introduzione
Fonti di energia
Con lo sviluppo crescente, sorge il successivo bisogno di energia per ogni parte della vita umana. La principale fonte di energia è la natura, che fornisce diverse fonti come i combustibili fossili. Le risorse naturali possono essere classificate in fonti di energia non rinnovabili e rinnovabili.
Le fonti di energia non rinnovabili come carbone, petrolio, gas naturale vengono utilizzate principalmente, ma non possono essere reintegrate. Inoltre, fattori come il riscaldamento globale e il continuo aumento del carburante creano ostacoli nell'utilizzo di queste fonti di energia.
D'ora in poi l'unico modo è utilizzare fonti di energia rinnovabile, che possono essere reintegrate e sostituite. Esempi sono l'energia eolica, l'energia solare, l'energia termica.
Di questa energia solare è la più primaria.
Dai un'occhiata al progetto dal vivo di Sun Tracking pannello solare
Sole come fonte di energia
La fusione nucleare nel nucleo attivo del sole produce una temperatura interna di 107K e un flusso di radiazione interno di distribuzione spettrale irregolare. Questa radiazione interna viene assorbita negli strati passivi esterni che vengono riscaldati a circa 5800K. Questa radiazione genera energia luminosa sotto forma di fotoni che trasportano una grande quantità di energia e quantità di moto. Questi fotoni possono essere deviati o assorbiti durante il loro viaggio dal sole alla terra.
La terra riceve una potenza di radiazione solare di circa 1,73 * 1014KW. Questa potenza continuamente ricevuta si integra con un'energia totale di 5,46 * 10ventunoMJ all'anno. Pertanto l'energia solare è la fonte di energia più rilevante richiesta per soddisfare le crescenti esigenze dell'umanità.
Esistono tre modi diversi per raccogliere questa energia, in base al tipo di collettore:
- I collettori piani sono oggi il tipo di collettore più comunemente usato. Sono schiere di pannelli solari disposti su un semplice piano.
- I collettori di focalizzazione sono essenzialmente collettori piani piani con dispositivi ottici disposti per massimizzare la radiazione che cade sul fuoco del collettore. Questi sono attualmente utilizzati solo in poche aree sparse. I forni solari sono esempi di questo tipo di collettore.
- I collettori passivi sono completamente diversi dagli altri due tipi di collettori. I collettori passivi assorbono la radiazione e la convertono in calore in modo naturale, senza essere progettati e costruiti per farlo.
Pannelli solari
Di questi piatti piani, i collettori sono i più utilizzati. Un esempio è un pannello solare.
Un pannello solare è un ammasso di celle solari disposte in una matrice. Questi pannelli possono raccogliere potenza da 10 a 300 W.
Una cella solare è un dispositivo semiconduttore a due strati che viene utilizzato per assorbire la radiazione. Funziona secondo il principio del fotovoltaico, che implica la generazione di tensione attraverso la luce incidente. Quando la luce cade sugli strati, eccita gli elettroni, facendoli saltare da uno strato all'altro, formando una carica elettrica.
Il tipico sistema di ricezione di energia solare è costituito dalle seguenti parti
- Pannello solare: per raccogliere energia.
- Inverter: per convertire la potenza CC ricevuta in CA.
- Batteria: per memorizzare la corrente CC ricevuta.
Montaggio di pannelli solari
Uno dei principali vincoli nell'uso dei pannelli solari è nel modo in cui sono montati per ricevere la massima energia luminosa dal sole.
I fattori che influenzano la resa o l'efficienza del pannello solare sono i seguenti:
- Direzione: Nel caso in cui la posizione sia nell'emisfero settentrionale, i pannelli dovrebbero essere rivolti a nord e la posizione nell'emisfero meridionale, i pannelli dovrebbero essere rivolti a sud.
- Inclinazione o orientamento : I pannelli solari devono avere un'inclinazione uguale alla latitudine della loro posizione. Poiché l'inclinazione della rotazione terrestre cambia, i pannelli solari devono essere regolati per ottenere la massima luce.
- Tipo di superficie : È preferibile una superficie più ampia, poiché riceve la massima quantità di luce solare.
Per rendere efficiente il montaggio dei pannelli, in modo che ricevano un'adeguata luce solare, vengono utilizzati dispositivi chiamati Tracker che puntano i pannelli verso terra.
Esistono due tipi di tracker:
un. Tracker passivo :
I tracker passivi utilizzano un sistema in base al quale un liquido si muove quando viene riscaldato dal sole e viene utilizzato per spostare il pannello, tornando automaticamente nella posizione corretta per la mattina. È costituito da due serbatoi tubolari posti ai lati del pannello solare in modo tale che in caso di pannello non essendo allineato con il sole, il liquido nei serbatoi si riscalda in modo non uniforme provocando una differenza di pressione. Questa differenza di pressione, a sua volta, fa sì che il liquido si sposti verso il serbatoio con basse temperature. Pertanto, quando il livello del liquido oscilla tra i due serbatoi, lo spostamento di peso fa sì che la gravità ruoti il tracker insieme all'orientamento del sole. Sono meno costosi e non richiedono apparecchiature elettriche e richiedono una minore manutenzione. Tuttavia, i meccanismi di rilevamento della luce convenzionali potrebbero non rivelarsi accurati durante i giorni nuvolosi e inoltre non sono efficienti.
b. Tracker attivo :
Un Active Tracker di solito è costituito da motori come un servomotore o un Motore passo-passo per ruotare il pannello. Idealmente, la radiazione solare colpisce il pannello con angoli di 90 °. Il motore mantiene il pannello a quell'angolo, per ricevere la massima radiazione. Il controllo del motore può essere effettuato in uno dei due modi. Un modo consiste nell'utilizzare un sistema elettronico per calcolare la posizione astronomica del sole in una particolare posizione e di conseguenza ruotare il pannello solare con un orientamento perpendicolare al sole a intervalli di tempo prestabiliti. Un altro controllo utilizza una disposizione del sensore per rilevare la luminosità nel cielo e di conseguenza ruotare il pannello ad angolo retto rispetto all'orientamento del sole.
Applicazione del metodo precedente
Applicazione di montaggio di pannelli solari
Il motore passo-passo è controllato utilizzando il microcontrollore 8051 , tramite il driver del relè IC ULN2003A. Consiste del pannello a bassa potenza sul suo albero e fornisce una rotazione da 0 a 180⁰ rotazioni in passi di 5 secondi ciascuno. Questa rotazione del motore passo-passo corrisponde alla rotazione della terra attorno al sole, che rappresenta i cambiamenti di 180⁰ nella direzione della terra rispetto al sole. Il motore passo-passo è programmato per fornire una rotazione di 90 ° la maggior parte del tempo.
