سیستم های کاربردی رهگیری خورشیدی

سیستم های کاربردی رهگیری خورشیدی –  ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه مهندسی صنایع

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

  سیستم های کاربردی رهگیری خورشیدی

چکیده

تقاضای فزاینده برای انرژی، کاهش پیوسته در منابع موجود سوختهای فسیلی و نگرانی فزاینده در ارتباط با آلودگی محیط زیست، سبب شده است تا بشر اقدام به اکتشاف فناوریهای جدید برای تولید انرژی الکتریکی با استفاده از منابع پاک و تجدید پذیر، نظیر انرژی خورشیدی، انرژی باد و غیره نماید. در بین منابع انرژی غیرمتعارف و تجدیدپذیر، انرژی خورشیدی پتانسیل زیادی را در ارتباط با تبدیل به انرژی الکتریکی از خود نشان داده است و به عنوان بخش مهم نیازهای انرژی الکتریکی نیروگاه ها قابل طرح می باشد. انرژی خورشیدی به سرعت شهرت خود، به عنوان ابزار مهم گسترش منابع تجدیدپذیر انرژی، را به دست می آورد. انرژی بیشتری از طریق رهگیری پانل خورشیدی از طریق حفظ همترازی و جهتگیری به سمت خورشید در زاویه مناسب و با توجه به تابش اشعه های خورشید قابل تولید خواهد بود. این مقاله اطلاعاتی را در خصوص رهیاب های خورشیدی ارائه می نماید.

کلمات کلیدی: رهیاب خورشیدی، تک محور، دو محور، مؤلفه رهیاب، الگوریتم رهگیری خورشید

۱-  مقدمه

رهیاب های خورشیدی به عنوان ابزارهایی به شمار می آیند که قابلیت تعیین جهت پانل های فتوولتائیک، رفلکتورها، لنزها یا ابزاره های نوری به سمت خورشید را خواهند داشت. از آنجائیکه موقعیت خورشید در آسمان با توجه به فصل و زمان روز تغییر می کند، از رهیاب ها برای تعیین جهت و همترازی سیستم جمع آوری نور به منظور به حداکثررسانی تولید انرژی استفاده می شود. به هنگامی که اقدام به استفاده از این رهیاب ها می نمائیم لازم است تا چندین عامل را مدنظر قرار دهیم. برخی از این عاملها عبارتند از: فناوری خورشیدی مورد استفاده، میزان نور مستقیم خورشید، تعرفه بکارگیری در ناحیه ای  که  این سیستم  پیاده  می شود، و هزینه نصب و نگهداری این رهگیرها. برای کارکرد مناسب سیستم های کاربردی متمرکز همانند پانل های متمرکز فتوولتائیک (CPV) یا نیروی متمرکز خورشید (CSP) لازم است تا توجه زیادی به دقت تابش نور خورشید به نکته کانونی رفلکتور یا لنزها داشته باشیم. سیستم های غیرمتمرکز نیازی به این رهگیری ندارند، اما استفاده از یک رهگیر قابلیت ارتقای مجموع نیروی تولیدی به وسیله سیستم را فراهم خواهد نمود. سیستم های فتوولتائیک با استفاده از پانل های دارای کارایی بالا همراه با رهگیرها به عنوان مؤلفه های بسیار مؤثر و کارا به حساب می آیند. انواع مختلف رهگیرهای خورشیدی، با هزینه های مختلف، پیچیدگی ها و عملکردهای متفاوت وجود دارند. دو دسته مهم این رهگیرها تحت عنوان رهگیرهای تک محوری و رهگیرهای دومحوری بشمار می آیند.

سیستم های کاربردی رهگیری خورشیدی

۲- رهگیرهای تک محوری

رهگیرهای خورشیدی می توانند دارای محور افقی یا عمودی باشند. محور افقی در نواحی گرمسیری استفاده می شود، جایی که خورشید در ظهر بسیار بالا خواهد بود، اما روزها کوتاه است. رهگیرهای نوع عمودی غالباً در عرض جغرافیایی بالا استفاده می شود، که در آن خورشید چندان مرتفع نبوده، اما روزهای تابستان بسیار طولانی هستند. در سیستم های متمرکز نیروی خورشیدی، رهگیرهای تک محور با استفاده از طراحی سهموی و طراحی آینه فرسنل کار می کنند.

سیستم های کاربردی رهگیری خورشیدی

۳- رهگیرهای دو محوری

رهگیرهای خورشیدی دارای محورهای افقی و عمودی بوده و بنابراین قابلیت رهگیری وضعیت ظاهری حرکت خورشید در هر منطقه از جهان را خواهند داشت. کاربرد CSP با استفاده از رهگیرهای دو محوری شامل برجهای نیروی خورشیدی و سیستم های دارای دیش (موتور استرلینگ) می باشد. رهگیری دو محوری کاملاً در سیستم های کاربردی برج خورشیدی اهمیت دارند که علت آن را می توان خطاهای زاویه دانست که ناشی از فواصل دورتر بین آینه و بخش مرکزی دریافت کننده می باشد که در ساختار برج قرار گرفته است.

اجزای سیستم رهگیر

اجزای اصلی سیستم رهگیری به شرح ذیل می باشد:

الف. الگوریتم رهگیری خورشید

این الگوریتم قابلیت محاسبه سمت یا زاویه خورشید و همچنین زوایای نقطه اوج آسمان یا سمت الرأس خورشید را خواهد داشت. این زوایا متعاقباً جهت قرار دادن پانل خورشیدی یا رفلکتور در یک موقعیت خاص به سمت خورشید  مورد  استفاده  قرار می گیرند. برخی از الگوریتم ها کاملاً بر مبنای مراجع نجومی از ویژگی های ریاضی برخوردار بوده در حالی که الگوریتم های دیگر از ویژگیهای مرتبط با اطلاعات شدت نور در زمان حقیقی استفاده می نمایند.

ه. ابزارهای حسگری

برای رهیاب هایی که از شدت نور در الگوریتم رهگیری خود استفاده می نمایند، پیرانومترها یا دستگاه های اندازه گیری میزان تابش خورشیدی جهت خواندن شدت نور استفاده می شود. شرایط محیطی از نقطه نظر فشار، دما و  رطوبت تحت کنترل می باشند که جهت بهینه سازی کارایی و خروجی نیرو نیز ممکن است بدانها نیاز داشته باشیم.

سیستم های کاربردی رهگیری خورشیدی

الگوریتم های کنترل رهگیر

الگوریتم های کنترل رهگیر غالباً شامل یک استراتژی کنترلی می باشند که به عنوان یک گونه ترکیبی بین کنترل لوپ بسته و لوپ باز عمل می نمایند. مؤلفه لوپ باز بدین علت مورد نیاز است که خورشید ممکن است به وسیله ابر پوشانده شده و سبب حذف یا اعوجاج سیگنالهای بازخوردی شود. مؤلفه لوپ بسته نیز بدین علت مورد نیاز خواهد بود تا قابلیت حذف خطاهایی وجود داشته باشد که به واسطه تنوع در ویژگیهای نصب، مونتاژ، کالیبراسیون و نصب کد کننده می باشد. سیستمهای لوپ بسته با استفاده از مجموعه ای از لنزها یا حسگرها با میدان دید اندک اقدام به رهگیری خورشید می نمایند. به هنگامی که خورشید حرکت می نماید، سایه ممکن است بر روی یک یا چند حسگر قرار گیرد، بر این مبنا سیستم این مشکل را تشخیص داده و موتورها یا راه اندازها  را  جهت  تغییر  مسیر  سیستم  در یک  موقعیت  بهتر  به راه  می اندازند، به گونه ای که کلیه سنسورها یا حسگرها به طور کامل در معرض نور قرار گیرند.

راه حل

کنترلر MicroLogix به ما در خصوص موقعیت یابی پانل های خورشیدی، آینه ها، یا لنزها در جهت مناسب به سمت خورشید به منظور جذب انرژی خورشیدی کمک می نماید. کنترلر MicroLogix را می توان با یک الگوریتم موقعیت یابی مجهز نمود که قابلیت حل ریاضی موقعیت بهینه رهگیر برای هر وحله زمانی در روز را خواهد داشت. خروجی های این محاسبه در دو زاویه مدنظر هستند ـ زاویه اوج و زاویه آزیموت یا زاویه گرا. زاویه آزیموت جهت تعیین چرخش افقی و زاویه اوج به منظور مشخص سازی ارتفاع عمودی به کار گرفته می شوند. منوط به نوع رهیاب مورد استفاده (نوع تک محور یا دو محور)، یک یا دو زاویه جهت موقعیت یابی ابزار جمع آوری خورشیدی به کار گرفته می شود. لوپ موقعیت می تواند در کنترلر و یا در بخش رانشی یا درایو در صورتی که محور کاملاً مجهز شده باشد به صورت بسته در نظر گرفته شود. در صورتی که کنترلر استفاده شود، شمارنده پر سرعت جاسازی شده (HSC) و ورودی های منطبق بر روی کنترلر MicroLogix به کار گرفته می شوند. بکارگیری یک درایو یا سیستم رانشی که قابلیت پذیرش یک کدکننده خارجی را داشته باشد اجازه خواهد داد تا لوپ موقعیت را بتوان در داخل آن مدیریت نمود.

سیستم های کاربردی رهگیری خورشیدی

مزیت های راه حل

الف. دقت بالای الگوریتم رهگیری خورشیدی

در پی الگوریتم موقعیت یاب خورشیدی NREL برای گزارشات فنی کاربردهای تابش خورشیدی،  موقعیت یابی با  دقت    +/-۰٫۰۰۵°  با استفاده از پلات فرم MicroLogix را می توان حاصل آورد.

ب. زوایای محاسباتی

زوایای مورد نظر را می توان در این راه حل با استفاده از روشهای موقعیت یاب هیدرولیک یا الکتریکی به کار گرفت.

ج. کیفیت بالا، مؤلفه سخت صنعتی

کنترلهای ساخته شده برمبنای استاندارهای صنعتی (UL، IEC، CE و غیره) همراه با هزینه های پایین تر نصب و حفظ و نگهداری با استفاده از کنترلر های “جعبه سیاه” برای کاربردهای سخت و بهره گیری تحت شرایط مشکل صنعتی.

 …

ح. توسعه و رفع عیب سریعتر

منطق الگوریتم موقعیت یابی تست شده و پیش برنامه ریزی شده: رابط بین ماشین و انسان (HMI) قابلیت ارائه ویژگیها و مشکلات شبکه ای به صورت تفصیلی را داشته و پارامترها و وضعیت عملیاتی را مشخص می سازد.

ط. چرخه عمر محصول

اتوماسیون ۱۰۰+ با تاریخچه بیش از صد سال فراهم آورنده محصول با کیفیت و خدمات مطلوب می باشد و قابلیت کمک به کاربران در ارتباط با مزارع خورشیدی را خواهد داشت. تعهد این شرکت به چرخه عمر بلند مدت محصول و ویژگیهای مرتبط با نسلهای بعدی به صورت دراز مدت تداوم خواهد داشت.

سیستم های کاربردی رهگیری خورشیدی

نتیجه گیری

شرکت Rockwell Automation ارائه دهنده چندین راه حل جهت کمک به فراهم آورندگان انرژی به منظور تولید بیشترین میزان نیرو از سیستم های برق خورشیدی می باشد. راه حل این شرکت برای رهگیرهای خورشیدی به تولید کنندگان ماشینها اجازه می دهد تا قابلیت ایجاد راه حل های استاندارد جدید برای سیستم های رهگیری تک محوره و دو محوره خود داشته باشند. قالب کد طراحی شده برای محاسبه زوایای مورد نیاز در خصوص رهگیری با دقت بالا سبب کاهش زمان توسعه گردیده و به آنها اجازه می دهد توجه خود را بر روی سیستم موقعیت یابی، به جای معادلات ریاضی، جلب نمایند.