Разработка трекера для позиционирования солнечных панелей

Продуктивность работы солнечных панелей напрямую зависит от количества получаемой солнечной энергии. Максимального значения генерация электричества достигает в момент, когда рабочая поверхность солнечных модулей располагается перпендикулярно потоку солнечного излучения.

С учетом особенности траектории ежедневного движения Солнца, оптимальным расположением неподвижной (стационарной) солнечной батареи по азимуту является угол от 50⁰ до 56⁰ для Амурской области, для оптимизации установки используется среднее значение угла [1].

Практические опыты показывают, что зафиксированный в таком положении солнечный модуль в вечернее и утреннее время теряет порядка 75% генерации от максимально возможного объема. Кроме дневного перемещения по направлению с запада на восток, Солнце дополнительно совершает сезонное движение между севером и югом – за год оно составляет порядка 46°. При ориентировании панели в среднюю точку среднегодовой траектории движения Солнца в направлении север-юг, потери генерации от максимально возможного количества составят порядка 8,3-9%.

Динамические системы крепления PV панелей (подвижные трекеры) служат для обеспечения автоматического слежения за положением солнца на протяжении всего светового дня и ориентации, закрепленных на них солнечных батарей, а так же обеспечивают коррекцию угла наклона панели в зависимости от времени года. Установка трекерной системы позволяет добиться увеличения выработки электроэнергии на 30-40% по сравнению с солнечными электростанциями, использующими неподвижно закрепленные солнечные батареи.

Одним из необходимых элементов такой системы является установка следящего привода, который позволит корректировать положение солнечной панели с учетом положения Солнца. Для организации управления нами за основу принята схема мостовым включением датчиков, после ее модернизации была получена схема представленная на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема управления трекером

В момент восхода Солнца на фотодатчик падает световой поток. В виду неравномерности освещения на фотодатчиках формируется разная величина тока, который проходит через операционный усилитель и подается на транзисторную сборку, включенную по мостовой схеме [2].

Рисунок 2 – Смонтированная схема механизма трекера для солнечной панели

Двигатель включен в измерительную диагональ и в момент подачи на него тока начинает вращаться и приводить в движение солнечную панель. Работа двигателя осуществляется до тех пор, пока в измерительной диагонали ток не будет равен нулевому значению. В этот момент схема переходит в режим ожидания. Полученное перемещение через усилитель передается на дешифратор, который на цифровой панели формирует сигнал соответствующий углу перемещения. Питание дешифратора осуществляется от цифрового стабилизатора напряжения (рис. 2).

Позиционирование солнечной панели производится как по вертикали, так и по горизонтали для чего предусмотрено четыре фотодатчика, которые включены по мостовой схеме, такая компоновка позволяет отслеживать путь Солнца, как по азимуту, так и по склонению.

Индикация на выходе дешифратора позволяет отследить азимут и склонение Солнца. Предлагаемая схема проста в использовании и не занимает много места. Так же все компоненты достаточно дешевы.

Разработанная схема была реализованная для управления механизмом солнечной панели (рис. 3). Монтаж осуществлялся поворотным стандартными

методами.

Рисунок 3 – Солнечная панель с трекером

Трекер сконструированный для солнечной панели прошел проверку на работоспособность, что позволяет следить вывод о его работоспособности и точности позиционирования.