Солнечный трекер или поворотная мачта для солнечных батарей

Схема гелиостата

Далее идёт описание схемы от автора. Это устройство использует импульсное регулирование и автоматически способно ориентировать солнечную батарею по наилучшей освещенности. Принципиальная схема состоит из тактового генератора (DD1.1, DD1.2), двух интегрирующих цепей (VD1R2C2, VD2R3C3), такого же числа формирователей (DD1.3, DD1.4), цифрового компаратора (DD2), двух инверторов (DD1.5, DD1.6) и транзисторного коммутатора (VT1—VT6) направления вращения электродвигателя М1, управляющего поворотом платформы, на которой установлена солнечная батарея.

С подачей питания (от самой солнечной батареи или от аккумулятора) генератор на элементах DD1.1, DD1.2 начинает вырабатывать тактовые импульсы, следующие с частотой около 300 Гц. При работе устройства сравниваются длительности импульсов, сформированных инверторами DD1.3, DD1.4 и интегрирующими цепями VD1R2C2, VD2R3C3. Их крутизна меняется в зависимости от постоянной времени интегрирования, которая, в свою очередь, зависит от освещенности фотодиодов VD1 и VD2 (ток зарядки конденсаторов С2 и СЗ пропорционален их освещенности).

Сигналы с выходов интегрирующих цепей поступают на формирователи уровня DD1.3, DD1.4 и далее — на цифровой компаратор, выполненный на элементах микросхемы DD2. В зависимости от соотношения длительностей импульсов, поступающих на входы компаратора, сигнал низкого уровня появляется на выходе элемента DD2.3 (вывод 11) или DD2.4 (вывод 4). При равной освещенности фотодиодов на обоих выходах компаратора присутствуют сигналы высокого уровня.

Инверторы DD1.5 и DD1.6 необходимы для управления транзисторами VT1 и VT2. Высокий уровень сигнала на выходе первого инвертора открывает транзистор VT1, на выходе второго — VT2. Нагрузками этих транзисторов являются ключи на мощных транзисторах VT3, VT6 и VT4, VT5, которые коммутируют напряжение питания электродвигателя М1. Цепи R4C4R6 и R5C5R7 сглаживают пульсации на базах управляющих транзисторов VT1 HVT2. Направление вращения двигателя меняется в зависимости от полярности подключения к источнику питания. Цифровой компаратор не позволяет одновременно открыться всем ключевым транзисторам, и, таким образом, обеспечивает высокую надежность системы.

С восходом солнца освещенность фотодиодов VD1 и VD2 окажется различной, и электродвигатель начнет поворачивать солнечную батарею с запада на восток. По мере уменьшения разницы в длительностях импульсов, вырабатываемых формирователями, будет уменьшаться длительность результирующего импульса, и скорость поворота солнечной батареи плавно замедлится, что обеспечит ее точное позиционирование. Таким образом, при импульсном управлении вращение вала электродвигателя можно передавать платформе с солнечной батареей непосредственно, без применения редуктора.

В течение дня платформа с солнечной батареей будет поворачиваться вслед за движением солнца. С наступлением сумерек длительности импульсов на входе цифрового компаратора окажутся одинаковыми, и система перейдет в дежурный режим. В этом состоянии потребляемый устройством ток не превышает 1,2 мА (в режиме ориентации он зависит от мощности двигателя).

Аккумулятор гелиостата используется для накопления энергии, вырабатываемой солнечной батареей, и питания самого электронного блока. Поскольку электродвигатель включается лишь для поворота батареи (на короткое время), выключатель питания не предусмотрен. Данная схема ориентирует солнечную батарею в горизонтальной плоскости. Однако при ее позиционировании следует учитывать географическую широту местности и время года. Если дополнить конструкцию блоком вертикального отклонения, собранным по аналогичной схеме, можно полностью автоматизировать ориентацию батареи в обеих плоскостях.

Для защиты фотодиодов от избыточного облучения применен зеленый светофильтр. Между фотодатчиками помещают непрозрачную шторку. Ее закрепляют перпендикулярно плате с таким расчетом, чтобы при изменении угла освещения она затеняла один из фотодиодов. Подробнее читайте в статье в прилагаемом архиве. Общий вид печатной платы:

После сборки проверил работу прибора — всё срабатывает как надо, при засвете одного и второго светодиода срабатывает мотор по часовой и против часовой стрелки. 

Радиатор несколько великоват, столь большого размера не требуется, но другу такой понравился, потом сказал порежет на две половины для двух готовых плат, тестирует пока, поскольку с мощностью моторов ещё не определился.

Эти радиаторы всё сняты с блоков питания АТХ, у меня их много накопилось, а люди всё несут и несут. Разработка — И. Цаплин. Сборка и испытание схемы — Igoran.

Сборка конструкции

Для сборки конструкции нашего проекта необходимо выполнить следующую последовательность шагов.

Шаг 1. Возьмите небольшой кусок картона и сделайте в нем отверстие на одном из его концов. В дальнейшем мы будем вставлять в него шуруп чтобы зафиксировать сервомотор.

Шаг 2. Соедините вместе два небольших куска картона в форме буквы «V» с помощью клея. Прикрепите их к солнечной панели как показано на следующем рисунке.

Шаг 3. Затем прикрепите нижнюю часть этих скрепленных в форме буквы «V» кусков картона к тому куску картона, в котором вы ранее сделали отверстие.

Шаг 4. Затем через сделанное отверстие прикрепите к этому куску картона сервомотор с помощью шурупа (обычно данный шуруп идет в комплекте с сервомотором когда вы покупаете его).

Шаг 5. Теперь поместите сервомотор на другой кусок картона. Размер этого куска картона должен быть больше чем предыдущих использованных кусков картона чтобы на него могли поместиться собранная макетная плата с батареей.

Шаг 6. Прикрепите фоторезисторы по обоим сторонам солнечной панели с помощью клея. Припаяйте соединительные провода к их выводам, в дальнейшем к ним нужно будет подсоединять резисторы.

Шаг 7. Теперь поместите плату Arduino, батарею и макетную плату на лист картона и сделайте соединения, показанные на схеме, приведенной далее в этой статье. Финальный вид нашей конструкции показан на следующем рисунке.

Условия эксплуатации и преимущества «Коловрат-Р»

Данная установка реализует все основные возможности автоматического солнечного трекера:

1. Возможность изменения угла наклона солнечных батарей от зимы к лету.
2. Возможность поворота по азимуту. При этом, угол поворота по азимуту у данной установки даже больше чем у автомата.

Поворачивать солнечные батареи можно на 360 град. А у автоматичского трекера угол поворота несколько меньше 180-ти градусов. При этом известно, что в летнее время движение солнца от восхода до заката над горизонтом происходит в секторе большем 180 град. и такая возможность может оказаться совсем не лишней.

Итак, есть два варианта эксплуатации установки «Коловрат-Р».

Первый, — выставив оптимальный для данного времени года угол наклона солнечных батарей и задав направление на юг, оставить их в этом положении. Будет реализован вариант монтажа солнечных батарей на крыше, только с более точной юстировкой, поскольку плоскость крыши находится не всегда в оптимальном положении по отношению к солнцу.

Второй вариант, — проделав операции указанные выше, несколько раз в день (хотя бы раз-два) повернуть вручную солнечные батареи вслед за солнцем. Вследствии этого эффективность их работы резко вырастет.

Таким образом, для обеспечения себя электроэнергией на любом объекте Вам не придётся искать и дырявить крышу, карабкаться на неё. Не придётся думать достаточно ли хорошо плоскость крыши развёрнута к солнцу. Не нужно думать куда спрятать провода и как их протянуть от солнечных батарей до места установки аккумуляторов, чтобы это расстояние было небольшим. Поскольку само место установки батарей можно выбрать оптимально близко к аппаратной. Об эффективности работы батарей я уже и не говорю.

Какие фотоэлементы лучше всего подходят для солнечной батареи и где их можно найти

Изготовленные кустарным способом солнечные панели всегда будут находиться на шаг позади своих заводских собратьев, и на то есть несколько причин. Во-первых, известные производители тщательно отбирают фотоэлементы, отсеивая ячейки с нестабильными или сниженными параметрами. Во-вторых, при изготовлении гелиоэлектрических батарей используется специальное стекло с повышенным светопропусканием и сниженной отражающей способностью — найти такое в продаже практически невозможно. И в-третьих, прежде чем приступать к серийному выпуску, все параметры промышленных образцов обкатывают с использованием математических моделей. В итоге минимизируется влияние нагрева ячеек на КПД батареи, улучшается система отвода тепла, находится оптимальное сечение соединяющих шин, исследуются пути снижения скорости деградации фотоэлементов и т. д. Решать подобные задачи, не имея оборудованной лаборатории и соответствующей квалификации, невозможно.

Низкая стоимость самодельных солнечных батарей позволяет построить установку, позволяющую полностью отказаться от услуг энергокомпаний

Тем не менее сделанные своими руками солнечные батареи показывают неплохие результаты производительности и не так уж и сильно отстают от промышленных аналогов. Что же касается цены, то здесь мы имеем выигрыш более чем в два раза, то есть при одинаковых затратах самоделки дадут в два раза больше электроэнергии.

Учитывая всё вышесказанное, вырисовывается картина того, какие фотоэлементы подходят под наши условия. Плёночные отпадают по причине отсутствия в продаже, а аморфные — из-за короткого срока службы и низкого КПД. Остаются ячейки из кристаллического кремния. Надо сказать, что в первом самодельном устройстве лучше использовать более дешёвые «поликристаллы». И только обкатав технологию и «набив руку», следует переходить на монокристаллические ячейки.

Для обкатки технологий подойдут дешёвые некондиционные фотоэлементы — как и качественные устройства, их можно купить на зарубежных торговых площадках

Что касается вопроса, где взять недорогие солнечные элементы, то их можно найти на зарубежных торговых площадках типа Taobao, Ebay, Aliexpress, Amazon и др. Там они продаются как в виде отдельных фотоэлементов различных размеров и производительности, так и готовыми наборами для сборки солнечных панелей любой мощности.

Можно ли заменить фотоэлектрические пластины чем-то другим

Редко у какого домашнего мастера не найдётся заветной коробочки со старыми радиодеталями. А ведь диоды и транзисторы от старых приёмников и телевизоров являются всё теми же полупроводниками с p-n-переходами, которые при освещении солнечным светом вырабатывают ток. Воспользовавшись этими их свойствами и соединив несколько полупроводниковых приборов, можно сделать самую настоящую солнечную батарею.

Для изготовления маломощной солнечной батареи можно использовать старую элементную базу полупроводниковых приборов

Внимательный читатель сразу же спросит, в чём подвох. Зачем платить за фабричные моно- или поликристаллические ячейки, если можно использовать то, что лежит буквально под ногами. Как всегда, дьявол скрывается в деталях. Дело в том, что самые мощные германиевые транзисторы позволяют получить на ярком солнце напряжение не более 0.2 В при силе тока, измеряемой микроамперами. Для того чтобы достичь параметров, которые выдаёт плоский кремниевый фотоэлемент, понадобится несколько десятков, а то и сотен полупроводников. Сделанная из старых радиодеталей батарея сгодится разве что для зарядки кемпингового светодиодного фонаря или небольшого аккумулятора мобильного телефона. Для реализации более масштабных проектов, без покупных солнечных ячеек не обойтись.

Как сделать поворачивающее устройство для солнечных батарей своими руками?

Для этого потребуется заготовить необходимые части:

1. Электронное устройство для контроля функционирования трекера.
2. Каркас для установки. Обычно его изготавливают из металла.
3. Устройство для преобразования энергии чтобы поворачивающие двигатели работали от фото элементов.
4. Средства защиты солнечных модулей от плохой погоды.
5. Механизмы, которые поворачивают каркас и осуществляют контроль процесса.

Алгоритм изготовления трекера своими руками

1. Приобретаете металлический профиль и из него создаете удерживающий каркас. Сечение профиля подбираете на глаз. Параметры данной установки зависят от того, сколько солнечных батарей на нее будет установлено. Данная деталь задает вид трекера. То есть на этом этапе определяется сколько передвигаемых осей будет и как они будут располагаться в пространстве. Для воплощения этой конструкции в жизнь требуется опыт работы со сварочным аппаратом и электрическим ручными инструментами.
2. Чтобы трекер поворачивался горизонтально применяется серодвигатель. За счет его можно выполнять повороты в разные направления. Чтобы управлять данным устройством нужно сделать специальный электрический прибор. В основе этого пульта управления лежат фоторезисторы. Схему можно найти в интернете. Но лучше всего приобрести готовое устройство.
3. Чтобы установка вращалась вокруг вертикальной оси можно подключить к ней часовой механизм. Для этого нужно припаять электрические контакты к стрелке часов (подвижный контакт) и к часовым отметкам на циферблате (неподвижный контакт). Создав один подобный контакт, например, на 12 часах циферблата, двигатель станет запускаться 1 раз в час. Если выполнить еще 1-н не двигающий контакт на шести часах, движок будет запускаться через 30 минут. Двигатель работает в следующем порядке: самая длинная стрелка выполняет поворот и проходит через 12 часов, контакты сцепляются, цепь регулирования двигателем привода замыкается, движок выполняет поворот панели. Чтобы выполнить поворот в горизонтальной оси можно задействовать принцип водяных часов. В таком случае солнечные батареи примут горизонтальную позицию. С одного конца к модулю крепится утяжеление в виде кирпича или еще что-то. С другой устанавливается канистра с водой с таким же весом, как и кирпичи. Создаются отверстия в канистре с водой. В итоге вода вытекает и под действием изменения массы солнечный модуль делает поворот. Диаметр отверстий в емкости и их количество определяется на глаз. С этим следует поэкспериментировать.
4. Для защиты от осадков можно использовать любой подходящий материал.
5. Чтобы автоматически управлять системой потребуется создать для этого специальное устройство. Но лучше всего прикупить его в магазине.
6. Система подключается к инвертору. Это нужно для преобразования постоянного тока в переменный. Если имеются знание в области радиотехнике тогда его можно без проблем собрать самостоятельно.

Таким образом создается трекер для солнечных батарей. Надеемся данная информация была полезной!

Идеи из подручных материалов

Можно сделать солнечную батарею своими руками из подручных материалов. Рассмотрим самые популярные варианты.

Солнечная батарея из фольги

Многие удивятся, узнав, что фольгу можно применять для изготовления солнечной батареи своими руками. На самом деле, в этом нет ничего удивительного, ведь фольга увеличивает отражающие способности материалов. Например, для уменьшения перегрева панелей, их кладут на фольгу.

Как сделать солнечную батарею из фольги?

Нам понадобится:

• 2 «крокодильчика»;
• медная фольга;
• мультиметр;
• соль;
• пустая пластиковая бутылка без горлышка;
• электрическая печь;
• дрель.

Очистив медный лист и вымыв руки, отрезаем кусок фольги, кладем его на раскаленную электроплиту, нагреваем полчаса, наблюдая почернение, затем убираем фольгу с плиты, даем остыть и видим, как от листа отслаиваются куски. После нагревания оксидная пленка пропадает, поэтому черный оксид можно аккуратно удалить водой.

Затем вырезается второй кусок фольги такого же размера, как и первый, две части сгибаются, опускаются в бутылку так, чтобы у них не было возможности соприкоснуться.

Далее «крокодильчики» прицепляются к панели, провод от ненагретой фольги — к плюсу, от нагретой — к минусу, соль растворяют в воде и выливают раствор в бутылку. Батарея готова.

Также фольгу можно применять для подогрева. Для этого ее необходимо натянуть на раму, к которой затем нужно подсоединить шланги, подведенные, например, к лейке с водой.

Вот мы и узнали, как самому сделать солнечную батарею для дома из фольги.

Солнечная батарея из транзисторов

У многих дома завалялись старые транзисторы, но не все знают, что они вполне подойдут для изготовления солнечной батареи для дачи своими руками. Фотоэлементом в таком случае является полупроводниковая пластина, находящаяся внутри транзистора. Как же изготовить солнечную батарею из транзисторов своими руками? Сначала необходимо вскрыть транзистор, для чего достаточно срезать крышку, так мы сможем разглядеть пластину: она небольших размеров, чем и объясняется низкий КПД солнечных батарей из транзисторов.

Далее нужно проверить транзистор. Для этого используем мультиметр: подключаем прибор к транзистору с хорошо освещенным p-n переходом и замеряем ток, мультиметр должен зафиксировать ток от нескольких долей миллиампера до 1 или чуть больше; далее переключаем прибор в режим измерения напряжения, мультиметр должен выдать десятые доли вольта.

Прошедшие проверку транзисторы размещаем внутри корпуса, например, листового пластика и спаиваем. Можно изготовить такую солнечную батарею своими руками в домашних условиях и использовать ее для зарядки аккумуляторов и радиоприемников маленькой мощности.

Солнечная батарея из диодов

Также подходят для сборки батарей старые диоды. Сделать солнечную батарею своими руками из диодов совсем несложно. Нужно вскрыть диод, оголив кристалл, являющийся фотоэлементом, затем нагревать диод 20 секунд на газовой плите, и, когда припой расплавится, извлечь кристалл. Остается припаять вытащенные кристаллы к корпусу.

Мощность таких батарей невелика, но для электропитания небольших светодиодов ее достаточно.

Солнечная батарея из пивных банок

Такой вариант изготовления солнечной батареи своими руками из подручных средств большинству покажется очень странным, но сделать солнечную батарею своими руками из пивных банок просто и дешево.

Корпус сделаем из фанеры, на которую поместим поликарбонат или оргстекло, на задней поверхности фанеры зафиксируем пенопласт или стекловату для изоляции. Фотоэлементами нам послужат алюминиевые банки

Важно выбрать именно банки из алюминия, так как алюминий менее подвержен коррозии, чем, например, железо и обладает лучшим теплообменом

Далее в нижней части банок проделываются отверстия, крышка срезается, и ненужные элементы загибаются для обеспечения лучшей циркуляции воздуха. Затем необходимо очистить банки от жира и грязи с помощью специальных средств, не содержащих кислоты. Далее необходимо герметично скрепить банки между собой: силиконовым гелем, выдерживающим высокие температуры, или паяльником. Обязательно нужно очень хорошо просушить склеенные банки в неподвижном положении.

Прикрепив банки к корпусу, окрашиваем их в черный цвет и закрываем конструкцию оргстеклом или поликарбонатом. Такая батарея способна нагревать воду или воздух с последующей подачей в помещение.

Мы рассмотрели варианты того, как сделать солнечную панель своими руками. Надеемся, что теперь у вас не возникнет вопроса, как сделать солнечную батарею.

Исходный код программы

При написании программы для нашей солнечной панели, следующей за Солнцем, первым делом необходимо подключить библиотеку для сервомотора. Далее инициализируем переменную для хранения начальной позиции сервомотора. Также инициализируем переменные для считывания данных с фоторезисторов и контакт, к которому подключен сервомотор.

Команда sg90.attach(servopin) «подсоединяет» сервомотор к контакту 9 платы Arduino. Далее устанавливаем контакты, к которым подключены фоторезисторы, в режим ввода данных. Затем устанавливаем сервомотор в начальную позицию (90 градусов).

Затем мы будем считывать значения с фоторезисторов и сохранять их в переменных R1 и R2. Далее мы будем вычислять разницу между этими значениями чтобы определить направление, в котором мы будем поворачивать серводвигатель. Если разница между ними будет равна 0 это будет означать что на оба фоторезистора будет падать одинаковое количество света, поэтому солнечную панель в этот момент времени поворачивать нет необходимости. Ранее мы объявили переменную для хранения ошибки и ее значение равно 5, назначение ее будет следующим – если разница между значениями двух фоторезисторов будет меньше значения этой переменной (5), то сервомотор не будет двигаться (изменять свое положение). А если больше – то сервомотор будет вращать солнечную панель в направлении того фоторезистора, на который падает больше света. То есть значение этой переменной как бы регулирует чувствительность нашего устройства и определяет ту минимальную границу, при превышении которой нам следует начинать вращать серводвигатель.

Вот мы и разобрали принцип работы программы согласно которой наша солнечная панель будет поворачиваться вслед за Солнцем словно подсолнух. В нашем проекте мы использовали маломощную солнечную панель с малым весом, поэтому и сервомотор нам подошел маломощный, но вы на основе этого проекта можете сделать систему с полноценной солнечной панелью, но и сервомотор для нее понадобится уже помощнее.
Далее приведен полный текст программы.

Arduino

#include <Servo.h> //including the library of servo motor
Servo sg90; //initializing a variable for servo named sg90
int initial_position = 90; //Declaring the initial position at 90
int LDR1 = A0; //Pin at which LDR is connected
int LDR2 = A1; //Pin at which LDR is connected
int error = 5; //initializing variable for error
int servopin=9;
void setup()
{
sg90.attach(servopin); // attaches the servo on pin 9
pinMode(LDR1, INPUT); //Making the LDR pin as input
pinMode(LDR2, INPUT);
sg90.write(initial_position); //Move servo at 90 degree
delay(2000); // giving a delay of 2 seconds
}

void loop()
{
int R1 = analogRead(LDR1); // reading value from LDR 1
int R2 = analogRead(LDR2); // reading value from LDR 2
int diff1= abs(R1 — R2); // Calculating the difference between the LDR’s
int diff2= abs(R2 — R1);

if((diff1 <= error) || (diff2 <= error)) {
//if the difference is under the error then do nothing
} else {
if(R1 > R2)
{
initial_position = —initial_position; //Move the servo towards 0 degree
}
if(R1 < R2)
{
initial_position = ++initial_position; //Move the servo towards 180 degree
}
}
sg90.write(initial_position); // write the position to servo
delay(100);
}

Как сделать своими руками схема

Для того, чтобы собрать солнечный трекер своими руками, необходимо изготовить все составные элементы этого устройства:

• Основание (каркас) – несущая конструкция. которую можно изготовить из металлического профиля различных сечений.
• Устройство обеспечивающее поворот каркаса и осуществляющее контроль за процессом поворота.
• Защитные элементы. Детали, защищающие солнечные панели от непогоды.
• Система автоматического управления работой трекера.
• Устройство, обеспечивающее преобразование энергии (питание серводвигателей осуществляется от солнечных панелей).

Последовательность изготовления трекера своими руками:

1. Несущую конструкцию (каркас), можно изготовить из металлического профиля различных сечений. Размер конструкции определяет количество монтируемых на ней солнечных панелей. Этот элемент, определяет вид трекера, т.е. количество подвижных осей и их расположение в пространстве.
   Для изготовления металлоконструкций необходимо уметь работать с электрическим ручным инструментом и сварочными устройствами.
2. Для обеспечения поворота трекера в горизонтальной плоскости, используется серводвигатель, обеспечивающий вращения в разные стороны. Для управления серводвигателем необходимо собрать электронную схему управления, в основу работы которой, заложена работа фоторезисторов. При необходимости установки более сложной схемы, лучшим вариантом будет – приобрести готовое устройство.
3. Для обеспечения поворота вокруг вертикальной оси можно воспользоваться часовым механизмом механических часов, припаяв электрические контакты к стрелке часов (подвижный контакт) и к часовым отметкам на циферблате (неподвижные контакты). Сделав такой 1 контакт (на 12 часах циферблата), двигатель будет включаться 1 раз в час. Сделав еще один неподвижный контакт на отметке в 6 часов, двигатель будет включаться через 30 минут. Работа (включение) двигателя привода включается в следующей последовательности: длинная стрелка поворачивается и проходит через двенадцать часов, контакты замыкаются, цепь управления двигателем привода замыкается, двигатель поворачивает панель.
   Для поворота в горизонтальной оси, также можно использовать принцип водяных часов. В этом случае, солнечная панель устанавливается горизонтально (используется горизонтальная ось вращения), с одной стороны к панели прикрепляется утяжеление (любой предмет с постоянной массой), с другой стороны прикрепляется емкость с водой, того же веса, что и утяжеление с противоположной стороны. В емкости с водой делаются отверстия, вода вытекает, под действием утяжеления солнечная панель поворачивается. Количество отверстий и их диаметр, необходимо определить опытным путем.
4. Защитные элементы от дождя, града и прочих атмосферных явлений каждый выбирает индивидуально.
5. Наличие системы автоматики определяется схемой управления, о которой писалось выше. Для создания безопасных условий работы установки, и способности работы в автоматическом режиме, можно приобрести блок управления трекером заводского производства.
6. Устройство для преобразования энергии – инвертор. Данный электронный элемент лучше приобрести промышленного изготовления, хотя при наличии знаний в области электроники и умении работы с паяльником, изготовить своими руками тоже возможно.

Актуаторы для солнечных батарей – собираем систему ориентации панелей

• Устройство актуаторов и их назначение
• Устройство трекера
• Способы управления системой ориентации трекера  

Тема альтернативных безопасных источников электрической энергии актуальна сегодня как никогда — существует немало научных исследований и трудов на эту тему. Атомная и гидро- энергетика несут угрозу окружающей среде, а вот солнечная энергия признана одной из самых безопасных. Но эффективность солнечных станций зависит от правильной конструкции. Доказано: больше энергии аккумулируют панели, которые перемещаются вслед за солнцем в течение дня в разных плоскостях. Для устройства системы слежения (солнечного трекера) активно применяются актуаторы для солнечных батарей, называемые еще исполнительными устройствами.

Устройство актуаторов и их назначение

Назначение этих механизмов – изменять положение подвижной части трекера, и тем самым менять положение собственно панели (зеркала). По сути, они отвечают за правильную ориентацию фотоэлементов и поэтому входят в состав системы ориентации трекера солнечных батарей. В конструкции трекера может быть одно-два исполнительных устройства, в зависимости от того в скольких плоскостях будет происходить перемещение фотоэлементов. 

Актуаторы, которые применяются в солнечных трекерах, имеют довольно простое строение. Они состоят из собственно исполнительного устройства (также называемого механизмом) и регулирующего органа. Простой механизм с двигателем будет выглядеть следующим образом: выдвижной шток, двигатель, редуктор.

Устройство трекера

Все трекеры имеют примерно одинаковое строение. Полная комплектация этих механизмов включает:

• Несущие конструкции – у них есть подвижные и фиксированные части. Подвижная часть конструкции может иметь как одну ось вращения (обычно горизонтальную), так и две. Именно этой частью и управляют актуаторы. Без них выстроить панель определенным образом не возможно.
• Уже упомянутый механизм ориентации. В его состав входят кроме исполнительных устройств, также специальные приборы, которые осуществляют управление ими.
• Механизмы, обеспечивающие защиту от молний, перегрузок, навигацию, стабилизацию и пр.
• Удалённый доступ.
• Инвертор для преобразования энергии.

Но сборка такого трекера не всегда экономически выгодна. Поэтому чаще всего, он имеет упрощенное строение – из несущей конструкции, актуаторов и системы управления ними.

Способы управления системой ориентации трекера  

Устройства данного типа позволяют выставить панель таким образом, чтобы лучи попадали на ее поверхность строго перпендикулярно – это главное условие эффективности батарей, таким образом можно аккумулировать больше энергии в течение светового дня.

Добиваются такого положения несколькими способами:

• В одном из них применяют фотоприемники. Они получают данные о положении солнца и помогают ориентировать нужным образом фотоэлементы. Недостаток этого способа в том, что в пасмурную погоду фотоприемники не работают, а значит, солнечная панель нельзя будет выставить в нужном направлении.
• Второй способ предполагает ручное управление, когда актуаторы управляются с помощью переключателей. Этот способ применяют чаще всего для сезонного изменения ориентации батарей, так как в течение дня менять положение панелей таким способом крайне неудобно.
• Можно использовать и таймер в системе трекера, тогда исполнительные устройства, отвечающие за ориентацию, будут приводиться в действие в определенное время, установленное заранее.
• Но лучше всего себя зарекомендовало программное управление актуаторами. Специальное программное обеспечение рассчитывает местоположение солнца в определенный момент времени, эти вычисления передаются на электростанцию и учетом них выстраиваются панели в нужном положении – устанавливается угол наклона в необходимую сторону.

Каждый из перечисленных способов актуален для разных типов электростанций: программный применим на крупных предприятиях, так стоит дороже и его просто экономически не выгодно устанавливать на небольших станциях с несколькими панелями. Остальные способы можно опробовать и в домашних условиях либо на небольших предприятиях.

Подписаться на рассылку

А будет ли работать?

Конечно, после прочтения вышеприведенного текста у читателя могут возникнуть несколько вопросов. Попробуем предугадать их.

1. Предложенная конструкция обеспечивает вращение только в одной плоскости, а отслеживать положение солнца нужно в двух.

Во-первых, одно-осевые трекеры распространены почти так же, как и двух-осевые, что говорит о том, что они не слишком много проигрывают в эффективности. Во-вторых, угол наклона панели к горизонту меняется очень медленно, так что регулировку этого угла можно делать и вручную, тем более, если предусмотреть возможность поворота трекера во второй плоскости.

2. SunSaluter  поставляется с каким-то механизмом «водяных часов», устройство которого из текста не очень понятно.

Ну так на то вам и голова дана, чтобы доработать идею до практического воплощения. Мне кажется (хотя, признаюсь, сам я такое устройство не делал, так что подсказка — чисто теоретическая), что можно приспособить медицинскую или лабораторную капельницу. Гугл вам в помощь.

3. Летом то может это и будет работать, а зимой вода замерзнет.

Да, изобретательница не зря ориентируется на страны, расположенные ближе к экватору. В России зимой морозы. Ну так залейте вместо воды антифириз. До -30 градусов будет работать, наверное. Надо пробовать.

Ну и в заключение несколько снимков, которые показывают практически реализованные примеры солнечных трекеров, построенных на принципе водяных часов:

В.Костромин

Похожие записи:

Собираем штангу и гантели из металла Стильная юбка из старых джинсов Паяльник для пластика и бамперов Как сделать и подключить внешнюю антенну к мобильному телефону Выбираем обои кирпичом в прихожую Отстирываем ржавчину быстро и эффективно