Introduktion
Kilder til energi
Med voksende udvikling opstår der det efterfølgende behov for energi til alle dele af menneskets liv. Den vigtigste energikilde er naturen, som leverer flere kilder som fossile brændstoffer. Naturressourcer kan klassificeres i ikke-vedvarende og vedvarende energikilder.
Ikke-vedvarende energikilder som kul, olie og naturgas bruges mest, men kan ikke genopfyldes. Også faktorer som global opvarmning, vedvarende stigning i brændstof skaber hindring for brugen af disse energikilder.
Fremover er den eneste måde at bruge vedvarende energikilder, som kan genopfyldes og udskiftes. Eksempler er vindenergi, solenergi, termisk energi.
Ud af denne solenergi er den mest primære.
Tjek live projekt af Solsporing solpanel
Sol som energikilde
Kernefusion i den aktive kerne af solen producerer en indre temperatur på 107K og en indre strålingsflux med ujævn spektral fordeling. Denne indre stråling absorberes i de ydre passive lag, som opvarmes til ca. 5800K. Denne stråling genererer lysenergi i form af fotoner, der bærer en stor mængde energi og momentum. Disse fotoner kan enten afbøjes eller absorberes under deres rejse fra solen til jorden.
Jorden modtager solstrålingseffekt på ca. 1,73 * 1014KW. Denne kontinuerligt modtagne effekt integreres til en samlet energi på 5,46 * 10enogtyveMJ pr. År. Således er solenergi den mest relevante energikilde, der kræves for at imødekomme menneskets voksende krav.
Der er tre forskellige måder at samle denne energi på, baseret på typen af samler:
- Fladpladesamlere er den mest almindeligt anvendte type samler i dag. De er arrays af solpaneler arrangeret i et simpelt plan.
- Fokuseringsopsamlere er i det væsentlige flade samlere med optiske enheder arrangeret til at maksimere strålingen, der falder på samlerens fokus. Disse bruges i øjeblikket kun i nogle få spredte områder. Solovne er eksempler på denne type samler.
- Passive samlere er helt forskellige fra de to andre typer samlere. De passive samlere absorberer stråling og omdanner den til varme naturligt uden at være designet og bygget til at gøre det.
Solpaneler
Ud af disse flade plader anvendes samlere mest. Et eksempel er et solpanel.
Et solpanel er en klynge af solceller arrangeret i en matrix. Disse paneler kan samle strøm mellem 10 og 300 W.
En solcelle er en to-lags halvlederindretning, der bruges til at absorbere strålingen. Det fungerer på solcelleprincippet, hvilket indebærer dannelse af spænding gennem indfaldende lys. Når lys falder på lagene, exciterer det elektronerne, hvilket får dem til at hoppe fra et lag til et andet og danne en elektrisk ladning.
Det typiske solcellemodtagende system består af følgende dele
- Solpanel - At samle strøm.
- Inverter - At konvertere den modtagne jævnstrøm til vekselstrøm.
- Batteri - For at gemme den modtagne jævnstrøm.
Montering af solpaneler
En af de største begrænsninger i brugen af solpaneler er den måde, de monteres på for at modtage den maksimale lysenergi fra solen.
De faktorer, der påvirker solpanelets output eller effektivitet, er som følger:
- Retning: I tilfælde af at placeringen er den nordlige halvkugle, skal panelerne vende ret nord og placeringen være den sydlige halvkugle, panelerne skal vende ret syd.
- Hældning eller retning : Solpaneler skal have en hældning svarende til breddegraden for deres placering. Når jordrotationens hældning ændres, skal solpanelerne justeres for at få maksimalt lys.
- Type overflade : En bredere overflade foretrækkes mest, da den modtager en maksimal mængde sollys.
For at foretage en effektiv montering af panelerne, så de får tilstrækkelig sollys, anvendes enheder kaldet Trackers, der peger panelerne mod jorden.
Der er to typer trackere:
en. Passiv tracker :
Passive trackere bruger et system, hvorved en væske bevæger sig, når den opvarmes af solen og bruges til at flytte panelet og vender automatisk tilbage til den korrekte position om morgenen. Den består af to rørtanke placeret på siderne af solpanelet, således at i tilfælde af at panelet ikke er justeret med solen, bliver væsken i tankene ujævnt opvarmet og forårsager en trykforskel. Denne trykforskel får igen væsken til at bevæge sig mod tanken med lave temperaturer. Således som væskeniveauet svinger mellem de to tanke, får vægtforskydningen tyngdekraften til at rotere trackeren sammen med solens retning. De er billigere og kræver ingen elektriske apparater og kræver mindre vedligeholdelse. Imidlertid er konventionelle lysfølsomme mekanismer muligvis ikke nøjagtige i løbet af overskyede dage, og de er heller ikke effektive.
b. Aktiv tracker :
En aktiv tracker består normalt af motorer som en servomotor eller en Trinmotor for at dreje panelet. Ideelt set rammer solstråling panelet i 90⁰ vinkler. Motoren holder panelet i den vinkel for at modtage den maksimale stråling. Styringen af motoren kan udføres på en af de to måder. En måde er at bruge et elektronisk system til at beregne solens astronomiske position på det bestemte sted og derefter rotere solpanelet i en retning vinkelret på solen ved forudindstillede tidsintervaller. En anden kontrol bruger et sensorarrangement til at registrere lysstyrken på himlen og rotere følgelig panelet vinkelret på solens retning.
Anvendelse af ovenstående metode
Montering af solpaneler
Trinmotoren styres ved hjælp af mikrocontroller 8051 , gennem relædriver IC ULN2003A. Den består af panelet med lavt strømforbrug på sin aksel og giver en rotation på 0 til 180⁰ omdrejninger i trin på 5 sek. Interval hver. Denne rotation af trinmotoren svarer til jordens rotation omkring solen, hvilket tegner sig for 180⁰ ændringer i jordens retning vedrørende solen. Trinmotoren er programmeret til at give 90⁰ rotation det meste af tiden.
