Urządzenia > SunTracker v2

Urządzenie służące do nakierowania paneli słonecznych prostopadle do kierunku padania promieni słonecznych.
Ułożeniem paneli zarządza sterownik mikroprocesorowy, który oblicza dokładne położenie słońca na niebie (algorytm wylicza to na podstawie aktualnego czasu i położenia geograficznego).

Budowa
W skład całego urządzenia wchodzi:

  • Rura (zamocowana do ściany), na której końcu znajdują się dwa łożyska samonastawne (obrót azymutalny: wschód - zachód).
  • Element obrotowego zamocowanego do łożysk. Element ten posiada dwa kolejne łożyska (kąt elewacji), do których przykręcony jest stelaż pod panele słoneczne.
  • Motoreduktor 12VDC (z potencjometrem drutowym), który obraca całą konstrukcję. Do tego dwie krańcówki zabezpieczające (odłączające zasilanie motoreduktora w jednym kierunku).
  • Siłownik 12VDC (z wbudowanym impulsatorem), który odpowiada za regulację nachylenia (kąta elewacji) paneli słonecznych. Posiada wbudowane krańcówki.
  • Sterownik mikroprocesorowy (ATMega32), który na podstawie aktualnego czasu oraz położenia geograficznego ustala kierunek padania promieni słonecznych.
  • Wyposażenie dodatkowe: czujnik nasłonecznienia (uproszczony solarymetr zbudowany z trzech fototranzystorów) oraz anemometr (ze starej stacji pogodowej).

Sterownik
Sterownik jest oparty o mikrokontroler ATMega32, który oblicza dokładne położenie słońca. Program korzysta z algorytmu (http://www.psa.es/sdg/sunpos.htm), który został delikatnie zmodyfikowany dla moich potrzeb. Znając aktualne kąty (azymut oraz elewacja), sterownik koryguje położenie paneli słonecznych co określony czas (15 minut). Po zachodzie słońca, panele wracają na swoje położenie nocne - równolegle do płaszczyzny dachu (bezpieczne na wypadek silnego wiatru). Przy wschodzie słońca, sterownik zeruje oś elewacji (siłownik posiada tylko impulsator), po czym ustawia panele w kierunku słońca.

Sterowanie siłownikiem i motoreduktorem zrealizowane jest poprzez cztery przekaźniki (zmiana kierunku obrotu oraz hamowanie) i dwa tranzystory MOSFET (regulacja szybkości poprzez PWM). Dodatkowo zaimplementowałem funkcje płynnego startu i zatrzymywania (soft-start i soft-stop), by wygładzić ruch paneli. Aktualny kąt elewacji jest obliczany na podstawie liczby impulsów przychodzących z siłownika, a azymut z potencjometru drutowego (większa trwałość niż węglowe). Zakres pracy dla kąta elewacji to 5° (pionowo) - 90° (poziomo), a azumutu 45° (NE) - 315° (NW). Zakres azymutu można zwiększyć stosując enkoder wieloobrotowy oraz inaczej prowadząc przewody.

Zabezpieczenia
Tracker posiada kilka zabezpieczeń:

  1. Krańcówki zatrzymujące siłownik i motoreduktor w przypadku przekroczenia dozwolonego zakresu obrotu.
  2. Przeciwprzeciążeniowe, gdy przez okres 1 sekundy pracy siłownika/motoreduktora sterownik nie odnotuje zmiany położenia.
  3. Nadnapięciowe (powyżej 24V) oraz przed podłączeniem z odwrotną polaryzacją dzięki diodzie transil.
  4. Przeciw silnemu wiatrowi (anemometr mierzy szybkość chwilową): panele ustawiają się równolegle do dachu na ustawiony czas po osłabnięciu wiatru.
  5. Zbyt słabe nasłonecznienie (czujnik nasłonecznienia - solarymetr) nie wybudza paneli z trybu nocnego lub ustawia je równolegle do dachu, jeśli poziom nasłonecznienia jest zbyt niski i występuje przez określony czas. Krótkie przejaśnienia są pomijane, tak samo jak chwilowe "ciemne chmury".

Zalety

  • Zwiększenie dobowego zysku energetycznego o około 30%.
  • Zwiększenie mocy chwilowej paneli w godzinach porannych i wieczornych.
  • Wyrównanie produkowanej energii w okresie całej doby (ma znaczenie w przypadku "oddawania" energii do sieci energetycznej.

Wady

  • Koszt zakupu gotowego rozwiązania powoduje nieopłacalność inwestycji.
  • Wymaga konserwacji i obsługi.
  • Wymaga montażu na płaskim terenie, płaskim dachu.
  • Wrażliwy na silne podmuchy wiatru.
  • W pochmurne dni sterownik pobiera nieznaczne ilości energii.

Zdjęcia