Въведение

Източници на енергия

С нарастващото развитие възниква последващата нужда от енергия за всяка част от човешкия живот. Основният източник на енергия е природата, която осигурява няколко източника като изкопаеми горива. Природните ресурси могат да бъдат класифицирани в невъзобновяеми и възобновяеми енергийни източници.

Невъзобновяемите енергийни източници като въглища, нефт, природен газ се използват предимно, но не могат да бъдат попълвани. Също така фактори като глобалното затопляне, продължаващото нарастване на горивата създават пречка за използването на тези източници на енергия.

Оттук нататък единственият начин е да се използват възобновяеми източници на енергия, които могат да се попълват и заменят. Примери за това са вятърна енергия, слънчева енергия, топлинна енергия.

“описват връзката между честота и дължина на вълната ”

От тази слънчева енергия е най-основната.

Вижте проекта на живо на Слънчев панел Sun Tracking

Слънцето като източник на енергия

Ядреният синтез в активното ядро на слънцето води до вътрешна температура от 10⁷K и вътрешен радиационен поток с неравномерно спектрално разпределение. Това вътрешно лъчение се абсорбира във външните пасивни слоеве, които се нагряват до около 5800К. Това излъчване генерира светлинна енергия под формата на фотони, които носят голямо количество енергия и инерция. Тези фотони могат да бъдат отклонени или да поемат по време на пътуването си от слънцето до земята.

Земята получава мощност на слънчева радиация от около 1,73 * 10^14.KW. Тази непрекъснато получена мощност се интегрира до обща енергия от 5.46 * 10^{двадесет и едно}MJ на година. По този начин слънчевата енергия е най-подходящият източник на енергия, необходим за задоволяване на нарастващите нужди на човечеството.

Има три различни начина за събиране на тази енергия, в зависимост от вида на колектора:

Колекторите с плоски плочи са най-често използваният тип колектори днес. Те представляват масиви от слънчеви панели, подредени в проста равнина.
Фокусиращите колектори са по същество колектори с плоска равнина с оптични устройства, разположени така, че да максимизират излъчването, падащо върху фокуса на колектора. Понастоящем те се използват само в няколко разпръснати области. Слънчевите пещи са примери за този тип колектори.
Пасивните колектори са напълно различни от другите два вида колектори. Пасивните колектори поглъщат радиацията и я преобразуват в топлина по естествен начин, без да са проектирани и изградени за това.

Слънчеви панели

От тези плоски плочи най-широко се използват колектори. Пример за това е слънчев панел.

Слънчевият панел е клъстер от слънчеви клетки, подредени в матрица. Тези панели могат да събират мощност между 10 и 300W.

Слънчевата клетка е двуслойно полупроводниково устройство, което се използва за абсорбиране на радиацията. Работи на принципа на фотоволтаика, което предполага генериране на напрежение чрез падаща светлина. Когато светлината падне върху слоевете, тя възбужда електроните, карайки ги да прескачат от един слой на друг, образувайки електрически заряд.

Източник на изображението - етап - етап

Типичната система за приемане на слънчева енергия се състои от следните части

Слънчев панел - за събиране на енергия.
Инвертор - за преобразуване на получената постоянна мощност в променлив.
Батерия - за съхраняване на полученото DC захранване.

Монтаж на слънчеви панели

Едно от основните ограничения при използването на слънчеви панели е в начина, по който те са монтирани да получават максимална светлинна енергия от слънцето.

Факторите, които влияят върху производителността или ефективността на слънчевия панел, са както следва:

Посока: В случай че местоположението е Северно полукълбо, панелите трябва да са обърнати право на север, а местоположението Южно полукълбо, панелите трябва да са обърнати право на юг.
Наклон или ориентация : Слънчевите панели трябва да имат наклон, равен на географската ширина на тяхното местоположение. Тъй като наклонът на земното въртене се променя, слънчевите панели трябва да се регулират, за да получат максимална светлина.
Тип повърхност : Предпочита се предимно по-широка повърхност, тъй като тя получава максимално количество слънчева светлина.

За ефективното монтиране на панелите, така че те да получават достатъчно слънчева светлина, се използват устройства, наречени Trackers, които насочват панелите към земята.

Има два вида тракери:

а. Пасивен тракер :

Пасивните тракери използват система, при която течността се движи, докато се нагрява от слънцето и се използва за преместване на панела, като автоматично се връща в правилната позиция за сутринта. Състои се от два тръбни резервоара, поставени отстрани на слънчевия панел, така че в случай че панелът не е подравнен със слънцето, течността в резервоарите се нагрява неравномерно, което води до разлика в налягането. Тази разлика в налягането от своя страна кара течността да се движи към резервоара с ниски температури. Така, когато нивото на течността варира между двата резервоара, изместването на теглото кара гравитацията да върти тракера заедно с ориентацията на Слънцето. Те са по-евтини и не изискват електрически уреди и изискват по-малко поддръжка. Въпреки това конвенционалните светлинно-чувствителни механизми може да не се окажат точни по време на облачни дни и също така да не са ефективни.

б. Активен тракер :

Активният тракер обикновено се състои от двигатели като серво мотор или a Стъпков мотор за да завъртите панела. В идеалния случай слънчевата радиация удря панела под ъгъл 90⁰. Двигателят поддържа панела под този ъгъл, за да получи максимално излъчване. Управлението на двигателя може да се извърши по всеки от двата начина. Един от начините е използването на електронна система за изчисляване на астрономическото положение на слънцето на конкретното място и съответно завъртане на слънчевия панел в ориентация, перпендикулярна на слънцето, в предварително зададени интервали от време. Друг контрол е използването на датчик за разпознаване на яркостта в небето и съответно завъртане на панела под прав ъгъл спрямо ориентацията на слънцето.

Приложение на горния метод

Приложение за монтиране на слънчеви панели

Стъпковият двигател се управлява с помощта на микроконтролер 8051 , чрез релейния драйвер IC ULN2003A. Състои се от панела с ниска мощност на вала си и осигурява въртене от 0 до 180⁰ завъртания на стъпки от интервал от 5 секунди всеки. Това въртене на стъпковия двигател съответства на въртенето на земята около слънцето, което отчита 180⁰ промени в земната посока по отношение на слънцето. Стъпковият двигател е програмиран да осигурява въртене на 90⁰ през повечето време.