Системы трекинга

Следящие системы

На сегодняшний день множество фирм мира занимаются производством и поставкой систем солнечных электрических преобразователей. Как пример, мож­но привести ряд фирм, работающих на мировом рынке: Degerenergy (Германия), Victron energy (Нидерланды), Кремний-ин-ру (Россия), ЮСТ (Россия). Можно от­метить несколько устоявшихся эффективных решений для разных широтных зон. Одно осевые следящие системы своей осью вращения ориентируются параллель­но оси вращения планеты на мировую ось. А двух осевые отслеживают еще и сезонное изменение положения Солнца, связанные с наклоном земной оси относи­тельно плоскости орбиты на 23,5 градуса.

Все солнечные электростанции большой производительности оснащены электроприводом (трекером), отслеживающим положение Солнца на небосводе. Большое распространение получили системы с одной поворотной осью, которые отслеживают только суточное перемещение Солнца, а средние годовое положение на небосводе определено заранее при строительстве установки и остается неиз­менно. Это позволяет повысить производительность электростанции на 23% по отношению к производительности неподвижных модулей, а применение системы слежения с двумя поворотными осями на 32% [2]. По данным компании Deger с применением системы двух осевой ориентации особенно возрастает вырабатываемая мощность в утренние и вечерние часы. Графики почасового распределения мощности представлены на рисунке 6.

Распределение мощности в течении суток от фиксированного и подвижного фотопреобразователя.

Большое внимание производители систем уделяют датчикам положения Солнца, так как от них зависит ориентирование в пространстве. Слежение за яр­ким объектом осуществляется по выходному сигналу датчика освещенности. Алгоритм предусматривает небольшие отклонения (до 10 градусов) от точного поло­жения на объект. Для самонаведения системы достаточно расположить датчики фотоэлементов в полусфере с источником излучения, чтобы датчики или их часть была освещена. Дальнейшее наведение делает контроллер по заранее заданному алгоритму. В работе Томских исследователей [3] показано, что максимальная эф­фективность вырабатываемой энергии соответствует 30 минутным интервалам между подстройкой направления ориентации.

Датчики освещенности, применяемые в системе слежения, могут иметь раз­личия в параметры чувствительности к свету. Чтобы давать возможность панелям преобразователя воспринимать как можно больше излучения, которое может быть преобразовано, необходимо иметь датчик освещенности, совпадающий по спек­тральной чувствительности с чувствительностью фотопреобразователей солнеч­ной батареи. Распространенным решением здесь является применение датчика на основе того же фотопреобразователя малого размера, из которого изготовлена па­нель солнечной батареи.

Для увеличения количества вырабатываемой электрической энергии фото­преобразователями необходимо постоянно поддерживать максимально возможное количество принимаемой световой энергии. К таким мерам можно отнести под­держание перпендикулярности падающих солнечных лучей и плоскости фотоэле­ментов, а также периодическую чистку панелей от загрязнений. Но эти меры уве­личивают стоимость систем и усложняют эксплуатацию. Однако количество выра­батываемой энергии получаемое от двух осевых систем точного наведения всегда больше количества, получаемого от одно осевых. На рисунке 8 показаны различ­ные положения, занимаемые модулем фотопреобразователя для получения макси­мального светового потока (по данным фирмы Deger).

Ориентация модуля фотопреобразователя при различных усло­виях освещенности.

Двухосевые системы призваны выполнять иногда более сложные функции, чем просто отслеживание положения светила. Так, обладая сетевым интерфейсом, привода могут одновременно ориентировать панели преобразователей на яркий источник света, при затенении части небосвода облаками или выполнять функции перевода панелей в безопасное положение при угрозе штормового ветра, града, обильного снегопада и т.п.