουν μεγάλη ποσότητα ενέργειας και ορμή. Αυτά τα φωτόνια μπορούν είτε να εκτραπούν είτε να απορροφηθούν κατά τη διάρκεια του ταξιδιού τους από τον ήλιο στη γη.

Η γη δέχεται ισχύ ηλιακής ακτινοβολίας περίπου 1,73 * 10¹⁴KW. Αυτή η συνεχώς λαμβανόμενη ισχύς ενσωματώνεται σε συνολική ενέργεια 5,46 * 10^{είκοσι ένα}MJ ετησίως. Έτσι, η ηλιακή ενέργεια είναι η πιο σχετική πηγή ενέργειας που απαιτείται για την κάλυψη των αυξανόμενων απαιτήσεων της ανθρωπότητας.

Υπάρχουν τρεις διαφορετικοί τρόποι συγκέντρωσης αυτής της ενέργειας, με βάση τον τύπο του συλλέκτη:

• Οι συλλέκτες επίπεδης πλάκας είναι ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος τύπος συλλέκτη σήμερα. Είναι συστοιχίες ηλιακών συλλεκτών τοποθετημένων σε απλό επίπεδο.
• Οι συλλέκτες εστίασης είναι ουσιαστικά συλλέκτες επίπεδου επιπέδου με οπτικές συσκευές διευθετημένες ώστε να μεγιστοποιούν την ακτινοβολία που πέφτει στην εστία του συλλέκτη. Αυτή τη στιγμή χρησιμοποιούνται μόνο σε λίγες διάσπαρτες περιοχές. Οι ηλιακοί κλίβανοι είναι παραδείγματα αυτού του τύπου συλλέκτη.
• Οι παθητικοί συλλέκτες είναι εντελώς διαφορετικοί από τους άλλους δύο τύπους συλλεκτών. Οι παθητικοί συλλέκτες απορροφούν την ακτινοβολία και τη μετατρέπουν σε θερμότητα φυσικά, χωρίς να είναι σχεδιασμένες και κατασκευασμένες για να το κάνουν.

Ηλιακούς συλλέκτες

Από αυτές τις επίπεδες πλάκες, οι συλλέκτες χρησιμοποιούνται ευρέως. Ένα παράδειγμα είναι ένα ηλιακό πάνελ.

Ένας ηλιακός συλλέκτης είναι ένα σύμπλεγμα ηλιακών κυψελών διατεταγμένων σε μια μήτρα. Αυτά τα πάνελ μπορούν να συγκεντρώσουν ισχύ μεταξύ 10 και 300W.

Ένα ηλιακό στοιχείο είναι μια συσκευή δύο στρωμάτων ημιαγωγών που χρησιμοποιείται για την απορρόφηση της ακτινοβολίας. Λειτουργεί με βάση την αρχή των φωτοβολταϊκών, η οποία συνεπάγεται την παραγωγή τάσης μέσω του προσπίπτοντος φωτός. Όταν το φως πέφτει στα στρώματα, διεγείρει τα ηλεκτρόνια, αναγκάζοντάς τα να μεταπηδήσουν από το ένα στρώμα στο άλλο, σχηματίζοντας ένα ηλεκτρικό φορτίο.

Πηγή εικόνας - etap - etap

Το τυπικό σύστημα λήψης ηλιακής ενέργειας αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη

1. Ηλιακός συλλέκτης - Για να συλλέξει ισχύ
2. Μετατροπέας - Για να μετατρέψετε τη ληφθείσα ισχύ DC σε AC.
3. Μπαταρία - Για να αποθηκεύσετε τη ληφθείσα ισχύ DC.

Συναρμολόγηση ηλιακών πλαισίων

Ένας από τους σημαντικότερους περιορισμούς στη χρήση ηλιακών συλλεκτών είναι ο τρόπος με τον οποίο τοποθετούνται για να λαμβάνουν τη μέγιστη φωτεινή ενέργεια από τον ήλιο.

Οι παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση ή την απόδοση του ηλιακού συλλέκτη είναι οι εξής:

• Κατεύθυνση: Σε περίπτωση που η τοποθεσία είναι Βόρειο Ημισφαίριο, τα πάνελ θα πρέπει να βλέπουν προς το βορρά και η θέση να είναι Νότιο Ημισφαίριο, τα πάνελ θα πρέπει να βλέπουν προς νότο.
• Κλίση ή προσανατολισμός : Τα ηλιακά πάνελ πρέπει να έχουν κλίση ίση με το γεωγραφικό πλάτος της θέσης τους. Καθώς αλλάζει η κλίση της περιστροφής γης, τα ηλιακά πάνελ πρέπει να ρυθμιστούν για να λάβουν το μέγιστο φως.
• Τύπος επιφάνειας : Προτιμάται κυρίως μια ευρύτερη επιφάνεια, καθώς δέχεται μέγιστη ποσότητα ηλιακού φωτός.

Για να γίνει αποτελεσματική συναρμολόγηση των πλαισίων, έτσι ώστε να δέχονται επαρκή ηλιακή ακτινοβολία, χρησιμοποιούνται συσκευές που ονομάζονται Trackers που οδηγούν τα πάνελ προς τη γη.

Υπάρχουν δύο τύποι ιχνηλατών:

ένα. Παθητική παρακολούθηση :

Οι παθητικοί ανιχνευτές χρησιμοποιούν ένα σύστημα με το οποίο ένα υγρό κινείται καθώς θερμαίνεται από τον ήλιο και χρησιμοποιείται για την κίνηση του πίνακα, επιστρέφοντας αυτόματα στη σωστή θέση για το πρωί. Αποτελείται από δύο δεξαμενές σωλήνων τοποθετημένες στις πλευρές του ηλιακού πλαισίου έτσι ώστε σε περίπτωση που το πάνελ δεν ευθυγραμμίζεται με τον ήλιο, το υγρό στις δεξαμενές θερμαίνεται άνισα προκαλώντας διαφορά πίεσης. Αυτή η διαφορά πίεσης, με τη σειρά της, αναγκάζει το υγρό να κινηθεί προς τη δεξαμενή με χαμηλές θερμοκρασίες. Έτσι, καθώς η στάθμη του υγρού κυμαίνεται μεταξύ των δύο δεξαμενών, η μετατόπιση του βάρους προκαλεί τη βαρύτητα να περιστρέφεται ο ιχνηλάτης μαζί με τον προσανατολισμό του Ήλιου. Είναι λιγότερο ακριβά και δεν απαιτούν ηλεκτρικές συσκευές και απαιτούν λιγότερη συντήρηση. Ωστόσο, οι συμβατικοί μηχανισμοί ανίχνευσης φωτός ενδέχεται να μην αποδειχθούν ακριβείς κατά τη διάρκεια συννεφιασμένων ημερών και επίσης δεν είναι αποτελεσματικοί.

σι. Ενεργός ιχνηλάτης :

Το Active Tracker αποτελείται συνήθως από κινητήρες όπως Servo Motor ή a Κινητήρας Stepper για να περιστρέψετε το πλαίσιο. Στην ιδανική περίπτωση, η ηλιακή ακτινοβολία χτυπά τον πίνακα σε γωνίες 90⁰. Ο κινητήρας διατηρεί το πλαίσιο σε αυτή τη γωνία, για να λαμβάνει τη μέγιστη ακτινοβολία. Ο έλεγχος του κινητήρα μπορεί να γίνει με έναν από τους δύο τρόπους. Ένας τρόπος είναι να χρησιμοποιήσετε ένα ηλεκτρονικό σύστημα για τον υπολογισμό της αστρονομικής θέσης του ήλιου στη συγκεκριμένη θέση και, συνεπώς, περιστρέψτε το ηλιακό πλαίσιο σε προσανατολισμό κάθετο προς τον ήλιο σε προκαθορισμένα χρονικά διαστήματα. Ένας άλλος έλεγχος χρησιμοποιεί μια διάταξη αισθητήρα για να ανιχνεύσει τη φωτεινότητα στον ουρανό και συνεπώς να περιστρέψει το πλαίσιο σε ορθή γωνία προς τον προσανατολισμό του ήλιου.

Εφαρμογή της παραπάνω μεθόδου

Εφαρμογή τοποθέτησης ηλιακών πλαισίων

Ο κινητήρας stepper ελέγχεται χρησιμοποιώντας το μικροελεγκτής 8051 , μέσω του προγράμματος οδήγησης ρελέ IC ULN2003A. Αποτελείται από τον πίνακα χαμηλής ισχύος στον άξονα του και παρέχει περιστροφή από 0 έως 180⁰ περιστροφές σε βήματα κάθε 5 δευτερολέπτων. Αυτή η περιστροφή του κινητήρα stepper αντιστοιχεί στην περιστροφή της γης γύρω από τον ήλιο, η οποία αντιστοιχεί σε 180⁰ αλλαγές στην κατεύθυνση της γης σχετικά με τον ήλιο. Ο κινητήρας stepper είναι προγραμματισμένος να παρέχει περιστροφή 90⁰ τις περισσότερες φορές.