太阳跟踪太阳能发电系统

介绍

能源

随着经济的不断发展，人类生活的各个部分都需要能源。能源的主要来源是自然，它提供了几种能源，比如化石燃料。自然资源可分为不可再生能源和可再生能源。

煤炭、石油、天然气等不可再生能源大多被使用，但无法得到补充。此外，全球变暖、燃料持续增长等因素也阻碍了这些能源的使用。

因此，唯一的办法是使用可再生能源，这是可以补充和替代的。例如风能，太阳能，热能。

其中太阳能是最主要的一种。

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作为能源的太阳

太阳活动核心的核聚变产生的内部温度为10⁷K和光谱分布不均匀的内辐射通量。内部的辐射被外部的被动式层吸收，这些被动式层被加热到大约5800K。这种辐射产生光子形式的光能，携带大量的能量和动量。这些光子在从太阳到地球的过程中要么会偏转，要么会被吸收。

地球接收到的太阳辐射功率约为1.73*10¹⁴这个连续接收的能量整合成5.46*10的总能量²¹每年乔丹。因此，太阳能是满足人类日益增长的需求所需的最相关的能源来源。

根据收集器的类型，有三种不同的收集这种能量的方法:

• 平板集热器是目前比较常用的集热器类型。它们是排列在一个简单平面上的太阳能电池板阵列。
• 聚焦集热器本质上是平面集热器，其光学装置的设置是为了使落在集热器焦点上的辐射最大化。这些目前只在一些分散的地区使用。太阳能炉就是这类集热器的一个例子。
• 被动收集器完全不同于其他两种类型的收集器。被动式集热器吸收辐射并将其自然转化为热量，而不是设计和制造这样做的。

太阳能电池板

在这些平板之外，集热器被广泛使用。太阳能电池板就是一个例子。

太阳能电池板是一组排列在矩阵中的太阳能电池。这些电池板可以收集10到300W的电力。

太阳能电池是一种用于吸收辐射的两层半导体装置。它的工作原理是光伏，这意味着通过入射光产生电压。当光线照射到这些层时，它会激发电子，使它们从一层跳到另一层，形成电荷。

典型的太阳能接收系统由以下几部分组成

1. 太阳能电池板-收集能量。
2. 逆变器-将接收的直流电源转换为交流电源。
3. 电池—存储接收到的直流电源。

安装太阳能电池板

使用太阳能电池板的主要限制之一是它们的安装方式，以接收来自太阳的最大光能。

影响太阳能电池板输出或效率的因素如下:

• 方向:如果位置是北半球，面板应朝向正北，如果位置是南半球，面板应朝向正南。
• 倾斜或方向当前位置太阳能电池板的倾斜度必须与所在位置的纬度相等。随着地球自转倾斜度的变化，太阳能电池板需要调整以获得最大的光照。
• 类型的表面最喜欢较宽的表面，因为它能接收最多的阳光。

为了有效地安装太阳能板，使它们能够接收到足够的阳光，使用了一种名为“跟踪器”的设备，将太阳能板指向地球。

跟踪器有两种类型:

一个被动跟踪器。：

被动跟踪器使用一种系统，液体在太阳的加热下移动，并用于移动面板，自动返回到正确的位置。它由放置在太阳能电池板两侧的两个管状水箱组成，当电池板没有与太阳对齐时，水箱中的液体受热不均，造成压力差。这种压力差，反过来，导致液体向低温罐中移动。因此，当液位在两个容器之间波动时，重量的变化导致重力使跟踪器随着太阳的方向旋转。它们更便宜，不需要使用电器，需要的维护也更少。然而，传统的光传感机制在阴天可能不准确，也没有效率。

b。积极追踪：

主动跟踪器通常由像伺服电机或步进电机旋转面板。理想情况下，太阳辐射以90⁰个角度撞击电池板。电机保持面板在那个角度，以接受最大的辐射。电机的控制可以用这两种方法中的任何一种来实现。一种方法是使用电子系统来计算太阳在特定位置的天文位置，并相应地在预定的时间间隔内以垂直于太阳的方向旋转太阳电池板。另一种控制方法是使用传感器来感知天空的亮度，并相应地以与太阳方向成直角的角度旋转面板。

上述方法的应用

步进电机是利用单片机8051，通过继电器驱动IC ULN2003A。它由轴上的低功率面板组成，以5秒的间隔提供0 ~ 180⁰个旋转步骤。步进电机的这种旋转与地球围绕太阳的旋转相对应，地球相对太阳的方向被改变了180⁰个。步进电机被编程为在大多数时间提供90⁰个旋转。