با توجه به عدم امکان جایگزینی منابع تجدید ناپذیر مصرفی در دنیا از جمله منابع انرژی متعارف همچون نفت، گاز و ذغال سنگ، استفاده از انرژی خورشیدی، به عنوان راهکاری در جهت حفاظت از این منابع و همچنین کاهش انتشار گازهای گلخانه ای مطرح می باشد. امروزه سراسر دنیا در تلاش هستند تا از این انرژی پاک استفاده کنند. مطابق یافته های آزمایشگاه ملی انرژی های تجدید پذیر ایالات متحده، انرژی نور خورشید که تنها در یک ساعت در زمین دریافت می شود، برای پاسخگویی به نیازهای انرژی تمامی افراد در جهان به مدت یک سال کافی است. بر خلاف سوخت فسیلی و انرژی هسته ای، انرژی خورشیدی، امن و پاک است. علاوه بر این، به جلوگیری از تخریب زیستگاه ها و مبارزه با تغییرات آب و هوایی کمک می کند. در این مقاله کوتاه سعی شده است تا برخی از فناوری های مورد استفاده در جهت بهینه سازی تولید انرژی الکتریکی از طریق تابش نور خورشید معرفی گردد.
عملگرهای خطی Linear Actuator
عملگرهای خطی می توانند فرایند کنترل پانل ها و آرایه های خورشیدی را به صورت خودکار درآورند. پانل های خورشیدی معمولا در یک موقعیت ثابت روی یک سطح مسطح نصب شده و انرژی خورشید را در طول روز ذخیره می کنند. با عملگرهای خطی، دیگر نیاز نیست تا این پانل ها ثابت بمانند. همانطور که می دانید خورشید در تمام طول روز در یک موقعیت ثابت نسبت به زمین قرار نگرفته است، بنابراین پنل خورشیدی باید بتواند با توجه به موقعیت خورشید حرکت متناسب رو به آفتاب داشته باشد.
عملگرهای خطی این توانایی را دارند تا به طور خودکار، زاویه پانل خورشیدی را تنظیم کرده و در نتیجه سلول های خورشیدی در طول روز همواره در جهت تابش خورشید قرار گیرند. این امر موجب جذب حداکثری انرژی خورشیدی در طول روز می گردد. این فناوری همچنین به شما اجازه می دهد تا به جای آن که زاویه آرایه ها را به صورت دستی تغییر دهید بتوانید از طریق کنترل از راه دور، موقعیت دلخواه پانل ها را تنظیم نمایید. همه این ها باعث می شود تا بازده آرایه های خورشیدی تا ۵۰ درصد افزایش یابد. نگهداری از این آرایه های اتوماتیک خورشیدی بسیار راحت تر بوده و طول عمر طولانی تری نسبت به مدل های قدیمی دارند. با استفاده از ماژول های خطی، نصب و راه اندازی این سیستم ها بسیار ساده تر بوده و تنها چیزی که نیاز دارید یک منبع برق و یک فرایند کنترل بوده و سپس آرایه آماده کار خواهد شد.
ردیاب خورشیدی Solar Tracker
ردیاب خورشیدی وسیله ای است که پانل های خورشیدی را در جهت نور خورشید تنظیم می کند. در واقع ردیاب خورشیدی، موقعیت خورشید را در کل طول روز دنبال کرده و شرایطی را فراهم می سازد که پنل خورشیدی بیشترین انرژی ممکن را جذب کند.
خبر خوب این است که شما می توانید یک ردیاب خورشیدی را در خانه بسازید. برای این کار به یک پنل خورشیدی مجهز به عملگر خطی نیاز دارید. به طور کلی این مجموعه از قطعات زیر تشکیل شده است .
- پنل خورشیدی
- شارژ کنترلر خورشیدی
- باتری لیتیوم یونی
مزایای استفاده از عملگر خطی در سیستم ردیاب خورشیدی
استفاده از عملگر های خطی ۱۲v در ساخت سیستم ردیابی خورشیدی، واقعا کارآمد است. بدین منظور، موتورهای ۱۲v برای ردیاب خورشیدی ترجیح داده می شوند، زیرا آنها به افزایش کارآیی پانل های خورشیدی کمک می کنند. یکی از ویژگی های اصلی موتور بایستی دقت بالا در حرکات باشد؛ این امر موجب قرار گیری پانل های خورشیدی در زاویه مطلوب به نسبت موقعیت خورشید می گردد.
قطعات مورد نیاز
- عملگر خطی با طول کورس ۱۵ سانتی متر
- باتری قابل شارژ لیتیومی ۱۲VDC
- شارژ کنترلر خورشیدی Genasun GV-10
- پنل خورشیدی
- آردوینو Micro
- کانکتور فندکی ۱۲V (دلخواه)
- فتورزیستور ۱۰k ohm و ۷k ohm
سنسور های فوتورزیستور یا حسگرهای خورشیدی نوعی از مقاومت ها هستند که موقعیت خورشید را تشخیص می دهند. در اینجا از فتورزیستور ۱۰ اهم برای کمک به تشخیص شدت نور استفاده می شود. برای تعیین موقعیت دقیق خورشید به دو سنسور نیاز است.
برای اطمینان از اینکه پنل خورشیدی موقعیت خود را با موقعیت خورشید تغییر می دهد، عملگر خطی برای ردیاب خورشیدی باید کنترل شود و این کار با استفاده از مدولاسیون پهنای باند Pulse Width Modulation انجام می شود. PWM تکنیک اندازه‌گیری و کنترل الکتریکی است که توسط آن یک سیگنال دیجیتال از نوع کنترلی یا اندازه‌گیری به یک سیگنال آنالوگ بسیار دقیق تبدیل می‌شود.