60
The results of the research complex carried out can be used in the design of new small power plants based on renewable energy
sources, as well as to increase the efficiency of existing photovoltaic generation systems.
Conclusions:
Using the Arduino Nano board based on the ATmega 328P microcontroller for the design and development of
new devices is a promising and profitable solution, especially if there are only expensive analogs available on the market that are
not inferior in reliability and functionality to the device being developed. The introduction of the developed solar tracker, the
control system of which is based on the presented microcontroller, will make it possible with minimal investment to increase the
efficiency of solar stations in areas with low solar energy potential and to solve the problem of low density of solar radiation
falling on the surface of photovoltaic panels.
Key words:
sun tracking system, solar tracker, solar tracker, Arduino
I.
В
ВЕДЕНИЕ
Эффективность
выработки
электроэнергии
солнечными батареями зависит от географических и
климатических условий, а также от угла падения лучей на
принимающую поверхность. Последний аспект может
быть учтен благодаря использованию ФЭП совместно с
устройствами автоматического слежения за солнцем в
течение дня, что позволит максимизировать поток
солнечной инсоляции, поступающей на поверхность ФЭП.
Однако использование доступных на сегодняшний день
следящих устройств несомненно приведёт к повышению
капитальных затрат на сооружение генерирующего
комплекса и, следовательно, к увеличению экономически-
обоснованного
тарифа
на
электроэнергию.
Поэтому важной задачей является разработка простого,
надежного и бюджетного устройства слежения за солнцем,
способного производить автоматическую ориентацию
поверхности ФЭП на солнце с перемещением по
азимутальному и зенитному углу.
На сегодняшний день разработкой и внедрением
фотоэлектрических
установок
с
устройствами
автоматизированного слежения за солнцем занимаются
ряд известных фирм, среди которых наибольшую
известность имеют следующие: Селтек (Украина), Titan
tracker (Испания), Yingli Green Energy (Китай), Merlin
Power Systems (США), Shandong Jinhong New Energy
(Китай), Heliomotion (Финляндия) и другие. Краткие
характеристики некоторых из установок приведены в
таблице 1.
Таблица I. Т
ЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ ГЕЛИОТРЕКЕРОВ
Характеристика
Селтек (Украина)
Titan tracker
(Испания)
Shandong Jinhong New
Energy (Китай)
Heliomotion
(Финляндия)
Углы перемещения
По азимуту – 180 град., по
углу наклона – 70 град.
По азимуту – 360
град., по углу наклона
– 75 град.
По азимуту – 240 град.,
по углу наклона – 90
град.
По азимуту – 180 град.,
по углу наклона – 70
град.
Точность слежения, град.
1
0,01
1
Не указано
Площадь ФП, м
2
до 6 м
2
до 216 м
2
до 30 м
2
До 1,6 м
2
Тип системы слежения за
солнцем
С учетом заложенного
программного алгоритма
траектории движения
солнца
Не указана
С учетом заложенного
программного
алгоритма траектории
движения солнца
Определение
положение солнца по
GPS
Стоимость, $
3 600
7 800 – 19 500
3 000 – 6 300
4 800
Представленные на сегодняшний день на рынке
гелиотрекеры не рентабельны для установки на солнечных
электростанциях малой мощности ввиду их высокой
стоимости,
превышающей
стоимость
всего
генерирующего комплекса. Именно поэтому для
повышения эффективности использования ВИЭ малыми
предприятиями и частными лицами использование
бюджетного
разрабатываемого
в
данной
работе
гелиотрекера
является
необходимым
техническим
решением, позволяющим при малых капитальных
вложениях
значительно
увеличить
выработку
электроэнергии солнечными панелями. В дальнейшем
разработанное устройство будет иметь большой потенциал
для внедрения на действующие и на вновь строящиеся
солнечные электростанции, поскольку задачи повышения
эффективности выработки электроэнергии солнечными
панелями являются одним из основных трендов развития
возобновляемой энергетики.
II.
РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА
В автоматизированной системе управления (АСУ)
разрабатываемого устройства слежения за солнцем работа
заключается в постоянном поиске максимума возможного
поступления солнечной инсоляции на принимающую
поверхность за счет использования фоторезистивных
датчиков и следящих электроприводов, осуществляющих
режим непрерывно-дискретного слежения за солнцем с
достаточно высокой точностью и с минимальным
энергопотреблением на осуществление слежения и
управления. Блок-схема разрабатываемой прототипной
системы слежения показана на рис. 1, принципиальная
схема – на рис. 2. Система управления разрабатываемого
прототипа собрана из следующих элементов:
- плата Arduino Nano и макетная плата;
- резисторы 10 кОм;
- фоторезисторы MLG5516B;
- шаговые двигатели 28BYJ-48;
- драйвера шаговых двигателей ULN2003APG;
- блок питания 12 В.
