Солнечные панели с отслеживанием

Солнечные трекеры

Эффективность солнечных электростанций любого типа напрямую зависит от ориентации на солнце поверхностей панелей или отражающих зеркал. Обеспечить их оптимальное положение относительно светила помогают специальные конструкции – солнечные трекеры. Чем больше степеней свободы имеет поворотное устройство, и чем выше уровень его автоматизации, тем производительнее окажется ваша СЭС.

Общие сведения

Конструкция трекера универсальна и может управлять разворотом:

• модульных полупроводниковых фотоэлектрических батарей;
• параболических зеркал, предназначенных для фокусировки лучей на двигателе Стирлинга или нагревательном баке;
• оптических устройств линзового типа;
• прочих систем на базе PV, CPV, HCPV или CSP улавливателей излучения.

В зависимости от технологических возможностей механизма, трекер для солнечных панелей обеспечивает ориентацию рабочих поверхностей на солнце предельно близко к идеальным 90°. В бюджетных моделях периодическое изменение угла наклона приходится делать вручную. Устройства premium класса изменяют ориентацию автоматически, в режиме реального времени.

Стандартный трекер для солнечных батарей включает следующие комплектующие:

1. Несущую конструкцию. Исполняется в виде поворотного механизм на прочной опоре. Вращение может производиться в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
2. Устройство позиционирования. Отвечает за управление подвижными механизмами, в технической документации обозначенными как актуаторы.
3. Блок систем безопасности. Электронная часть комплекса. Защищает систему от перегрузок, перепадов напряжения, ударов молнии и пр. Модели элитного класса оснащаются встроенной миниатюрной метеостанцией, которая при начинающихся сильных ветрах, снегопадах и ливнях дает команду на разворот модулей в безопасное положение.
4. Блок управляющих систем. Обеспечивает возможность удаленного управления системой с любого электронного гаджета, на котором установлено соответствующее ПО.
5. Система навигации. Обычно присутствует в трекерах на мобильных, способных перемещаться платформах. Предназначается для изменения данных о новом местоположении конструкции – географических параметров широты и долготы.
6. Инвертор. Выполняет функцию преобразователя, в том числе и для подачи питания 220V на электродвигатели самого трекера.

Примечание: Уровень технологичности трекера выбирается в зависимости от стоящих перед СЭС задач. Ввиду высокой стоимости оборудования использование подобных систем в маломощных системах экономически нецелесообразно.

Солнечный трекер – принципиальные характеристики

Обязательным набором требований к трекерам любого класса являются:

• большой запас статической и динамической прочности, достаточный для обеспечения устойчивости конструкции при сильных ветрах, граде, ливнях и песчаных бурях;
• максимальная устойчивость к коррозии;
• долговечность и высокое качество поворотных механизмов, особенно частей, подвергающихся трению.

Для наиболее крупных систем желательно наличие встроенных метеостанций. Это даст безусловную гарантию автоматического разворота модулей значительного размера в безопасное положение – торцевой частью к направлению ветра.

Разновидности трекеров для солнечных панелей

Ввиду широкого диапазона спектра требований к этим дорогостоящим установкам, их ассортимент достаточно велик. Уровень технической оснащенности и «продвинутости» трекеров всегда подбирается под конкретные цели, с учетом финансовых затрат. Экономическая целесообразность их приобретения рассчитывается просто – как соотношение средств на приобретение к росту производительности станции, умноженному на стоимость киловатта. Если затраты оказываются меньше потенциальной прибыли, приобретение имеет смысл.

Трекеры одноосные

Отсутствие второй оси делает эту категорию менее дорогостоящей. Направление вращения произвольно и определяется индивидуально, в зависимости от места строительства СЭС.

Существует четыре вида таких трекеров:

• по вертикали – VSAT;
• по горизонтали – HSAT;
• вокруг наклонной оси – TSAT;
• полярное вращение, относительно стороны света – PASAT.

Управляющие алгоритмы носят название SPA (Solar Position Algorithm), и встраиваются в программное обеспечение.

Оптимальная единственная ось определяется по нескольким характеристикам.

1. Вертикальная – Vertical Single Axis Tracker (VSAT). Применяется преимущественно для станций, расположенных в высоких широтах, от 50° северной широты и выше. Вращение осуществляется с Востока на Запад. Выбор связан с низким расположением солнца и позволяет избежать взаимного затенения соседних солнечных блоков, по мере движения светила вдоль горизонта/

2. Горизонтальная – Horizontal Single Axis Tracker (HSAT). Солнечные трекеры с таким направлением вращения оптимальны в низких широтах. Панели или зеркала на протяжении суток медленно поворачиваются с Севера на Юг. Во избежание частичного затенения трубные крепления модулей с системами HSAT необходимо монтировать строго параллельно.

3. Наклонная – Tilted single axis tracker (TSAT). Чаще всего применяется в электростанциях, расположенных на местностях с небольшим уклоном или ступенчато. Выбор направления обусловлен той же причиной – недопустимостью падения тени даже на незначительную часть любой батареи.

4. Полярная – Polar aligned single axis trackers(PASAT). Для средних широт данная конструкция с одной осью признана оптимальной. Поскольку система управления ориентируется на положение Полярной звезды, то угол наклона модулей всегда совпадает с географической широтой местности.

Двухосные солнечные трекеры

Поворотные механизмы с двумя степенями свободы обеспечивают солнечным панелям максимально точную ориентацию на солнце. Это повышает удельную производительность электростанций на 25-40%, и для систем большой мощности полностью оправдывает дополнительные расходы.

Существует две модификации двухосных конструкций трекеров:

1. Tip-Tilt Dual Axis Tracker (TTDAT). Основой механизма является крупный шаровой подшипник и удлиненная сверхпрочная опора. Вращение производится вдоль горизонтальной и вертикальной осей. Управление в большинстве случаев электронное.
2. Azimuth-Altitude Dual Axis Tracker (AADAT). Наиболее современный и функциональный вариант с азимутной базовой ориентацией. Оригинальным конструктивным решением служит замена шарового механизма поворота на кольцо, с размещением последнего на отдельной платформе. Преимуществом данной разновидности следует назвать возможность монтажа на солнечном трекере типа AADAT сразу значительного числа батарей. Вынужденный недостаток – необходимость увеличивать расстояние между соседними опорными конструкциями из-за большого диаметра кольца. Смена ориентации панелей осуществляется исключительно электроникой.

Варианты управления механизмов позиционирования

Таковых существует три – ручной, автоматический и полуавтоматический способы.

1. Ручное управление

Бюджетные, преимущественно одноосные модели трекеров для солнечных батарей предполагают механическое управление поворотными механизмами. Осуществляется оно полностью вручную, либо с помощью конструкций, называемых актуаторами. В отличие от изменения угла наклона панелей простым поворотом рук, актуаторы управляются специальными тумблерами. При большом количестве панелей это кратно экономит время и не требует применения физической силы. Полностью ручное изменение позиции солнечных панелей производится 2-4 раза в год, обычно весной и осенью. Система с актуаторами применяется для корректировки значительно чаще, примерно раз в месяц.

2. Автоматическое управление

Премиальный класс использует более дорогостоящие, но максимально эффективные автоматические системы изменения позиционирования. Специализированное программное обеспечение осуществляет управление по алгоритму SPA (SolarPosition Algorithm), в on-line режиме отслеживая положение солнца по ниже приведенной схеме.

Информацию о перемещении светила, исполнительные механизмы получают в результате математического расчета основанных на координатах расположения трекера. Преимущество автоматических систем заключается в постоянном определении идеальной позиции панелей без участия человека.

3. Полуавтоматическое управление

Применяется с целью экономии средств на дорогостоящую электронику и ПО. Вместо защищенного компьютерного блока используется достаточно простой логический контроллер с таймером. Время изменения позиции выставляется владельцем вручную.

Принципы выбора трекеров для солнечных панелей

Основным правилом выбора трекерной конструкции является её максимальная целесообразность для конкретных индивидуальных условий – мощности станции, места её расположения, наличия центральной сети и себестоимости элетроэнергии.

В качестве общих рекомендаций можно предложить:

1. Одноосный HSAT с вращением по горизонтали – для низких широт и сравнительно маломощных СЭС. Эти системы не слишком дороги, и максимально эффективны во 2-й половине дня, при увеличенном энергопотреблении.
2. Одноосный VSAT с вращением по вертикали – в северных регионах, где поворот за солнцем производится по направлению Восток-Запад.
3. Двухосные TTDAT и AADAT – для крупных электростанций, где прибыль от минимального повышения производительности с запасом перекрывает затраты на покупку солнечных трекеров.

Похожие статьи

Новые технологии в производстве солнечных батарей. Будущее уже тут.

Применяя инновационные решения, в производстве солнечных модулей, постоянно происходят различные улучшения эффективности, уменьшения влияния затенения и повышения надежности, при этом несколько производителей в настоящее время дают гарантию производительности до 30 лет. Учитывая все новые доступные варианты выбора, стоит провести некоторые исследования, прежде чем инвестировать в солнечную установку. В нашей полной обзорной статье о солнечных панелях мы расскажем, как выбрать надежную солнечную панель и на что обратить внимание.

Из чего делают солнечные батареи: особенности строения различных поколений панелей

До недавних пор на вопрос «из чего делают солнечные батареи» существовал всего один ответ – из кремниевых ячеек в жесткой раме с толстым защитным стеклом. Сегодня ситуация кардинально изменилась, хотя панели на основе кремния по-прежнему занимают бОльшую часть мирового рынка.

Если вам сложно определиться с выбором, напишите нам через форму обратной связи

Если вы не нашли то, что искали, воспользуйтесь поиском по магазину

Товары со скидками, ограниченное предложение, успейте купить выгодно!

Источник

Трекеры для солнечных панелей: зачем нужны и в чем их преимущества

Солнечные трекеры представляют собой специализированные конструкции, задачей которых является периодическое изменение ориентации фотоэлектрических панелей или зеркал относительно солнца. Угол наклона рабочих поверхностей регулируется вручную или автоматически, что позволяет добиться максимально возможной производительности солнечных систем любого типа.

Общие сведения

В роли улавливателя излучения, закрепленном на трекере, могут выступать:

• гелио модуль, объединяющий батарею полупроводниковых ячеек;
• параболическое зеркало, фокусирующее лучи на приемнике в виде нагревательного бака либо двигателе Стирлинга;
• специальные оптические устройства – чаще всего линзы;
• другие PV, CPV, HCPV и CSP системы.

Задача трекера для солнечных батарей – обеспечить максимально приближенный к перпендикуляру 90° угол падения лучей в любой момент времени.

В комплект стандартного трекера для солнечных панелей входят следующие элементы:

1. Несущая конструкция. Состоит из неподвижной опоры и поворотного устройства, позволяющего осуществлять вращение в одной или двух плоскостях.
2. Система механического позиционирования. Управляет подвижной частью с помощью механизмов, называемых актуаторами.
3. Комплексная системы безопасности. Обеспечивает различные типы защиты – от грозовых разрядов, скачков напряжения в сети, механических перегрузок. В наиболее дорогостоящих моделях имеется собственная мини метеостанция. При угрозе бурь, ураганов и прочих опасных погодных явлений система временно изменяет угол наклона рабочих поверхностей на максимально безопасное положение.
4. Системы управления. Предназначены для удобного управления трекерами, включая удаленный доступ и их техническое обслуживание.
5. Навигационная система. Входит в комплект только перемещаемых устройств с мобильной базой. Позволяет вводить в управляющий контур данные о географическом расположении – долготу, широту, высоту над уровнем моря.

Примечание: уровень сложности комплектации трекеров зависит от поставленных перед системой задач и экономической целесообразности.

Солнечный трекер для одной солнечной панели – требования к конструкции

Для всех типов трекеров существует обязательное требование – высокая прочность и устойчивость. Главная опасность для конструкций подобного рода – сильные ветры, которые могут опрокинуть батареи вместе с опорными мачтами.

Характерными чертами крупных модулей является значительный вес и большая рабочая площадь, а, значит, и парусность. Именно поэтому наиболее продвинутые системы с метеостанциями на борту разворачивают во время бурь солнечные батареи таким образом, чтобы модули располагались к направлению ветра торцом.

Виды трекеров для солнечных батарей

Большой ассортимент существующих моделей обусловлен различными требованиями к функциональности системы в тех или иных условиях. Таковыми являются географические широта и долгота, а также климатические особенности места установки. Влияет на выбор и экономическая эффективность использования трекеров. Для небольших маломощных станций покупка дорогостоящих поворотных установок нецелесообразна.

Солнечные трекеры с одной осью вращения (одноосные)

Вращение рабочих поверхностей в таких системах производится только вокруг одной оси. Управление осуществляется специальным программным обеспечением по алгоритму SPA (Solar Position Algorithm).

В зависимости от выбора приоритетного координатного направления, различают трекеры с вращением вокруг таких осей:

• вертикальной – VSAT;
• горизонтальной – HSAT;
• наклонной – TSAT;
• с ориентацией на сторону света (полярной) – PASAT.

1. Vertical single axis tracker (VSAT) – вертикальные.

Эта группа трекеров используется преимущественно в высоких широтах и заставляет вращаться солнечные батареи с востока на запад. Данное направление поворота требует соблюдать такое расстояние между элементами на опорах, чтобы не допустить при поворотах частичного затенения соседних панелей.

2. Horizontal single axis tracker (HSAT) – горизонтальные.

Горизонтальные солнечные трекеры характерны для низких широт. Вращение ориентировано по линии Север-Юг, что требует строго параллельного относительно друг друга размещения трубок крепления на каждой панели.

3. Tilted single axis tracke(TSAT) – наклонные.

Эта разновидность поворачивает рабочие поверхности по диагонали относительно вертикальной и горизонтальной осей. Особенности движения также требуют недопущения падения тени одних модулей на другие.

4. Polar aligned single axis trackers (PASAT) – полярные.

Ориентиром для трекерной системы является полярная звезда. Для одноосных конструкций эта считается классической и наиболее распространенной. Угол наклона батарей всегда оказывается равным географической широте.

Солнечные трекеры с двумя осями вращения — Dual axis trackers (DAT)

Два уровня регуляции позволяют таким системам постоянно поддерживать оптимальное расположение солнечных панелей относительно солнца. Это максимизирует их производительность, и на крупных солнечных фермах оправдывает финансовые затраты на покупку.

1. Модификация Tip-tilt dual axis tracker (TTDAT).

Основой поворотной системы служит длинная опора с шаровым подшипником. Вертикальная ось — вторичная для такой конструкции, основное движение идет в горизонтальной плоскости. Для двухосных конструкций расстояние между элементами должно быть еще большим, чем для одноосных вариантов.

2. Модификация Azimuth-altitude dual axis tracker (AADAT).

В отличие от предыдущего типа конструкций, AADAT используют не один крупный подшипник на опоре, а кольцо с платформой.

Преимуществом такого решения является большая устойчивость и возможность размещения на одной платформе модуля с достаточно большим количеством панелей. Недостаток конструкции – в необходимости учитывать размеры кольца, что требует большей площади участка.

Механизмы ориентирования солнечных батарей

Подвижные элементы трекеров могут управляться вручную либо автоматически. Второй вариант предполагает наличие в системе работающих от электродвигателя одного или двух актуаторов.

Поддержку нужного направления на солнце (может выдаваться программно в виде Рис.1 алгоритма солнечной позиции – SPA) эти устройства осуществляют следующим образом.

Способ №1. Использование датчиков с чувствительными фотоэлементами.

При оптимальной ориентации поток излучения на датчики одинаков. По мере перемещения солнца определенные фотоэлементы начинают получать меньше света, на что тут же реагирует система управления и посылает сигнал на актуаторы для совершения коррекции.

Достоинство такой системы – в полной автоматизации и расчете азимутного и зенитного углов в режиме реального времени. Недостаток – в полной потере работоспособности при отсутствии достаточного освещения, во время сильного дождя, снега или загрязнения поверхности датчика.

Способ №2. Ручное управление актуаторами.

Как и прямая корректировка угла наклона панелей своими руками, управление актуаторами с помощью тумблеров позволяет изменять ориентацию вручную, но гораздо быстрее. Обычно ручная коррекция производится нечасто, 2-4 раза в год, чего вполне достаточно для относительно малобюджетных СЭС.

Возможно и полуавтоматическое управление трекерами, для чего используется запрограммированный таймер на логическом контроллере, а не сложное ПО на защищенном компьютере.

Правила выбора трекеров для солнечных панелей

Трекерную систему определенного вида выбирают исходя из таких факторов, как климатические условия данной местности, размеры модулей, площадь участка и т.д.

Оптимальным выбором является:

• HSAT с горизонтальной осью – для систем в низких широтах. Они сравнительно недорогие, проще в эксплуатации и обеспечивают максимальную производительность во второй половине суток, когда потребление наибольшее.
• VSAT с вертикальной осью – в высоких широтах, где более важным является следование за низко стоящим солнцем с востока на запад.
• двухосные TTDAT и AADAT – в масштабных высокопроизводительных СЭС, где даже незначительное повышение КПД одной панели за счет оптимального направления на солнце дает серьезный рост общей генерации системы.

Источник