Слънчеви панели на въртящи се модули

При изграждането на селски къщи, къщи в летни вили, оранжерии, различни селскостопански сгради, автономни системи за електрозахранване се използват все повече. Слънчевите панели осигуряват независимост от общите електрически мрежи. А в градовете от частния сектор често можете да видите слънчеви панели на домашни електроцентрали по покривите на къщи.

Тези панели могат да бъдат с моно- и поликристални силициеви конструкции, могат да бъдат изградени на базата на батерии, направени по аморфна или микроморфна технология, дори могат да се използват слънчеви батерии, произведени по технологията Moth Eye („Окото на молец“). Освен това всяка сграда е конструирана по такъв начин, че слънчевите панели да са инсталирани на място с максимално излагане на слънце.

Ефективността на съвременните хелиеви системи не надвишава 18% - 20% средно. Най-добрите проби имат ефективност до 25%. През 2014 г. учени от Австралийския център за развитие на фотоволтаиците (UNSW) съобщиха, че са успели да постигнат 40% ефективност на слънчевите клетки.

Трябва да се разбере обаче, че измерването на стойността на ефективността се извършва, когато хелиевият панел е осветен от слънцето под прав ъгъл. Ако слънчевата батерия е фиксирана за постоянно, тогава през деня, когато слънцето се движи по небето, периодът на пряко слънчево осветяване на батерията ще бъде относително кратък. И така ефективността дори на най-модерните слънчеви панели ще намалее.

За да се сведе до минимум намаляването на ефективността на хелиевите системи, слънчевите панели трябва да бъдат инсталирани на въртящи се модули, които ще позволят на батериите да бъдат ориентирани към слънцето през целия ден. Такова въртящо се устройство, върху което е закрепена носеща конструкция с един или повече слънчеви панели, се нарича тракер.

Той е проектиран да следва слънцето и в зависимост от неговото положение да ориентира слънчевия панел към него. Това устройство, в зависимост от версията, включва един или два сензора за проследяване на слънцето, както и въртящ се механизъм. Тракерът трябва да бъде инсталиран на добре осветено от слънцето място на земята, на неподвижно легло или на мачта, която ще издигне тракера до такава височина, че слънчевата батерия винаги да бъде осветена от слънцето.

Тракер с четири слънчеви панела на мачтата

Дори най-простото въртящо се устройство със система за проследяване на слънцето ви позволява да получите максимална ефективност от хелиевите батерии. Проучванията показват, че при липса на правилна ориентация на слънчевите панели към слънцето се губят до 35% от мощността. Следователно, за да се достигне планираният капацитет в случай на фиксиран монтаж на фотоклетки, е необходимо да се инсталират повече панели.

Принципът на изграждане на системи за управление за въртене на слънчеви панели

Индустрията произвежда няколко вида системи за управление за въртене на слънчеви панели. Това са доста скъпи (до 100 000 рубли) устройства, които могат да контролират позицията на няколко хелиеви панели наведнъж.

Тъй като слънцето се движи не само хоризонтално, но и вертикално през деня, тези системи за контрол проследяват както промените в позицията, така и, в съответствие с получената информация, издават команди за завъртане на панела около хоризонталната или вертикалната ос. В общия случай такава система за управление се състои от слънчев сензор, преобразувател на сигнал (P) от този сензор, усилвател на сигнала (U), микроконтролер (MC), блок за управление на двигателя (UUD), самия двигател и, накрая, самата рамка, върху която хелий панел.

Схема за контрол на тракера

Обикновено една и съща схема се използва за управление на въртенето и в двете оси. Различни са само сензорите за слънце и двигателите. Най-простият сензор за позицията на слънцето се състои от два фотодиода, разделени с непрозрачна преграда.

В зависимост от това, което движение следи този сензор, преградата е инсталирана хоризонтално или вертикално, но трябва да бъде насочена строго към слънцето. Докато и двата фотодиода са осветени по един и същ начин, сигналите, идващи от тях, са равни. Веднага след като слънцето се движи толкова много, че един от фотодиодите е в сянката на преградата, възниква дисбаланс на сигналите и системата за управление издава подходяща команда за завъртане на слънчевата батерия.

Схема на сензора за слънце

По правило двигателите за грамофона са стъпкови двигатели или двигатели с нежелана клапа. В такива системи за управление проследяващите сензори са инсталирани на една и съща платформа и се въртят с нея, като по този начин осигуряват точната ориентация на хелиевия панел към слънцето. За надеждна работа на сензора е необходимо да се осигури неговата защита от замърсяване, залепване на сняг, засенчване на оптиката от случайни предмети.

Има системи за управление, при които сензорите за проследяване са отдалечени от грамофона и са разположени на място, защитено от подобни влияния. В този случай сигналът от сензорите отива към предавателя selsyn. Чрез ориентиране на сензора за проследяване към слънцето, предавателят selsyn предава управляващо действие на приемника selsyn, който обръща платформата за носене, насочвайки я точно към слънцето.

Система за контрол на въртенето на слънчеви панели, базирана на часовников механизъм

Индустриалните инсталации - цялостни хелиеви електроцентрали с двуосни въртящи се модули - са доста скъпи. Например индустриалният тракер UST-AADAT струва около един и половина милиона рубли. Естественото желание на всички собственици на слънчеви централи е да увеличат мощността, като същевременно намалят разходите. В резултат се появиха самоделни устройства, оригинални в своето решение, в които се използват импровизирани материали. И тези устройства доста успешно контролират ориентацията на панелите към слънцето.

Един от вариантите на такова устройство е система за управление за ориентация на хелиеви панели, изградена на базата на часовников механизъм. Изобщо не е необходимо да се използват светлинни приемни устройства за проследяване на слънцето. За да направите това, достатъчно е да вземете обикновен механичен стенен часовник. Дори стари проходилки ще го направят. Известно е, че за един час слънцето преминава през небето от изток на запад по пътека, съответстваща на ъглово изместване от 15 °. Тъй като такова ъглово изместване не е особено критично за хелиевия панел, достатъчно е да се включи въртящият се механизъм веднъж на час.

Проследяване на движението на слънцето по часовник

Устройството за въртене на хелиевия панел около вертикалната ос може да изглежда така. В циферблата се установява фиксиран контакт на разстояние на минутната стрелка от центъра, в точката, съответстваща на 12 часа. Движещ се контакт - на върха на минутната стрелка.

Така на всеки 60 минути контактите ще се затварят и двигателят ще се включва, завъртайки слънчевия панел. Изключването на двигателя може да бъде организирано по различни начини, като ограничител или реле за време. Ако върху циферблата се постави друг фиксиран контакт на мястото, съответстващо на 6 часа, положението на панела ще се коригира на всеки половин час.

В този случай устройствата за изключване на двигателя трябва да бъдат настроени да завъртат носещата платформа под ъгъл 7,5 °.

Освен това, при желание, тук, на този механизъм, с помощта на друга контактна група, но вече на базата на часовата стрелка, можете да сглобите верига за автоматично връщане на соларния панел в първоначалното му положение. Въз основа на една и съща часова стрелка можете да сглобите система за управление за завъртане на панела около хоризонталната ос. Докато часовата стрелка се придвижва до 12 часа, носещата рамка се издига след слънцето. След 12 часа двигателят с хоризонтална ос се обръща и слънчевият панел започва да се върти в обратна посока.

Принципът на воден часовник в система за контрол на въртенето на соларен панел

Тази система е измислена от деветнадесетгодишния студент Идън Фул от Канада. Проектиран е за управление на едноосен тракер. Принципът на действие е както следва. Въртенето се извършва около хоризонталната ос. Слънчевият панел е инсталиран в първоначалното положение, така че слънчевите лъчи да са перпендикулярни на равнината на панела.

Контейнер с вода е окачен от едната страна на панела, а теглото е окачен на противоположната страна, в равновесие с контейнер, пълен с вода. В долната част на контейнера се прави малък отвор, така че водата да изтича от него на капки по капка. Размерът на тази дупка се избира експериментално. С изтичането на водата съдът става по-лек и противотежестта бавно завърта рамката с панела.

Тракер на "водния часовник"

Подготовката на тракера за работа се състои в това, че водата се излива в празния контейнер и слънчевият панел се настройва в първоначалното си положение.

Тези два примера по никакъв начин не изчерпват възможните варианти за конструиране на ротационни модули. С малко въображение можете да получите просто, но много ефективно устройство, което гарантирано ще може да повиши ефективността на домашна хелиева електроцентрала.