Солнечный трекер

Солнечный трекер

Солнечные электростанции все увереннее входят в повседневную жизнь жителей различных уголков нашей страны и многих других государств.
Для того, чтобы повысить КПД использования солнечных панелей, конструкторы и инженеры, разрабатывают новые устройства и приспособления, одним из которых является солнечный трекер.

Что это такое и зачем он нужен

Солнечный трекер – это устройство, позволяющее следить за движением солнца по небосводу, и перемещать солнечную панель в положение, в котором поглощение солнечных лучей происходит наиболее эффективно.

Достоинства солнечного трекера

Достоинства установки трекера можно сформулировать следующим образом:

  • КПД солнечных панелей возрастает на 40 -45%. Увеличение достигается за счет того, что наиболее эффективная работа панелей происходит, когда солнечные лучи падают под углом 90* на фотоэлементы панели;
  • За счет установки трекера КПД солнечных панелей значительно повышается, количество вырабатываемой электрической энергии, увеличивается.
  • В связи с увеличением производительности отдельно взятой панели, отпадает необходимость в установке дополнительных панелей, что в свою очередь, снижает стоимость всего комплекта солнечной электростанции.

Принцип работы

По своей сути, солнечный трекер, это комплексная система, следящая за местоположением солнца.

Для того, чтобы выполнить эту задачу, трекер должен выполнить следующие функции:

  1. Определить месторасположение солнца, относительно солнечной панели;
  2. Выполнить перемещение солнечной панели, в положение, в котором поглощение солнечных лучей будет максимальным.

За определение расположения Солнца отвечает электронная система, состоящая из GPS приемника, определяющего месторасположение солнца в месте установки солнечной электростанции, а также время текущих суток. В зависимости от полученного сигнала со спутника системы GPS-навигатора, электронная система дает ту, или иную команду на систему перемещения солнечных панелей.

В системе перемещения панелей устанавливается серводвигатель, позволяющий изменять направление вращения вала, что позволяет перемещать панель в разные стороны. Конструкция системы перемещения может быть различного типа, в зависимости с которой, солнечные трекера разделяются на два вида.

Виды трекеров

В зависимости от конструкции, трекера подразделяются на:

  • С одной осью вращения – одноосные, устройства, обладающие одной степенью свободы. У данного вида трекеров степень свободы определяется осью вращения, которая ориентируется с севера на юг.

Данный вид подразделяется на:

  1. С горизонтальной осью вращения – ось вращения находится в горизонтальной плоскости по отношению к поверхности земли;
  2. С вертикальной осью вращения – ось вращения расположена в вертикальной плоскости по отношению к поверхности земли;
  3. С наклонной осью вращения – ось вращения расположена в промежутке между вертикально и горизонтально расположенными осями, по отношению к поверхности земли;
  4. С полярно ориентированной осью вращения – ось устанавливается в соответствии с расположением полярной звезды. Для каждого конкретного случая, угол наклона, при данном расположении оси вращения, определяется индивидуально и зависит от широты месторасположения устройства.
  • С двумя осями вращения – двуосные, устройства обладающий двумя степенями свободы. У данного вида трекеров, имеются две оси вращения, которые определяют степень свободы устройства. Оси вращения работают не зависимо друг от друга, но увязаны в общий комплекс устройств, приводящий трекер в движение, в соответствии с заданными параметрами.
  • Трекер с двумя осями вращения и опорной плоскостью.

Данный вид подразделяется на:

  1. С двумя осями вращения на несущем столбе – несущие конструкции солнечных панелей монтируются на столбовой конструкции. В этом случае, в верхней части столба устраивается площадка, на которой монтируется поворотный механизм, при помощи которого осуществляется поворот несущих конструкций панелей в плоскости поверхности земли. Вторая степень свободы осуществляется как у одноосных трекеров.
  2. С двумя осями вращения и опорной плоскостью – несущие конструкции солнечных панелей монтируются на плоскости, которая в свою очередь крепится на круглой платформе или кольце, в виде направляющего рельса. Поворот осуществляется аналогично повороту на столбчатой конструкции, разница лишь в том, что на опорной плоскости можно смонтировать большее количество солнечных панелей, нежели на опорном столбе. Минус этой конструкции в том, что требуется большая площадь поверхности земли для монтажа подобного типа механизмов.

Средние цены

В зависимости от вида, комплектации, фирмы производителя и технических характеристик, стоимость трекеров может составлять:

Ооо «энергосистемы» г. пенза, предлагает к реализации комплект трекера с двумя осями вращения и опорной плоскостью — стоимостью 1450000,00 рублей

Технические характеристики данного комплекта:

  1. Осей вращения — 2 (горизонтальная и вертикальная);
  2. Рабочая поверхность – 96,0 м2;
  3. Максимальная рабочая поверхность – 108,0 м2;
  4. Электрическая мощность – 13,76 кВт;
  5. В составе комплекта предусмотрена метеостанция;
  6. Несущая рама — V-образная конструкция на опорно-поворотном устройстве;
  7. Вес, без солнечных панелей и основания — 3000 кг;
  8. Максимальный вес монтируемых солнечных панелей — 1300 кг;
  9. Системой автоматики предусмотрена защита солнечных панелей от тяжелых осадков (перевод панелей в вертикальное положение);
  10. Габариты — по высоте до 9,4 м, по вертикальной оси вращения — 12 м.

Ооо «экологичные технологии» (ооо «экотех») г. ростов-на-дону предлагает к реализации следующие модели трекеров:
модель ed-8000 dual – стоимостью 667000,00 рублей

Технические характеристики:

  1. Тип – с двумя осями вращения;
  2. Количество монтируемых модулей (размером 1580х808 мм) – до 60 шт.;
  3. Мощность электрического привода (2 привода) – 100 Вт.

Модель ED-5000 dual 0 стоимостью 490000,00 рублей

Технические характеристики:

  1. Тип – с двумя осями вращения;
  2. Количество монтируемых модулей (размером 1580х808 мм) – до 42 шт.;
  3. Мощность электрического привода (2 привода) – 50 Вт.

Модель ED-3500 dual – стоимостью 397000,00 рублей

Технические характеристики:

  1. Тип – с двумя осями вращения;
  2. Количество монтируемых модулей (размером 1580х808 мм) – до 30 шт.;
  3. Мощность электрического привода (2 привода) – 30 Вт.

Модель ED-5000 – стоимостью 299000, рублей

Технические характеристики:

  1. Тип – с одной осью вращения;
  2. Количество монтируемых модулей (размером 1580х808 мм) – до 36 шт.;
  3. Мощность электрического привода – 5,0 Вт.

Модель ED-2500 – стоимостью 235000,00 рублей

Технические характеристики:

  1. Тип – с одной осью вращения;
  2. Количество монтируемых модулей (размером 1580х808 мм) – до 18 шт.;
  3. Мощность электрического привода – 5,0 Вт.

Модель ED-1500 – стоимостью 175000,00 рублей

Технические характеристики:

  1. Тип – с одной осью вращения;
  2. Количество монтируемых модулей (размером 1580х808 мм) – до 12 шт.;
  3. Мощность электрического привода – 5,0 Вт.

Из приведенных выше примеров видно, что при необходимости, можно выбрать необходимое устройство по виду, техническим характеристикам и стоимости.

Где купить

Как и прочие, сложные и дорогостоящие технические устройства, солнечные трекера лучше приобретать у представителей компаний производителей данного оборудования.

Также можно воспользоваться услугами в специализированных организациях, занимающихся продажей солнечных электростанций и комплектующих к ним. В таких организациях можно получить квалифицированную консультацию по выбору устройства и способу его монтажа.

Для того, чтобы избежать лишних трат времени и финансов, всегда необходимо ознакомиться с отзывами покупателей, уже воспользовавшихся услугами тех либо иных производителей и торгующих организаций.

Как сделать своими руками схема

Для того, чтобы собрать солнечный трекер своими руками, необходимо изготовить все составные элементы этого устройства:

  • Основание (каркас) – несущая конструкция. которую можно изготовить из металлического профиля различных сечений.
  • Устройство обеспечивающее поворот каркаса и осуществляющее контроль за процессом поворота.
  • Защитные элементы. Детали, защищающие солнечные панели от непогоды.
  • Система автоматического управления работой трекера.
  • Устройство, обеспечивающее преобразование энергии (питание серводвигателей осуществляется от солнечных панелей).

Последовательность изготовления трекера своими руками:

  1. Несущую конструкцию (каркас), можно изготовить из металлического профиля различных сечений. Размер конструкции определяет количество монтируемых на ней солнечных панелей. Этот элемент, определяет вид трекера, т.е. количество подвижных осей и их расположение в пространстве.
    Для изготовления металлоконструкций необходимо уметь работать с электрическим ручным инструментом и сварочными устройствами.
  2. Для обеспечения поворота трекера в горизонтальной плоскости, используется серводвигатель, обеспечивающий вращения в разные стороны. Для управления серводвигателем необходимо собрать электронную схему управления, в основу работы которой, заложена работа фоторезисторов. При необходимости установки более сложной схемы, лучшим вариантом будет – приобрести готовое устройство.
  3. Для обеспечения поворота вокруг вертикальной оси можно воспользоваться часовым механизмом механических часов, припаяв электрические контакты к стрелке часов (подвижный контакт) и к часовым отметкам на циферблате (неподвижные контакты). Сделав такой 1 контакт (на 12 часах циферблата), двигатель будет включаться 1 раз в час. Сделав еще один неподвижный контакт на отметке в 6 часов, двигатель будет включаться через 30 минут. Работа (включение) двигателя привода включается в следующей последовательности: длинная стрелка поворачивается и проходит через двенадцать часов, контакты замыкаются, цепь управления двигателем привода замыкается, двигатель поворачивает панель.
    Для поворота в горизонтальной оси, также можно использовать принцип водяных часов. В этом случае, солнечная панель устанавливается горизонтально (используется горизонтальная ось вращения), с одной стороны к панели прикрепляется утяжеление (любой предмет с постоянной массой), с другой стороны прикрепляется емкость с водой, того же веса, что и утяжеление с противоположной стороны. В емкости с водой делаются отверстия, вода вытекает, под действием утяжеления солнечная панель поворачивается. Количество отверстий и их диаметр, необходимо определить опытным путем.
  4. Защитные элементы от дождя, града и прочих атмосферных явлений каждый выбирает индивидуально.
  5. Наличие системы автоматики определяется схемой управления, о которой писалось выше. Для создания безопасных условий работы установки, и способности работы в автоматическом режиме, можно приобрести блок управления трекером заводского производства.
  6. Устройство для преобразования энергии – инвертор. Данный электронный элемент лучше приобрести промышленного изготовления, хотя при наличии знаний в области электроники и умении работы с паяльником, изготовить своими руками тоже возможно.

Источник: https://alter220.ru/solnce/treker.html

Солнечная автономия в глубинке. 5 часть

Существуют некоторые хитрости, позволяющие, немного модифицировав основную систему, получить больше энергии от солнца. Первая из них – следить за солнцем, а вторая – за точкой максимальной мощности солнечных батарей.

Слежение за солнцем осуществляется с помощью солнечного трекера, с которого я и начну эту статью. Следующее видео демонстирует принцип действия трекера для солнечных панелей.

После монтажа солнечного трекера выработка энергии увеличится в 1,6 раза благодаря более длительному воздействию солнца на панели, а также оптимизации угла установки солнечных панелей по отношению к солнцу.

Стоимость готового солнечного трекера составит около 52 000 рублей. Поскольку он сможет удержать всего пару панелей с общей мощностью до 600Вт, окупится такая система нескоро.

Но сделать такое устройство можно и самостоятельно, причем самодельные трекеры довольно популярны.

При слежении за солнцем есть следующие главные задачи:

1. Создание крепкой платформы, способной выдержать и вес самих панелей, и порывы ветра.

Читайте также:  Инфракрасный датчик движения (pir сенсор)

2. Создание механики поворота тяжелой платформы с высокой парусностью.

3. Разработка логики управления механикой для слежения за солнцем.

Итак, пункт первый. Массивы батарей лучше разместить кратно необходимому напряжению, при этом они не должны затенять друг друга.

Для трекера потребуются крепкое железо и мощный фундамент. Для управления поворотной платформой оптимально подойдут актуаторы. На следующем снимке можно рассмотреть механику управления.

Такой трекер позволит контролировать положение солнечных панелей сразу в двух плоскостях. Но при желании можно настроить управление только по горизонтали, а по вертикали изменять угол пару два раза в год (осенью и весной).

Создавая логику всей системы можно выбрать один из нескольких вариантов:

1. Следить за максимально яркой точкой.

2. Установить наклон и поворот по таймеру (для каждого дня всегда известны время восхода и захода солнца).

3. Комбинированный вариант, предусматривающий постоянство угла поворота и поиск максимальной яркости.

Для первого способа есть два решения: соорудить трекер самостоятельно или купить готовый китайский, стоимостью около 100 долларов.

Но поскольку сделать такое устройство довольно несложно любому, кто разбирается в принципах работы контроллеров, многие предпочитают сделать все самостоятельно, при этом самодельный трекер обойдется в 10 раз дешевле.

Подробности изготовления солнечного трекера можно узнать на профильном форуме, где оптимальные конструкции уже вычислены и подобрано наилучшее оборудование.

Слежение за МРРТ (точка максимальной мощности солнечных батарей) Для этой цели существует два типа солнечных контроллеров.

Контроллер МРРТ (Maximum Power Point Tracking) следит за солнцем с другой позиции системы. Для обьяснения привожу следующий график.

Как видно из графика, максимум снимаемой мощности будет получен в точке максимальной мощности, которая непременно окажется на зеленой линии. Это невозможно для обычного ШИМ контроллера.

Используя МРРТ контроллер можно также подключить последовательно соединенные солнечные панели. Такой способ позволит ощутимо снизить потери энергии в процессе транспортировки от солнечных батарей до аккумуляторов.

Экономически целесообразно устанавливать МРРТ контроллеры при мощности СП, превышающей 300-400 Вт. Вполне обоснованной будет покупка солнечного контроллера «с запасом», если только вы не создаете мощную энергосистему, которая перекроет потребности дома с избытком.

Последовательно наращивая число солнечных батарей, я получил мощность 800 Вт, чего вполне достаточно для загородного дачного домика летом.

В моем примере от энергосистемы в среднем ожидается по 4 кВт*ч электрической энергии в день с апреля по август.

Такого количества энергии вполне достаточно для комфорта семьи из 4 человек при условии отказа от пользования электроплитой и микроволновой печью. Мощным потребителем энергии является бойлер для подогрева воды.

Для 80 литрового бойлера в частном доме потребуется как раз приблизительно 4,5кВт*ч энергии. Таким образом, создаваемая автономная система окупится хотя бы при нагреве воды.

Предыдущая статья была посвящена гибридному инвертору, позволяющему забирать энергию преимущественно от солнечных батарей, получая от сети только недостающее количество. Компания МикроАрт уже наладила выпуск МРРТ-контроллеров, которые могут быть связаны с инверторами этой же фирмы по общей шине. Поскольку гибридный инвертор МикроАрт я уже установил, этот вариант для меня особенно удобен.

Главным достоинством этого контроллера для меня стала возможность подкачки нужного количества электричества, чтобы не заимствовать энергию от аккумулятора, снижая его ресурс. Самым популярным и при этом оптимальным по соотношению напряжение/ток является Контроллер ECO Энергия MPPT Pro 200/100.

Он способен поддерживать входное напряжение до 200 В и выходной ток до 100 А. Мои аккумуляторы собраны на 24 В (напряжение аккумуляторов 12/24/48/96 В), так что максимальная мощность от контроллера составит 2400 Вт, таким образом я получаю двукратный запас при наращивании солнечных батарей.

Максимальная мощность контроллера – 11 кВт при 110 В на аккумуляторах (буферное напряжение).

Связь контроллера с гибридным инвертором МАП SIN Энергия Pro HYBRID v.1 24В поддерживается по шине 12С. При этом возможно мгновенное добавление мощности в случае, когда инвертор выдает информацию о повышенном потреблении энергии. Поскольку оба устройства от одного производителя – понадобилось лишь включить шнурки в нужные разьемы устройств и активировать нужные параметры.

Продолжая исследовать возможности контроллера, я обнаружил три реле, которые можно запрограммировать. Например, при солнечной погоде, если дом не потребляет электроэнергию, можно подогреть дополнительный бойлер или бассейн.

Другой вариант – погода пасмурная и напряжение аккумуляторов снижено до критического уровня, инвертор может вообще отключиться, а энергия потребляется. В таком случае возможен запуск отдельного бензо/дизель генератора, для чего достаточно просто замкнуть реле.

При этом в генераторе должен быть сухой контакт запуска или же отдельная система автоматического пуска – САП (другое название – АВР, Автоматический Ввод Резерва). Генератор у меня простой китайский, но стартер имеется.

Поинтересовавшись автоматизацией его запуска, и выяснив, что МикроАрт уже давно выпускает собственную автоматику, я был очень этим обрадован.

Вернемся к монтажу контроллера. Здесь все стандартно: сначала нужно подключить клеммы аккумулятора, потом клеммы солнечных батарей, после чего настраиваются параметры. При подключении внешнего датчика тока можно обнаружить мощность, потребляемую инвертором в режиме реального времени.

На следующем фото можно увидеть, как работает инвертор в гибридном режиме (получая часть энергии – от сети, основную же часть – от солнечных батарей).

Чтобы продемонстрировать работу солнечного контроллера с любым другим инвертором от стороннего производителя, контроллер специально подключается с помощью внешнего датчика тока.

Итоги

Реальные характеристики контроллера полностью соответствуют заявленным. Он действительно подкачивает энергию, даже при подключении к «чужому» инвертору через датчик тока.

Гибридный инвертор, как и планировалось, качает в сеть энергию солнца (на фотографии видно, что100 Вт, а это половина из 200 Вт потребляемых, поступает от солнечных батарей. То есть, минимальные 100 Вт будут забираться контроллером из сети, а недостающие – поступать от солнца. Такова особенность устройства).

Таким образом, комплект начал окупать себя уже с момента подключения. А начиная с мая можно рассчитывать и на полное покрытие энергетических нужд солнечными батареями.

Последующая статья станет заключительной, в ней будут сравнены три солнечные контроллера, которые у меня уже имеются. Автор материала: shuvaevgl

Источник: https://alternativenergy.ru/solnechnaya-energetika/888-kak-poluchat-bolshe-energii-solntsa-solnechnyiy-treker-solnechnyiy-kontroller.html

Солнечный трекер или поворотная мачта для солнечных батарей

Солнечная установка “Коловрат-Р” явилась решением по максимальной оптимизации и удешевлению с сохранением тех возможностей, которые были реализованы в установке автоматического слежения за солнцем “Коловрат”. В первую очередь – это удешевление самой несущей конструкции.

За счёт отказа от автоматики существенно снижена её стоимость. Второе, – применение новейших высокоэффективных солнечных батарей с КПД до 19% против 13-14% как у большинства нынешних.

Применение таких солнечных модулей позволяет сократить площадь батарей, их вес, а следовательно нагрузку на треккер. Данный треккер не рассчитан на установку большого количества солнечных модулей. И такая “прибавка” весьма существенна.

Ведь каждый дополнительный ватт установленной мощности будет использоваться с максимальной эффективностью за счёт поворота модулей.

Представьте сами.

Если ранее на наш треккер можно было установить солнечных батарей максимум на 800 Вт, то теперь это – 975 Вт, – почти киловатт!!! Соответственно, если ранее суточная выработка могла составлять от 4 до 5,6 кВт/час , то теперь – от 4,9 до 6,8 кВт/час. Это в средней полосе России, а в южных районах – до 10 кВт/ час в сутки. Для дачного дома или небольшого коттеджа – это практически полная автономия!

Условия эксплуатации и преимущества “Коловрат-Р”

Данная утановка реализует все основные возможности автоматического солнечного треккера: 1) Возможность изменения угла наклона солнечных батарей от зимы к лету.

2) Возможность поворота по азимуту. При этом, угол поворота по азимуту у данной установки даже больше чем у автомата. Поворачивать солнечные батареи можно на 360 град.

А у автоматичского треккера угол поворота несколько меньше 180-ти градусов. При этом известно, что в летнее время движение солнца от восхода до заката над горизонтом происходит в секторе большем 180 град.

и такая возможность может оказаться совсем не лишней.

Итак, есть два варианта эксплуатации установки “Коловрат-Р”. Первый, – выставив оптимальный для данного времени года угол наклона солнечных батарей и задав направление на юг, оставить их в этом положении. Будет реализован вариант монтажа солнечных батарей на крыше, только с более точной юстировкой, поскольку плоскость крыши находится не всегда в оптимальном положении по отношению к солнцу.

Второй вариант, – проделав операции указанные выше, несколько раз в день (хотя бы раз-два) повернуть вручную солнечные батареи вслед за солнцем. Вследствии этого эффективность их работы резко вырастет.

Таким образом, для обеспечения себя электроэнергией на любом объекте Вам не придётся искать и дырявить крышу, карабкаться на неё. Не придётся думать достаточно ли хорошо плоскость крыши развёрнута к солнцу.

Не нужно думать куда спрятать провода и как их протянуть от солнечных батарей до места установки аккумуляторов, чтобы это расстояние было небольшим. Поскольку само место установки батарей можно выбрать оптимально близко к аппаратной.

Об эффективности работы батарей я уже и не говорю.

Несколько слов о монтаже установки

Монтируется установка на земле, в любом удобном освещённом месте рядом со строением. Площадь занимает минимальную, так как растяжек не требуется, в землю опускается только труба, а солнечные батареи располагаются на высоте, не мешая проходу.
При установке мачты не обойтись без бетонирования, но оно минимально, вполне доступно выполнения своими силами.

Отдельно стоит вопрос доставки. Ведь тут речь идёт не о коробках и рейках, а о металоконструкциях, причём довольно длинных. Этот вопрос нужно оговаривать. Мы же, со своей стороны, можем предложить полный комплекс услуг по доставке и монтажу. При этом мы можем доставить оборудование на объекты подъезд к которым на обычном легковом или грузовом транспорте затруднён.

Теперь о цене

Без учёта дополнительного оборудования (аккумуляторов и инвертора) цена установки будет составлять – 111 000 руб. (без НДС) (цена может быть скорректирована на момент времени заказа).

Наиболее типичный для загородного дома вариант установки в “полном наборе” (с инвертором и аккумуляторами), стоит в районе 200-250 тыс. рублей (цена корректируется на момент заказа и в соответствии с утверждённым набором оборудования).

Источник: http://rusveter.ru/informaciya/solnechnye-batarei-dlya-doma/colnechnyj-treker

Солнечный трекер: зачем нужен электропривод гелиоустановки

Известно, что оптимальный КПД солнечные панели имеют в том случае, если они перпендикулярно расположены по отношению к лучам Солнца, падающим на них. Когда в конструкции присутствует солнечный трекер, его поворотный механизм позволяет батареям поворачиваться вслед за светилом, не теряя при этом уровня работоспособности.

Читайте также:  I2c сниффер

Солнечный трекер обеспечивает регулярное слежение за Солнцем, позволяющее панелям «ловить» его лучи и вбирать в себя максимальное количество света.

Преимущества устройства и принцип его работы

Безусловно, главное преимущество — повышение КПД гелиосистемы почти на 50% (в среднем, от 40 до 45%). Оптимальный угол падения солнечных лучей — 90°.

Именно трекер и обеспечивает такой угол наклона, поворачивая батареи в нужном направлении. Установка такого устройства позволит не беспокоиться о необходимости монтажа дополнительных панелей.

Это может быть сопряжено с нехваткой места и иными техническими сложностями.

Благодаря электронной системе, в которую входит специальный приемник с функцией GPS навигации, трекер точно может определить, где находится Солнце.

Спутник системы GPS дает сигнал, который система «ловит», и, исходя из этого, контролирует движение батарей в ту или иную сторону. Главный действующий элемент в данном случае — так называемый серводвигатель. Он изменяет то направление, в котором движется вал.

Что же касается принципа перемещения, он может быть разным. Исходя из него, конструкции трекеров разделяются на несколько видов.

Виды солнечных трекеров

На основании действия осей вращения, устройства бывают:

  • с осью, вращающейся в горизонтальном направлении относительно земной поверхности;
  • ось вращается вертикально относительно земной поверхности;
  • происходит вращение оси «по наклонной» (средний вариант между первыми двумя);
  • с осью, ориентированной на Полярную звезду;
  • двуосные трекеры, с большей амплитудой движения и широкими возможностями (обладают самой высокой степенью свободы).

Вопрос стоимости и целесообразность приобретения

Такое устройство будет стоить очень дорого. Средняя стоимость любого подобного устройства начинается от 200 000 рублей и выше. Более того, его электромеханика довольно сложная и хрупкая. Под влиянием внешней среды с дорогостоящим прибором может случиться любой непредвиденный казус.

Поэтому любители электроники уже давно наловчились изготавливать солнечные трекеры самостоятельно. Это может показаться удивительным, но самодельные устройства чаще всего работают гораздо эффективнее и надежнее, а материальные вложения мастеру нужно будет сделать минимальные.

Безусловно, собранное своими руками устройство не будет таким «презентабельным» внешне, как покупное. Но простая двуосная конструкция, изготовленная самостоятельно, полностью окупит время и усилия. Важно и то, что если она по тем или иным причинам выйдет из строя, домашний мастер будет вполне в состоянии починить.

Основные элементы конструкции и их назначение

Для начала следует определиться, какие основные элементы гелиосистемы нам понадобятся:

  • две солнечные панели;
  • два сервопривода (или движка);
  • контроллер заряда.

Прежде всего, понадобятся две простые солнечные панели мощностью от 3 до 5 Вт каждая. На выходе у нее имеется напряжение 6 вольт, что при последовательном соединении двух батарей дает 12 вольт с небольшим. На обратной стороне панели имеется USB-гнездо, а также «пятачки», благодаря которым можно делать пайку.

Из трех сегментов батареи, соответственно, имеется три выхода. Каждый сегмент (выход) генерирует по 2 вольта. Иными словами, при подключении, в зависимости от надобности, можно получить на выходе 2,4 либо 6 вольт.

Следующий необходимый узел — это сервопривод, точнее, два. Один будет поворачивать солнечную батарею по горизонтальной оси, а другой — по вертикальной. Благодаря таким простым движкам можно получить настоящий электропривод гелиоустановки.

Эти движки — непростые, так просто они вращаться не станут. Их необходимо немного доработать. В наборе с каждым приводом идут пластиковые диски, крестовины и винты для их крепления.

Для крепления двигателей можно приобрести металлические кронштейны — чтобы закрепить их между собой в единую конструкцию.

В наборе с кронштейнами также идут несколько необходимых элементов — в частности, крепежные винты, подшипник и диски.

И последний элемент — контроллер заряда, который будет принимать энергию от солнечных батарей и передавать ее в аккумулятор.

Начинаем работу с электронной начинки. Схема проста и легка для повторения.

В ней можно поменять все, что угодно, на свое усмотрение, перебрав в Интернете несколько вариантов и предварительно собрав их воедино.

Можно, например, поменять номиналы переменных и постоянных резисторов, спроектировать схему печатной платы на свое усмотрение — и получится работающий и долговечный электропривод гелиоустановки.

Изготовление схемы методом ЛУТ

Для начала схему платы нужно распечатать на специальной бумаге для ЛУТа ( лазерно-утюжная технология). Бумага с наружной стороны глянцевая, с внутренней — обычная, матовая. Печатать придется на лазерном принтере, на глянцевой стороне. После контакта с утюгом плате нужно дать остыть, а потом отсоединить ее от матовой основы. Делается это легко, смывать ничего не потребуется.

Далее плата аккуратно переносится с бумаги на текстолит, который предварительно обезжиривается. Лучше всего сделать это мелкой наждачкой. Отрываем маленький кусочек и просто зашкуриваем. Далее прикладываем рисунок к плате и утюжим пару минут. Аккуратно снимаем приклеившуюся к текстолиту глянцевую основу. Если все было сделано аккуратно, схема благополучно будет перенесена на текстолит.

Обычно все переносится аккуратно, вплоть до мелкого текста. После этого главное — чтобы вытравились мелкие детали. При наличии на схеме небольших помарок они исправляются обычным маркером.

Далее плату необходимо вытравить. В качестве раствора для травления применяется персульфат аммония, его можно приобрести в радиотоварах. Один и тот же раствор можно использовать несколько раз.

Перед использованием жидкость подогреть до 40-50°С, это значительно ускорит процесс травления. Травить следует минут 20, в специально подобранной пластиковой емкости.

По истечении 20 минут нужно снять тонер — с помощью той же мелкой наждачной бумаги либо ацетона.

После этого в схеме аккуратно просверливаются все обозначенные отверстия, и можно приступать к постепенному спаиванию всей конструкции.

«Начинка» электросхемы и сборка

Для сборки понадобятся:

  • «сердце» устройства — электронный усилитель LM 324 N;
  • панель под усилитель;
  • два транзистора типа 40 2С;
  • два транзистора типа 40 1С;
  • один керамический конденсатор номер 104;
  • диоды (можно использовать любые, главное — чтобы они были не менее 3 ампер каждый; их понадобится 4 штуки);
  • один резистор на 15 кОм;
  • один резистор на 47 кОм;
  • два фоторезистора;
  • два подстроечных резистора — один на 100 кОм и другой на 10 кОм (резистор на 10 кОм отвечает за чувствительность фотодатчика).

После этого проводится спаивание схемы. При спаивании очень пригодится стандартный набор, состоящий из пластиковых гнезд и штекеров. Он прекрасно подходит для того, чтобы максимально качественно изготавливать любые самодельные схемы. На схеме, как правило, остается несколько перемычек. При всем старании сделать полностью печатную плату, без них все равно обойтись не получится.

В процессе отладки схемы обязательно понадобится такой элемент как концевой выключатель. Обычно их нужно два — чтобы своевременно прекращать вращение концевых двигателей, в том случае, если они начнут бесконтрольное вращение в процессе испытания. После того как устройство будет благополучно испытано, концевые двигатели собираются окончательно.

После отладки схемы следует приступить к вскрытию двигателя. Для этого нужно последовательно открутить четыре винта. Открываем верхнюю крышку двигателя. Внутри находится блок, состоящий из нескольких шестеренок. Все они металлические, вероятнее всего — из латуни.

На главной шестерне имеется шпенечек, ограничивающий вращение двигателя. Лучше его сразу выдернуть небольшими плоскогубцами, так как физический ограничитель здесь не потребуется.

Вместо ограничителей мы будем использовать те самые концевые выключатели, которые будут эффективно контролировать электропривод гелиоустановки во время его движения.

Плата управления находится с обратной стороны сервопривода. Под ней мы обнаруживаем всю «начинку». Провода, которые идут на плату управления, нужно будет отпаять и припаять напрямую на движок сервопривода. Таким образом, он превратится в небольшой двигатель постоянного тока. Он будет вращаться в обе стороны, в зависимости от полярности.

Напряжение и питание платы составляет 9-15 вольт. При желании можно выставить и меньше — например, 6,5 вольт.

При испытании схемы может оказаться так, что новоиспеченный электропривод гелиоустановки сразу начинает греться — по причине чрезмерного потребления тока. Ошибка часто заключается в том, что провода припаивают, прикасаясь к плате. При перепайке провода не должны касаться платы. Также их нельзя оставлять слишком близко к ней.

Предварительное испытание трекера

Готовое самодельное устройство слежения за Солнцем нужно предварительно испытать.

Перед подключением оба резистора выкручиваются «в ноль» (против часовой стрелки), на них подается питание в 6,5 вольт, и двигатель, изготовленный из сервопривода, начинает быстро вращаться.

При испытании можно сразу надеть на него насадку в виде двухлопастного пропеллера, идущую в комплектации, чтобы отслеживать вращение. При этом фоторезисторы должны иметь одинаковое освещение своих поверхностей.

Вращением 100-килоомного резистора по часовой стрелке (аккуратно, с помощью небольшой отвертки) добиваемся остановки двигателя. Находим то положение, в котором он либо почти останавливается, либо останавливается совсем. Теперь с помощью 10-килоомного резистора следует уменьшить чувствительность механизма, добавив ему немного сопротивления.

В процессе испытания следует время от времени слегка прикрывать пальцем поверхность то одного, то другого фоторезистора. Если на один резистор попадает меньше света, двигатель вращается в одну сторону, если на другой — двигатель вращается в другую сторону.

В процессе испытания можно использовать лампу, которая послужит своего рода заменителем Солнца.

По мере отворачивания конструкции от лампы двигатель, благодаря фоторезисторам, очень чутко реагирует на недостаток света и поворачивается в ту сторону, где его больше.

Далее проверяется работа концевых выключателей. Таким образом, готово устройство, которое будет вращать солнечную панель по оси Х. Чтобы она вращалась и по оси У, следует изготовить конструкцию, следуя абсолютно такой же схеме. В целом, понадобится два трекера для полноценного функционирования устройства.

Прикрепление трекеров к солнечным панелям

Сборка начинается с кронштейнов: двигатели собираются воедино. Для сопряжения двух частей кронштейна вставляем болтик и собираем «держатель» для двигателя, как и любой другой.
Далее принимаемся непосредственно за батарею.

Вскрываем «коробочку» с электронной начинкой внутри и видим простой вариант: «один диод и десять граммов термоклея». Далее берутся два провода: со знаком «плюс» на первой панели, со знаком «минус» — на второй.

 Полярность, при желании, меняется так, как удобно.

Более надежно панели можно скрепить металлическим каркасом. Все крепится друг к другу с помощью термоклея и герметика. Главное, чтобы конструкция не имела прорех, а между двумя панелями посередине осталось расстояние в несколько сантиметров. Через него будут «выглядывать» фоторезисторы, следящие за Солнцем.

Далее на каркас (там же, посередине, над щелью) прикрепляется металлическая пластина из фольгированного текстолита. Фольгированный текстолит удобен своей практичностью. В отличие от пластика, он не плавится при нагревании на Солнце.

Также в нем есть возможность легко проделать «дорожки» для фоторезисторов.

Читайте также:  Многоканальная охрана для удаленных объектов

На пластинку из текстолита наносятся контуры «дорожек» для светодиодов, по тому же принципу, что и основная схема — с применением специальной бумаги, проглаживанием утюгом и травлением.

Итак, концевой выключатель на движках обеспечивает ограничение их движения на 180 ° как по оси Х, так и по оси У. А высокочувствительные светодиоды «следят» за направлением солнечного света. Далее самодельная система отслеживания помещается в небольшой короб из дерева, предохраняющий провода от воздействия погодных условий и прочих неблагоприятных факторов.

Трекер для солнечных панелей — дорогостоящее и хрупкое устройство. Однако при его изготовлении своими руками оказывается, что есть прекрасная возможность обойтись без серьезных финансовых затрат.

Движки, усовершенствованные собственноручно (с помощью концевых выключателей), — вариант более экономичный и надежный, который позволит панелям исправно поворачиваться в сторону Солнца в любую погоду и в любое время года.

Источник: https://batteryk.com/solnechnyj-treker

Самодельный трекер для солнечных батарей на Arduino | Каталог самоделок

Чтобы получить максимальную пользу от использования солнечных батарей применяют трекер. Его задача состоит в том, чтобы следить за нахождением солнца. Эту функцию выполняет серводвигатель, который выполняет свои вращательные движения благодаря двум датчикам. За счет своей простоты достигается высокий коэффициент полезности.

Данный вид прибора оснащен двумя датчиками-фоторезисторами, которые расположены в разных сторонах от ровной поверхности под наклоном. Если рассматривать их по отношению к друг другу, то они располагаются под прямым углом. Сверху датчиков прикреплены специальные колпачки, которые делают падающие лучи света узконаправленными.

Трекер оснащен специальным контроллером фирмы Arduino, который служит для приема показаний с датчиков и их анализ. Эти значения показывают направленность к солнцу.

Если они одинаковые, значит платформа правильно повернута на солнечную сторону. Когда они отличаются друг от друга, Arduino воздействует на серводвигатель, заставляя его поворачиваться в нужную светлую сторону.

Платформа выполнят вращательные движения до тех пор, пока значения двух датчиков не будут равны между собой.

Чтобы не происходил чрезмерное вращение платформы, установлены специальные программные требования, которые в случае возникновения такой ситуации произведут ее остановку.

В данной программе присутствует постоянная deadband, которая не дает платформе дергаться в разные стороны. Это может произойти из-за разных показателей.

Константа позволит контроллеру не давать никаких указаний двигателю.

Также, конструкторами были разработаны две переменные, которые помогаю датчиками давать четкие значения.

Скетчи для Arduino

На начальном этапе установленные программы описывают библиотеки и определяют пины и константы.

#include
//IO Pins
int pinL = 5;              //IO Pin левого фоторезистора
int pinR = 4;              //IO Pin правого фоторезистора
int pinServo = 11;         //PWM pin серво
int leftValue = 0;         //Значение левого фоторезистора
int rightValue = 0;        //Значение правого фоторезистора
int error =0;              //Разница между показаниями двух датчиков
int errorAVG = 0;          //Error Average – Rolling 2 Point
int deadband = 10;         //Мертвая зона (защита от джиттера)
//Servo Stuff
Servo hServo;              //servo object
int Position = 45;         //Position to write out
int minPos = 5;            //Min позиция
int maxPos = 150;          //Max позиция
float output = (maxPos – minPos) /2;  //Initial output Position

Далее будет произведена расшифровка функции Setup. Данный вид работы происходит только один раз при включении или выключении контролера. На монитор высвечиваются все данные, которые можно настраивать до получения желаемого результата. К примеру, произведем проверку двигателя по всей траектории.

void setup()
{
Serial.begin(9600);
hServo.attach(pinServo);
//Set Servo to Centre for Alignment Purpose
Serial.println(“Перемещение к начальной позиции”);
hServo.write(minPos);
delay(5000);
Serial.println(“Перемещение к конечной позиции”);
hServo.write(maxPos);
delay(5000);
Serial.println(“Перемещение к средней точке”);
hServo.write(output);
delay(5000);
Serial.println(“Going Live…………….”);
}

Настройка заключительной части кода  происходит с помощью функции loop. Благодаря ей показатели с датчиков поступают в контроллер, и только потом после тщательных расчетов выдается команда серводвигателю.

void loop()
{
  //Чтение значений с фоторезисторов
   leftValue = analogRead(pinL);
   rightValue = analogRead(pinR);
 Serial.print(“L = “); Serial.print(leftValue); Serial.print(” | “);
 Serial.print(“R = “); Serial.print(rightValue); Serial.print(” | “);
 Serial.print(“E = “); Serial.print(error); Serial.print(” | “);
 Serial.print(“Eavg = “); Serial.print(errorAVG);
 Serial.println();
  //Расчет
 error = leftValue – rightValue;
 errorAVG = (errorAVG + error) / 2;
 float newOutput = output + getTravel();
 if (newOutput > maxPos)
 {
   Serial.println(“At Upper Limit”);
   newOutput = maxPos;
 }
 else
 {
   if (newOutput < minPos)    {      Serial.println("At Lower Limit");      newOutput = minPos;    }  }     Serial.println("Writing output");     //Вывод команды управления серво     hServo.write(newOutput);     output = newOutput; } }

Программа обладает такой функцией как getTravel, которая определяет сторону поворота платформы.

int getTravel()
{
// -1 = Влево; +1 = Вправо
 
if (errorAVG < (deadband * -1)) { return 1; } else { if (errorAVG > deadband)
{
return -1;
}
else
{
//Ничего не делаем
return 0;
}
}
}

Такой прибор как солнечный трекер может использоваться и в других устройствах. Например, применить его для улучшения показателей фильтрации. Для этого необходимо только добавить соответствующие программы и еще один серводвигатель.

Источник: https://volt-index.ru/muzhik-v-dome/samodelnyiy-treker-dlya-solnechnyih-batarey-na-arduino.html

Система слежения за Солнцем — трекер для солнечных батарей

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Это интерактивная статья, т.е. материалы в тему будут “из он-лайн выдачи гугла на момент написания”

Сегодня распространение фотомодулей, чаще называемых солнечными батареями идет семимильными шагами! Для примера в Западной Европе с 2% распространения 3 года назад солнечными панелями покрылось более 60% крыш в 2017 году! – Хотя водители(дальнобойщики и другие) убедительно говорят что почти все крыши домов покрылись например в Германии за последние два года – а два года назад они редкую крышу видели с этими элементами… И это только крыши – т.е. вряд ли все немцы и другие, экономящие свои площадя, не знают что стационарная установка солнечной панели дает на 30-40% меньше электроэнергии, чем “мобильная” – т.е. поворачиваемая за Солнцем. А поворачиваемая панель обычно с трудом устанавливается на крыше – если она сам по совместительству не является крышой какой нибудь теплицы-беседки(так просто идея, возможно уже реализованная) – чтобы забрать максимально всю мощь от Солнца ведь ей в день надо повернуться на 150 градусов, по другой оси менее существенно – в полгода на 55 градусов… Т.е. возможно лучший вариант для “трековых-мобильных” солнечных электростанций – это поле, огород, как например в этом видео:

Под перпендикулярными лучами Солнца фотомодули больше вырабатывают электричество на “минимум 30%”, практики утверждают что на 50% больше и объясняют это следующим:

– стационарная панель ориентирована на полдень, т.е.

в полдень перпендикулярна лучам, а с утра и к вечеру – всё ближе к наклонным лучам – в Украине чаще дни когда в полдень облачно, а по утрам-вечерам – менее облачно или солнечно(видимо менее чем на 20% в году, но всё таки таких дней больше – а может это смотря в каком году…

) – если в полдень облачно, а утром-вечером солнечно, то ориентированная на полдень панель “лоханулась” со своей “сексуальной ориентацией))) – шутка” – а не ошиблись кто в таком случае? – естественно те кто, кто “следит за солнцем” и их панели отобрали перпендикулярно солнечные лучи утром и вечером, а в обед работали так же как и их “стационарные коллеги” – в этом случае практики утверждают(и показывают это на видео), что прирост относительно стационаров минимум плюс 60%!!!, например этот опыт показан на этом видео:

Не будем сильно завышать “окупаемость трекера”, допустим нам повезло, удался хороший год, с частой облачностью днем и солнечностью по утрам-вечерам и трекер дал прирост 40%.

Т.е. попроще, чтобы солнечный трекер себя окупил, затраты на него должны быть меньше чем 40% от солнечных панелей! И его надежность не уступала 25 летним гарантиям, обычно дающим на солнечные фотомодули!

Отвечает ли этим условиям солнечные системы слежения, предложенные на рынке Украины? Поехали в гугл и нашли следующее:

1. – Солнечный трекер ST1000, Киев, для 1000Вт-ных панелей(видимо можно 4 260Вт-ки), цена от 300 долларов США.

Непонятно что еще необходимо, чтобы этот трекер работал – что конкретно докупить к стационарному креплению, возможно трекер без привода – т.е.

тогда явный лохотрон! Сегодня достать панели 260Вт-ки по 160 долларов не проблема, в итоге 1000Вт – от 640 долларов США, а 40% от этого – 250 долларов США, следовательно Солнечный трекер ST1000 может с трудом себя окупить…

2. – солнечный трекер ООО “ЭНЕРГОГАРАНТ” для 5кВт системы из 20 фотомодулей, 4500 долларов США. Серьезное что-то и видимо это уже полный комплект с креплением! Считаем – 20 панелей стоят от 3000 долларов США, солнечный трекер в полтора раза дороже! Ну это лохотрон – лохотронов!!! Неужели крепление так дорого!?

3. – Система ориентации солнечных батарей ST600, описание здесь: greenchip.com.ua/26-0-401-0.

html – в принципе неплохо, это та же фирма, что первая и по сравнению со вторым лохотроном, всё таки ближе к окупаемости! Цена – от 260 долларов, видимо можно “прилепить” две 300Вт-ные панели, пусть стоимостью от 500 долларов.

Тут мы приблизительно так и имеем – по фото всё вроде включено, крепление панелей, слежение… какую-то опору всё равно придумать надо будет, но это же не проблема)

Остальное можете убедиться сами, в поиске гугла чаще цены на трекера значительно завышены и насчет окупаемости ни слова – а кому это выгодно)?

С уважением Рашид 08/02/2017

www.msd.com.ua

Материал в тему:
Солнечный фотомодуль Altec ALM-260P — самая популярная солнечная панель!

Вот некоторые из самых популярных мифов, которые мы хотели бы перечислить: Солнечные батареи не работают в холодную и пасмурную погоду. Если это было бы так, большая часть Европы была бы …

Обязательные условия для инсталляции ССЭС и оформления её под «зелёный тариф» физ.лицам

Юридическая компания оперативно поможет оформить зеленый тариф в Киеве, звонить по телефонам: +38 (044) 362-99-30; + 38 093 795-30-60 (Вайбер, Ватцап, Телеграм) 0 800 215 900 Эл. почта: svitipartnery@gmail.com Сайт: …

Сколько энергии дает солнечная батарея?

Самое простое – погуглить тему статьи и на реальных примерах посмотреть реальные «ватты» разных солнечных фотомодулей – сейчас чуть ли не каждый второй блогер делится реальными показателями выдаваемой энергии в …

Источник: https://msd.com.ua/solnechnaya-energetika/sistema-slezheniya-za-solncem-treker-dlya-solnechnyx-batarej/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector