Serwisy partnerskie:
Close icon
Serwisy partnerskie

Dwuosiowy lokalizator słoneczny

Energia słoneczna pojawia się jako główne źródło energii. Potrzebą czasów są odnawialne źródła energii z tanimi kosztami eksploatacji. Przy obecnych systemach zbierania energii słonecznej, mamy wysoką produkcję tylko w ustalonych godzinach, głównie w południe. Ten projekt przedstawia dwuosiowy lokalizator słoneczny, który znacząco zwiększa wydajność.
Article Image

Kąty słoneczne

Kąt nachylenia słońca waha się pomiędzy -90° po wschodzie słońca i +90° przed zachodem, przechodząc w 0° w południe. To sprawia, że zebrane promieniowanie słoneczne wynosi 0% przy wschodzie i zachodzie słońca oraz 100% w południe. Takie wahania w odbiorze promieniowania słonecznego powodują, że panel fotowoltaiczny traci ponad 40% zebranej energii. W tym projekcie zajmiemy się zaprojektowaniem lokalizatora słonecznego tak, aby zmaksymalizować zbieranie energii słonecznej.

Projektowanie dwuosiowego lokalizatora słonecznego

Ten system wymaga zaangażowania szerokiego zakresu inżynierii, w tym mechanicznej, elektrycznej i elektronicznej. System można podzielić na trzy części.

Część mechaniczna obejmuje zaprojektowanie płynnego systemu przekładni, który będzie poruszał się zgodnie z wymaganiami. Część elektryczna dotyczy pracy panelu słonecznego i wymagań baterii. Elektronika obejmowałaby projektowanie systemu czujników, które generowałyby polecenia dla systemu przekładni, aby działać odpowiednio.

W systemie zastosowano przekładnię zębatą czołową do realizacji dwuosiowego lokalizatora słonecznego.

Rysunek 1. Zębatka czołowa

Przekładnia zębata czołowa jest najprostszym rodzajem przekładni i można ją spotkać w wielu zastosowaniach, m.in. w zegarach i schodach ruchomych. Składa się ona z zębów wystających prostopadle do obwodu koła.

Do obrotu w dwóch osiach proponujemy układ przedstawiony na poniższym schemacie.

Rysunek 2. Obrót w dwóch osiach

Układ jest realizowany przy użyciu układu scalonego AT89C51 firmy Atmel. Projekt schematu dla układu byłby następujący:

Rysunek 3. Schemat połączeń
Rysunek 4. Schemat rozmieszczenia elementów PCB
Rysunek 5. Realizacja układu dwuosiowego lokalizatora słońca

Wyniki końcowe

Projekt lokalizatora słonecznego ma na celu zapewnienie wydajnego systemu słonecznej generacji rozproszonej. W maksymalnym położeniu lokalizator słoneczny jest prostopadły do źródła światła. Zbudowany system ma obliczony roczny zysk energetyczny na poziomie 48,982% w porównaniu z nieruchomym panelem słonecznym. W porównaniu do jednoosiowego lokalizatora, dwuosiowy lokalizator ma roczny zysk energetyczny 36,504%.

Zadaniem lokalizatora słonecznego jest dokładne określenie pozycji słońca. Dzięki temu panele słoneczne podłączone do trackera mogą uzyskać maksymalne promieniowanie słoneczne. W tym konkretnym lokalizatorze słonecznym został stworzony zamknięty system składający się z systemu elektrycznego i mechanicznego z pomocą elektroniki.

Wykaz elementów
Komponent
Ilość
Przetwornica step-down 12-0-12
1
Stabilizator napięcia 7805
1
Tranzystor npn
4
Dioda
2
Potencjometr
4
Fotorezystor (LDR)
4
Mikrokontroler 89S52
1
Sterownik silnika ULN2003a
2
Panel słoneczny (wszystkie czarne)
1
Jednobiegunowy silnik krokowy
2
Kwarc 12 MHz
1

Artykuł Tracing the Sun: Dual Axis Solar Tracker System opracowano w wersji polskiej na podstawie współpracy z portalem www.electronicsforu.com.

Tematyka materiału: panele solarne, panel fotowoltaiczny, MPPT
AUTOR
Źródło
www.electronicsforu.com
Udostępnij
UK Logo
Elektronika dla Wszystkich
Zapisując się na nasz newsletter możesz otrzymać GRATIS
najnowsze e-wydanie magazynu "Elektronika dla Wszystkich"