Солнечный трекер
Устройство слежения
Для достижения максимальной производительности рабочих поверхностей систем необходима их точная ориентация на Солнце. При этом задачей устройства слежения (трекера) является уменьшение угла падения солнца на рабочую поверхность солнечных панелей. Положение подвижной часть трекера может меняться с помощью ручного привода или с помощью так называемых актуаторов — устройств, выполненных на электродвигателях.
Таким образом, трекер устанавливает углы наклона рабочей поверхности приборов, сориентировав её строго на Солнце. Иначе говоря, солнечные лучи должны падать перпендикулярно плоскости солнечной батареи.
Трекеры могут быть реализованы на основе различных принципов. Опишем основные из них.
- 1. Управление актуаторами с помощью нескольких фотоприёмников.
Такое устойство имеет два или более фотодиодов. При движении солнца освещенность фотодиодов становится различной; устройство анализирует освещённость и передаёт управляющие сигналы на актуаторы до момента, когда поток света на всех фотоэлементах будет одинаков. И электродвигатель поворачивает солнечную батарею с запада на восток.
Рисунок 1. Трекер на фотоэлементах В течение дня платформа с солнечной батареей будет поворачиваться вслед за движением солнца. С наступлением сумерек система перейдет в ждущий режим.
Принципиальные схемы таких устройств несложные и недорогие. Но у них есть один существенный недостаток: в пасмурную погоду и загрязнении фотоприёмников система плохо работоспособна.
- 2. Управление движением трекера по Азимутальному и Зенитному углам.
Идея работы таких устройств основана на том, что для правильного позиционирования солнечных панелей, нужно скомпенсировать два перемещения Земли:
- - суточное перемещение, связанное с вращение Земли вокруг своей оси;
- - годовое перемещение, связанное с вращение Земли вокруг Солнца.
В состав такого устройства входит таймер. Актуаторы начинают свою работу по суточной программе таймера (при необходимости, и по годовой программе). Но точность ориентации с помощью таких устройств невелика, так как Солнце в течение года постоянно меняет время, место восхода и захода, зенитный угол.
- 3. Способ управления актуаторами по программе, которая в определенные интервалы времени рассчитывает местоположение солнца.
Такой способ, пожалуй, можно считать наиболее эффективным.
По внутренним часам устройства программа выдает информацию о значении Азимута и Зенитного угла (см.рис.) на блок управления.
При этом обязательно будет учитываться местоположение трекера, т.е. такие параметры как широта, долгота и высота над уровнем моря. После этого рассчитывается новое (необходимое) положение трекера и производится его переориентация.
Системы слежения за Солнцем можно классифицировать по такому важному показателю, как количество осей.
Трекеры с одной осью вращения
Одноосные трекеры имеют одну степень свободы, которая является осью вращения. Такие трекеры делятся горизонтальные, вертикальные и наклонные.
Трекеры с Горизонтальной осью
Ось вращения горизонтально ориентирована по отношению к земле. Такие устройства обеспечивают высокую эффективность в течение весны и лета, когда солнце высоко в небе. Жесткий каркас и простой механизм являются основой высокой надежности.
Трекеры с вертикальной осью
Ось вращения вертикально ориентирована по отношению к земле.
Эти трекеры вращаются с востока на запад в течение дня. Вертикальные одноосевые системы вращаются только вокруг вертикальной оси, панели на них закрепляются вертикально под фиксированным, регулируемым углом наклона.
Трекеры с одной наклонной осью вращения
Все трекеры с осями вращения между горизонтальной и вертикальной считается таковыми.
Трекеры с двумя осями вращения
Такие трекеры имеют две степени свободы, которые выступают в качестве осей вращения.
Как правило, эти оси не связаны друг с другом, но работают вместе.
Одна ось фиксируется по отношению к земле. Она является основной. Другая ось может рассматриваться как вторичная. И наоборот.
По оценкам экспертов, эффективность солнечных батарей повышается до 60%, если их поворачивать вслед за солнцем с использованием систем слежения за Солнцем.