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.

комплект стандартного трекера

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.

механизмы ориентирования солнечных батарей
Рис.1

 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.

Оставьте комментарий

Этот сайт защищен reCaptcha и применяются Политика конфиденциальности и Условия обслуживания Google.