Sun Tracking zonne-energiesysteem

Invoering

Energiebronnen

Met de groeiende ontwikkeling ontstaat de volgende behoefte aan energie voor elk deel van het menselijk leven. De belangrijkste energiebron is de natuur, die voor verschillende bronnen zorgt, zoals fossiele brandstoffen. Natuurlijke hulpbronnen kunnen worden ingedeeld in niet-hernieuwbare en hernieuwbare energiebronnen.

Niet-hernieuwbare energiebronnen zoals steenkool, olie en aardgas worden meestal gebruikt, maar kunnen niet worden aangevuld. Ook vormen factoren zoals opwarming van de aarde en aanhoudende brandstofstijging een belemmering bij het gebruik van deze energiebronnen.

Voortaan is de enige manier om gebruik te maken van hernieuwbare energiebronnen, die kunnen worden aangevuld en vervangen. Voorbeelden zijn windenergie, zonne-energie, thermische energie.

Van deze zonne-energie is de meest primaire.

Bekijk live project van Sun Tracking zonnepaneel

Zon als energiebron

Kernfusie in de actieve kern van de zon zorgt voor een binnentemperatuur van 10⁷K en een inwendige stralingsflux met een ongelijke spectrale verdeling. Deze innerlijke straling wordt geabsorbeerd in de buitenste passieve lagen die verwarmd worden tot ongeveer 5800K. Deze straling wekt lichtenergie op in de vorm van fotonen die een grote hoeveelheid energie en momentum dragen. Deze fotonen kunnen worden afgebogen of geabsorbeerd tijdens hun reis van de zon naar de aarde.

De aarde ontvangt zonnestraling van ongeveer 1,73 * 10¹⁴KW. Dit continu ontvangen vermogen integreert tot een totale energie van 5,46 * 10^eenentwintigMJ per jaar. Zonne-energie is dus de meest relevante energiebron die nodig is om aan de groeiende vraag van de mensheid te voldoen.

Er zijn drie verschillende manieren om deze energie te verzamelen, afhankelijk van het type collector:

• Platte collectoren zijn tegenwoordig het meest gebruikte type collector. Het zijn reeksen zonnepanelen die in een eenvoudig vlak zijn gerangschikt.
• Focusseercollectoren zijn in wezen platte collectoren met optische apparaten die zijn opgesteld om de straling die op het brandpunt van de collector valt te maximaliseren. Deze worden momenteel alleen in een paar verspreide gebieden gebruikt. Zonne-ovens zijn voorbeelden van dit type collector.
• Passieve verzamelaars zijn totaal verschillend van de andere twee soorten verzamelaars. De passieve collectoren absorberen straling en zetten deze op natuurlijke wijze om in warmte, zonder dat ze daarvoor ontworpen en gebouwd zijn.

Zonnepanelen

Van deze vlakke platen worden verzamelaars het meest gebruikt. Een voorbeeld is een zonnepaneel.

Een zonnepaneel is een cluster van zonnecellen die in een matrix zijn gerangschikt. Deze panelen kunnen een vermogen van 10 tot 300W verzamelen.

Een zonnecel is een tweelaags halfgeleiderapparaat dat wordt gebruikt om de straling te absorberen. Het werkt volgens het principe van fotovoltaïsch, wat inhoudt dat er spanning wordt gegenereerd door invallend licht. Wanneer licht op de lagen valt, worden de elektronen geprikkeld, waardoor ze van de ene laag naar de andere springen en een elektrische lading vormen.

Afbeeldingsbron - etap ​ etap

Het typische ontvangstsysteem voor zonne-energie bestaat uit de volgende onderdelen

1. Zonnepaneel om stroom te verzamelen.
2. Omvormer - Om de ontvangen gelijkstroom om te zetten in wisselstroom.
3. Batterij - Om de ontvangen gelijkstroom op te slaan.

Montage van zonnepanelen

Een van de belangrijkste beperkingen bij het gebruik van zonnepanelen is de manier waarop ze zijn gemonteerd om de maximale lichtenergie van de zon te ontvangen.

De factoren die de output of de efficiëntie van het zonnepaneel beïnvloeden zijn als volgt:

• Richting: In het geval dat de locatie het noordelijk halfrond is, moeten de panelen naar het noorden gericht zijn en de locatie op het zuidelijk halfrond, de panelen moeten naar het zuiden gericht zijn.
• Kantelen of oriëntatie : Zonnepanelen moeten een helling hebben die gelijk is aan de breedtegraad van hun locatie. Omdat de kanteling van de aardrotatie verandert, moeten de zonnepanelen worden aangepast om maximaal licht te krijgen.
• Type ondergrond : Een breder oppervlak heeft meestal de voorkeur, omdat het een maximale hoeveelheid zonlicht ontvangt.

Om de panelen efficiënt te kunnen monteren, zodat ze voldoende zonlicht ontvangen, worden er zogenaamde Trackers gebruikt die de panelen naar de aarde richten.

Er zijn twee soorten trackers:

een. Passieve tracker ​

Passieve trackers gebruiken een systeem waarbij een vloeistof beweegt terwijl deze wordt verwarmd door de zon en wordt gebruikt om het paneel te bewegen, en automatisch terugkeert naar de juiste positie voor de ochtend. Het bestaat uit twee buistanks die aan de zijkanten van het zonnepaneel zijn geplaatst, zodat in het geval dat het paneel niet uitgelijnd is met de zon, de vloeistof in de tanks ongelijkmatig wordt verwarmd, waardoor een drukverschil ontstaat. Dit drukverschil zorgt er op zijn beurt voor dat de vloeistof met lage temperaturen naar de tank beweegt. Dus als het vloeistofniveau tussen de twee tanks fluctueert, zorgt de verschuiving in gewicht ervoor dat de zwaartekracht de tracker roteert met de oriëntatie van de zon. Ze zijn minder duur en vereisen geen elektrische apparaten en vergen minder onderhoud. Conventionele lichtdetectiemechanismen blijken echter niet nauwkeurig te zijn tijdens bewolkte dagen en ze zijn ook niet efficiënt.

b. Actieve tracker ​

Een Active Tracker bestaat meestal uit motoren zoals een servomotor of een Stappenmotor om het paneel te draaien. Idealiter valt de zonnestraling onder een hoek van 90 ° op het paneel. De motor houdt het paneel in die hoek om de maximale straling op te vangen. De besturing van de motor kan op een van de twee manieren worden gedaan. Eén manier is het gebruik van een elektronisch systeem om de astronomische positie van de zon op de specifieke locatie te berekenen en dienovereenkomstig het zonnepaneel te draaien in een oriëntatie loodrecht op de zon met vooraf ingestelde tijdsintervallen. Een andere controle maakt gebruik van een sensoropstelling om de helderheid aan de hemel te detecteren en dienovereenkomstig het paneel loodrecht op de oriëntatie van de zon te draaien.

Toepassing van de bovenstaande methode

Toepassing voor montage van zonnepanelen

De stappenmotor wordt bestuurd met behulp van de microcontroller 8051 , via de relaisstuurprogramma IC ULN2003A. Het bestaat uit het laagvermogenpaneel op de as en biedt een rotatie van 0 tot 180 ° rotaties in stappen van elk 5 seconden. Deze rotatie van de stappenmotor komt overeen met de rotatie van de aarde rond de zon, wat goed is voor 180⁰ veranderingen in de richting van de aarde ten opzichte van de zon. De stappenmotor is geprogrammeerd om meestal 90 most te draaien.