Sluneční sledovací solární systém

Úvod

Zdroje energie

S rostoucím vývojem vzniká následná potřeba energie pro každou část lidského života. Hlavním zdrojem energie je příroda, která poskytuje několik zdrojů, jako jsou fosilní paliva. Přírodní zdroje lze rozdělit na neobnovitelné a obnovitelné zdroje energie.

Většinou se používají neobnovitelné zdroje energie, jako je uhlí, ropa, zemní plyn, ale nelze je doplnit. Faktory, jako je globální oteplování, pokračující růst paliv, také vytvářejí překážky ve využívání těchto zdrojů energie.

Od nynějška je jediným způsobem využití obnovitelných zdrojů energie, které lze doplnit a nahradit. Příkladem je větrná energie, sluneční energie, tepelná energie.

Z této sluneční energie je ta nejprimárnější.

Podívejte se na živý projekt Sluneční sledovací solární panel

Slunce jako zdroj energie

Jaderná fúze v aktivním slunečním jádru vytváří vnitřní teplotu 10⁷K a vnitřní tok záření nerovnoměrného spektrálního rozdělení. Toto vnitřní záření je absorbováno ve vnějších pasivních vrstvách, které se zahřívají na přibližně 5800 K. Toto záření generuje světelnou energii ve formě fotonů, které přenášejí velké množství energie a hybnosti. Tyto fotony mohou být buď odkloněny, nebo mohou absorbovat během své cesty ze slunce na Zemi.

Země přijímá energii slunečního záření přibližně 1,73 * 10¹⁴KW. Tento nepřetržitě přijímaný výkon se integruje do celkové energie 5,46 * 10^{dvacet jedna}MJ ročně. Solární energie je tedy nejdůležitějším zdrojem energie potřebné k uspokojení rostoucích požadavků lidstva.

Existují tři různé způsoby, jak sbírat tuto energii, podle typu kolektoru:

• Ploché kolektory jsou dnes běžněji používaným typem kolektorů. Jsou to pole solárních panelů uspořádaných do jednoduché roviny.
• Zaostřovací kolektory jsou v podstatě ploché kolektory s optickými zařízeními uspořádanými tak, aby maximalizovaly záření dopadající na ohnisko kolektoru. Ty se v současné době používají pouze v několika rozptýlených oblastech. Příkladem tohoto typu kolektorů jsou solární pece.
• Pasivní sběratelé se zcela liší od ostatních dvou typů sběratelů. Pasivní kolektory absorbují záření a přeměňují ho na teplo přirozeně, aniž by k tomu byly navrženy a vyrobeny.

Solární panely

Z těchto plochých desek jsou nejčastěji používány kolektory. Příkladem je solární panel.

Solární panel je shluk solárních článků uspořádaných do matice. Tyto panely mohou sbírat energii mezi 10 až 300 W.

Solární článek je dvouvrstvé polovodičové zařízení, které se používá k absorpci záření. Funguje na principu fotovoltaiky, což znamená generování napětí dopadajícím světlem. Když světlo dopadá na vrstvy, vzrušuje elektrony, což způsobí jejich skok z jedné vrstvy do druhé a vytvoření elektrického náboje.

Zdroj obrázku - etapa - etapa

Typický systém pro příjem solární energie se skládá z následujících částí

1. Solární panel - pro získání energie.
2. Střídač - převádí přijatý stejnosměrný proud na střídavý.
3. Baterie - Pro uložení přijatého stejnosměrného proudu.

Montáž solárních panelů

Jedním z hlavních omezení při používání solárních panelů je způsob jejich montáže pro příjem maximální světelné energie ze slunce.

Faktory, které ovlivňují výkon nebo účinnost solárního panelu, jsou následující:

• Směr: V případě, že se jedná o severní polokouli, panely by měly směřovat na sever a umístění na jižní polokouli, panely by měly směřovat na jih.
• Naklonění nebo orientace : Solární panely musí mít sklon rovný zeměpisné šířce jejich umístění. Jak se mění sklon zemské rotace, je třeba solární panely upravit, aby bylo dosaženo maximálního světla.
• Typ povrchu : Většinou se dává přednost širšímu povrchu, protože přijímá maximální množství slunečního světla.

K efektivní montáži panelů tak, aby dostaly dostatečné sluneční světlo, se používají zařízení zvaná Trackers, která směřují panely k zemi.

Existují dva typy sledovačů:

A. Pasivní sledovač :

Pasivní sledovače používají systém, při kterém se kapalina pohybuje, když je ohřívána sluncem, a používá se k pohybu panelu a automaticky se vrací do správné polohy na ráno. Skládá se ze dvou trubkových nádrží umístěných po stranách solárního panelu tak, že v případě, že panel nebude vyrovnán se sluncem, kapalina v nádržích se nerovnoměrně zahřívá a způsobí tlakový rozdíl. Tento tlakový rozdíl zase způsobuje, že se kapalina pohybuje směrem k nádrži s nízkými teplotami. Jelikož hladina kapaliny kolísá mezi dvěma nádržemi, posun hmotnosti způsobuje, že gravitace otáčí sledovačem spolu s orientací Slunce. Jsou levnější a nevyžadují žádné elektrické spotřebiče a vyžadují méně údržby. Konvenční mechanismy snímání světla se však nemusí během zamračených dnů ukázat jako přesné a také nejsou účinné.

b. Aktivní sledovač :

Aktivní sledovač se obvykle skládá z motorů, jako je servomotor nebo a Krokový motor otočit panel. V ideálním případě sluneční záření dopadá na panel v úhlech 90⁰. Motor udržuje panel v tomto úhlu, aby přijímal maximální záření. Ovládání motoru lze provádět jedním ze dvou způsobů. Jedním ze způsobů je použití elektronického systému pro výpočet astronomické polohy slunce v konkrétním místě a podle toho otáčení solárního panelu v orientaci kolmé ke slunci v přednastavených časových intervalech. Další ovládací prvek používá uspořádání snímače ke snímání jasu na obloze a podle toho otáčení panelu v pravém úhlu k orientaci slunce.

Aplikace výše uvedené metody

Aplikace pro montáž solárních panelů

Krokový motor je řízen pomocí mikrokontrolér 8051 , přes reléový budič IC ULN2003A. Skládá se z panelu s nízkou spotřebou energie na jeho hřídeli a zajišťuje rotaci 0 až 180 ° rotace v krocích po 5 s. Tato rotace krokového motoru odpovídá rotaci Země kolem Slunce, což představuje 180⁰ změn ve směru Země vůči Slunci. Krokový motor je naprogramován tak, aby většinu času poskytoval rotaci 90⁰.