Sun Tracking Solar Power System

Einführung

Energiequellen

Mit zunehmender Entwicklung entsteht der nachfolgende Energiebedarf für jeden Teil des menschlichen Lebens. Die Hauptenergiequelle ist die Natur, die verschiedene Quellen wie fossile Brennstoffe liefert. Natürliche Ressourcen können in nicht erneuerbare und erneuerbare Energiequellen eingeteilt werden.

Nicht erneuerbare Energiequellen wie Kohle, Öl und Erdgas werden meist verwendet, können aber nicht wieder aufgefüllt werden. Auch Faktoren wie die globale Erwärmung und der anhaltende Anstieg des Kraftstoffverbrauchs behindern die Nutzung dieser Energiequellen.

Fortan besteht die einzige Möglichkeit darin, erneuerbare Energiequellen zu nutzen, die wieder aufgefüllt und ersetzt werden können. Beispiele sind Windenergie, Sonnenenergie, Wärmeenergie.

Von dieser Sonnenenergie ist die wichtigste.

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Sonne als Energiequelle

Die Kernfusion im aktiven Kern der Sonne erzeugt eine Innentemperatur von 10⁷K und ein innerer Strahlungsfluss mit ungleichmäßiger Spektralverteilung. Diese innere Strahlung wird in den äußeren passiven Schichten absorbiert, die auf etwa 5800 K erhitzt werden. Diese Strahlung erzeugt Lichtenergie in Form von Photonen, die eine große Menge an Energie und Impuls tragen. Diese Photonen können entweder abgelenkt werden oder auf ihrem Weg von der Sonne zur Erde absorbieren.

Die Erde erhält eine Sonnenstrahlung von ca. 1,73 * 10¹⁴KW. Diese kontinuierlich empfangene Leistung wird auf eine Gesamtenergie von 5,46 * 10 integriert^{einundzwanzig}MJ pro Jahr. Sonnenenergie ist somit die wichtigste Energiequelle, um den wachsenden Anforderungen der Menschheit gerecht zu werden.

Es gibt drei verschiedene Möglichkeiten, diese Energie zu sammeln, je nach Sammlertyp:

• Flachkollektoren sind heutzutage die am häufigsten verwendeten Kollektortypen. Sie sind Anordnungen von Sonnenkollektoren, die in einer einfachen Ebene angeordnet sind.
• Fokussierkollektoren sind im Wesentlichen Flachkollektoren mit optischen Vorrichtungen, die so angeordnet sind, dass sie die auf den Fokus des Kollektors fallende Strahlung maximieren. Diese werden derzeit nur in wenigen verstreuten Gebieten eingesetzt. Solaröfen sind Beispiele für diesen Kollektortyp.
• Passive Sammler unterscheiden sich grundlegend von den beiden anderen Sammlertypen. Die passiven Kollektoren absorbieren Strahlung und wandeln sie auf natürliche Weise in Wärme um, ohne dafür ausgelegt und gebaut zu sein.

Solarplatten

Von diesen flachen Platten werden am häufigsten Kollektoren verwendet. Ein Beispiel ist ein Solarpanel.

Ein Solarpanel ist ein Cluster von Solarzellen, die in einer Matrix angeordnet sind. Diese Panels können eine Leistung zwischen 10 und 300 W aufnehmen.

Eine Solarzelle ist ein zweischichtiges Halbleiterbauelement, mit dem die Strahlung absorbiert wird. Es arbeitet nach dem Prinzip der Photovoltaik, das die Erzeugung von Spannung durch einfallendes Licht impliziert. Wenn Licht auf die Schichten fällt, regt es die Elektronen an, wodurch sie von einer Schicht zur anderen springen und eine elektrische Ladung bilden.

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Das typische Solarstromempfangssystem besteht aus folgenden Teilen

1. Solarpanel - Um Strom zu sammeln.
2. Wechselrichter - Um die empfangene Gleichstromleistung in Wechselstrom umzuwandeln.
3. Batterie - Zum Speichern der empfangenen Gleichstromversorgung.

Montage von Sonnenkollektoren

Eine der Hauptbeschränkungen bei der Verwendung von Sonnenkollektoren besteht in der Art und Weise, wie sie montiert werden, um die maximale Lichtenergie von der Sonne zu erhalten.

Folgende Faktoren beeinflussen die Leistung oder den Wirkungsgrad des Solarmoduls:

• Richtung: Wenn der Standort die nördliche Hemisphäre ist, sollten die Paneele genau nach Norden und der Standort die südliche Hemisphäre zeigen, sollten die Paneele genau nach Süden zeigen.
• Neigung oder Ausrichtung : Sonnenkollektoren müssen eine Neigung haben, die dem Breitengrad ihres Standorts entspricht. Wenn sich die Neigung der Erdrotation ändert, müssen die Sonnenkollektoren angepasst werden, um maximales Licht zu erhalten.
• Art der Oberfläche : Eine breitere Oberfläche wird meistens bevorzugt, da sie maximal viel Sonnenlicht erhält.

Um eine effiziente Montage der Paneele zu gewährleisten, damit diese ausreichend Sonnenlicht erhalten, werden Geräte verwendet, die als Tracker bezeichnet werden und die Paneele auf die Erde richten.

Es gibt zwei Arten von Trackern:

ein. Passiver Tracker ::

Passive Tracker verwenden ein System, bei dem sich eine Flüssigkeit bewegt, wenn sie von der Sonne erwärmt wird, und zum Bewegen des Panels verwendet wird, um automatisch in die richtige Position für den Morgen zurückzukehren. Es besteht aus zwei Röhrentanks, die an den Seiten des Solarpanels so angeordnet sind, dass die Flüssigkeit in den Tanks ungleichmäßig erwärmt wird, was zu einem Druckunterschied führt, wenn das Panel nicht auf die Sonne ausgerichtet ist. Diese Druckdifferenz bewirkt wiederum, dass sich die Flüssigkeit bei niedrigen Temperaturen in Richtung des Tanks bewegt. Wenn der Flüssigkeitsstand zwischen den beiden Tanks schwankt, bewirkt die Gewichtsverlagerung, dass die Schwerkraft den Tracker zusammen mit der Ausrichtung der Sonne dreht. Sie sind kostengünstiger, erfordern keine Elektrogeräte und erfordern weniger Wartung. Herkömmliche Lichtsensormechanismen können sich jedoch an bewölkten Tagen als nicht genau erweisen und sind auch nicht effizient.

b. Aktiver Tracker ::

Ein Active Tracker besteht normalerweise aus Motoren wie einem Servomotor oder einem Schrittmotor um das Panel zu drehen. Im Idealfall trifft Sonnenstrahlung in einem Winkel von 90 ° auf das Panel. Der Motor hält die Platte in diesem Winkel, um die maximale Strahlung zu empfangen. Die Steuerung des Motors kann auf zwei Arten erfolgen. Eine Möglichkeit besteht darin, mithilfe eines elektronischen Systems die astronomische Position der Sonne am jeweiligen Ort zu berechnen und das Solarpanel in voreingestellten Zeitintervallen senkrecht zur Sonne zu drehen. Eine andere Steuerung verwendet eine Sensoranordnung, um die Helligkeit am Himmel zu erfassen und das Panel entsprechend im rechten Winkel zur Ausrichtung der Sonne zu drehen.

Anwendung der obigen Methode

Anwendung zur Montage von Sonnenkollektoren

Der Schrittmotor wird mit dem gesteuert Mikrocontroller 8051 über den Relaistreiber-IC ULN2003A. Es besteht aus dem Low-Power-Panel auf seiner Welle und bietet eine Drehung von 0 bis 180 ° in Schritten von jeweils 5 Sekunden. Diese Drehung des Schrittmotors entspricht der Erdrotation um die Sonne, die 180⁰ Änderungen der Erdrichtung in Bezug auf die Sonne berücksichtigt. Der Schrittmotor ist so programmiert, dass er die meiste Zeit um 90 ° dreht.