Saules izsekošanas saules enerģijas sistēma

Ievads

Enerģijas avoti

Pieaugot attīstībai, rodas vajadzība pēc enerģijas pēc katras cilvēka dzīves daļas. Galvenais enerģijas avots ir daba, kas nodrošina vairākus avotus, piemēram, fosilo kurināmo. Dabas resursus var klasificēt kā neatjaunojamus un atjaunojamus enerģijas avotus.

Pārsvarā tiek izmantoti neatjaunojami enerģijas avoti, piemēram, ogles, nafta, dabasgāze, taču tos nevar papildināt. Arī tādi faktori kā globālā sasilšana, degvielas pieaugums turpina kavēt šo enerģijas avotu izmantošanu.

Turpmāk vienīgais veids ir izmantot atjaunojamos enerģijas avotus, kurus var papildināt un aizstāt. Piemēri ir vēja enerģija, saules enerģija, siltuma enerģija.

No šīs saules enerģija ir primārā.

Iepazīstieties ar Saules izsekošanas saules panelis

Saule kā enerģijas avots

Kodolsintēze Saules aktīvajā kodolā rada iekšējo temperatūru 10⁷K un nevienmērīga spektra sadalījuma iekšējā starojuma plūsma. Šis iekšējais starojums tiek absorbēts ārējos pasīvajos slāņos, kas tiek uzkarsēti līdz apmēram 5800K. Šis starojums rada gaismas enerģiju fotonu formā, kas pārvadā lielu enerģijas daudzumu un impulsu. Šos fotonus var vai nu novirzīt, vai arī tie var absorbēt, ceļojot no saules uz zemi.

Zeme saņem saules starojuma jaudu aptuveni 1,73 * 10¹⁴KW. Šī nepārtraukti saņemtā jauda tiek integrēta kopējā enerģijā 5,46 * 10^{divdesmitviens}MJ gadā. Tādējādi saules enerģija ir visatbilstošākais enerģijas avots, kas vajadzīgs, lai apmierinātu pieaugošās cilvēces prasības.

Šīs enerģijas savākšanai ir trīs dažādi veidi, pamatojoties uz kolektora tipu:

• Mūsdienās visbiežāk tiek izmantoti plakanie kolektori. Tie ir saules paneļu bloki, kas izvietoti vienkāršā plaknē.
• Fokusējošie kolektori būtībā ir plakanas plaknes kolektori ar optiskām ierīcēm, kas izvietotas, lai maksimāli palielinātu radiāciju, kas krīt uz kolektora fokusu. Šobrīd tos izmanto tikai dažās izkaisītās vietās. Saules krāsnis ir šāda veida kolektoru piemēri.
• Pasīvie kolekcionāri pilnīgi atšķiras no pārējiem diviem kolekcionāru veidiem. Pasīvie kolektori absorbē starojumu un pārvērš to dabiskā siltumā, taču nav konstruēti un būvēti tā.

Saules paneļi

No šīm plakanajām plāksnēm visplašāk tiek izmantoti kolektori. Piemērs ir saules panelis.

Saules panelis ir saules elementu kopa, kas izvietota matricā. Šie paneļi var savākt jaudu no 10 līdz 300 W.

Saules elements ir divslāņu pusvadītāju ierīce, ko izmanto starojuma absorbēšanai. Tas darbojas pēc fotoelementu principa, kas nozīmē sprieguma ģenerēšanu caur krītošo gaismu. Kad gaisma nokrīt uz slāņiem, tā uzbudina elektronus, liekot tiem pāriet no viena slāņa uz otru, veidojot elektrisko lādiņu.

Attēla avots - etap - etap

Tipiskā saules enerģijas saņemšanas sistēma sastāv no šādām daļām

1. Saules panelis - lai iegūtu enerģiju.
2. Invertors - lai pārveidotu saņemto līdzstrāvas spriegumu maiņstrāvā.
3. Akumulators - lai saglabātu saņemto līdzstrāvas strāvu.

Saules paneļu montāža

Viens no galvenajiem saules paneļu izmantošanas ierobežojumiem ir to uzstādīšanas veids, lai no saules saņemtu maksimālu gaismas enerģiju.

Faktori, kas ietekmē saules paneļa jaudu vai efektivitāti, ir šādi:

• Virziens: Ja atrašanās vieta ir ziemeļu puslode, paneļiem jābūt vērstiem tieši uz ziemeļiem un dienvidu puslodēm, paneļiem jābūt vērstiem tieši uz dienvidiem.
• Slīpums vai orientācija : Saules paneļiem jābūt ar slīpumu, kas vienāds ar to atrašanās vietas platumu. Mainoties zemes rotācijas slīpumam, saules paneļi jāpielāgo, lai iegūtu maksimālu gaismu.
• Virsmas tips : Lielākoties priekšroka tiek dota plašākai virsmai, jo tā saņem maksimālu saules gaismas daudzumu.

Lai paneļi būtu efektīvi piestiprināti, lai tie saņemtu pietiekamu saules gaismu, tiek izmantotas ierīces, ko sauc par Tracker, kas vērš paneļus uz zemi.

Ir divu veidu izsekotāji:

a. Pasīvais izsekotājs :

Pasīvie trekeri izmanto sistēmu, kurā šķidrums pārvietojas, kad to silda saule, un to izmanto paneļa pārvietošanai, automātiski atgriežoties pareizajā rīta stāvoklī. Tas sastāv no divām cauruļu tvertnēm, kas novietotas saules paneļa malās tā, ka gadījumā, ja panelis nav izlīdzināts ar sauli, šķidrums tvertnēs tiek nevienmērīgi uzkarsēts, izraisot spiediena starpību. Šī spiediena starpība savukārt liek šķidrumam virzīties uz tvertni ar zemu temperatūru. Tādējādi, kad šķidruma līmenis svārstās starp abām tvertnēm, svara maiņa liek gravitācijai pagriezt izsekotāju kopā ar Saules orientāciju. Tie ir lētāki, tiem nav nepieciešamas elektroierīces, un tiem nepieciešama mazāka apkope. Tomēr parastie gaismas uztveršanas mehānismi mākoņainās dienās var izrādīties neprecīzi un arī tie nav efektīvi.

b. Aktīvais izsekotājs :

Aktīvais izsekotājs parasti sastāv no tādiem motoriem kā servomotors vai a Stepper motors lai pagrieztu paneli. Ideālā gadījumā saules starojums skar paneli 90⁰ leņķos. Motors uztur paneli šajā leņķī, lai saņemtu maksimālo starojumu. Motora vadību var veikt vienā no diviem veidiem. Viens veids ir elektroniskas sistēmas izmantošana, lai aprēķinātu saules astronomisko stāvokli konkrētajā vietā un attiecīgi pagrieztu saules paneli orientācijā, kas perpendikulāra saulei ar iepriekš noteiktiem laika intervāliem. Vēl viena vadība izmanto sensoru izvietojumu, lai sajustu spilgtumu debesīs un attiecīgi pagrieztu paneli taisnā leņķī pret saules orientāciju.

Iepriekš minētās metodes piemērošana

Saules paneļu montāžas pielietojums

Stepper motoru kontrolē, izmantojot mikrokontrolleris 8051 , izmantojot releja draiveri IC ULN2003A. Tas sastāv no mazjaudas paneļa uz tā vārpstas un nodrošina rotāciju no 0 līdz 180⁰ pagriezieniem pa 5 sekunžu intervāliem. Šī pakāpiena motora rotācija atbilst zemes rotācijai ap sauli, kas izraisa 180⁰ izmaiņas zemes virzienā attiecībā uz sauli. Stepper motors ir ieprogrammēts tā, lai lielāko daļu laika nodrošinātu 90 ° rotāciju.