Rei

controller

Nie chcesz czytać Całości

Najlepszy / Najtańszy

Podsumujmy na początku; Mamy do wyboru sterownik Optyczny, Astronomiczny, Hybrydowy. Optyczny ma najlepszy stosunek jakości do ceny, choć niektórzy go nie lubią za nadmierną "pracowitość". Astronomiczny jest dość drogi i niestety śledzi słońce zamiast promieniowania. REI HYBRID Solar Tracker jest najbardziej dokładny i wydajny ale też drogi i może mieć sens tylko podczas zarządzania wieloma trackerami.

Koszt zakupu sterownika (wykluczam sterowniki z przekaźnikami);

Optyczny vs astronomiczny

  • Sterownik REI optyczny:
    ok 800 PLN
  • Sterownik astronomiczny
    ok 1200 PLN
  • Sterownik REI HYBRID
    ok 1800 PLN

Różnica Astro/Optic: 400 PLN

Różnica Hybrid/Optic: 1000 PLN

przegląd technologii

Sterownik solar trackera

Solar Tracker bez odpowiednio dobranego sterownika jest jedynie konstrukcją. Aby realizował swój cel potrzebny jest dobry sterownik. Na etapie testów czy badań można pominąć wiele istotnych aspektów które wpływają na sposób działania całego zestawu lub na jego bezpieczeństwo. Testując różne rozwiązania przez lata udało nam się zepsuć wiele elementów a nawet przewrócić cały tracker. Postaramy się podzielić z wami naszymi doświadczeniami.

Powszechna metodyka

Standard solar driver

Powszechny sztuczny podział sterowników na te działające w układzie zamkniętym oraz otwartym. Wynika głównie z przywiązania do technologii prekursorów konkretnych rozwiązań powoduje stagnację w rozwoju sterowników. Obecnie na rynku istnieje zaledwie kilka produktów których testy dają zadowalający rezultat. Cała rzesza opracowań skupia się głównie na zagadnieniach teoretycznych a nie budowaniu rozwiązań których oczekuje rynek. Ile razy rozmawiając z projektantami układów scalonych dochodziliśmy do wniosku że, to musi być "drogie". Nie wspomnę o rozwiązaniach opartych na gotowce PLC - tu dopiero zaczynają się ceny.

Posługując się wykreowaną nomenklaturą, systemy zamknięte będą sprawdzały się w strefie międzyzwrotnikowej o znikomym występowaniu zachmurzenia - tylko tam gdzie pory deszczowe lub jakiekolwiek klimatyczne zmiany otoczenia pomiędzy porami roku są minimalne. Systemy w pętli otwartej w postaci czystego algorytmu będą w stanie rozwiązać problemy z niestabilnym naświetleniem jednak ich użyteczność jest raczej laboratoryjna.

Podejście REI to budowa sterownika wychodzącego poza zakres dzisiejszego stanu techniki. Z powodzeniem realizującego koncepcję układu hybrydowego jednocześnie w pełni konfigurowalnego i zarządzalnego. Pozostawiającego wybór użytkownikowi. Znosimy ograniczenia które nakłada umowny podział ze względu na sztywno programowaną logikę działania.

Nastawiamy się na otwarcie nieograniczonych możliwości dzięki wykorzystaniu wydajnych platform IoT, na których stosunkowo łatwo zmieniać implementację algorytmów głównych i pomocniczych sterując tym samym zachowaniem całego zestawu.

Uzupełniając kalkulacje algorytmu danymi z czujników oraz nieograniczonej liczby peryferiów umożliwiamy autokalibrację zestawu w najtrudniejszych warunkach terenowych i meteorologicznych.

Przecieramy drogę do łatwego zbieranie danych do dalszych badań. Pozwalamy na wzajemną korektę zachowania współpracujących ze sobą stojaków w konfiguracji master-slave. Budujemy tym samym możliwość wykorzystania machine learningu czy sztucznej inteligencji do dalszych bardziej wyrafinowanych zastosowań.

Czym wyróżnia się

Smart solar driver?

  • Elastycznością pracy układu w systemie ciągłego dostosowania prędkości silników do zmiennej prędkości kątowej ziemi lub w układzie uruchomień interwałowych.
  • Możliwością podążania za słońcem przykrytym częściowo chmurami z zachowaniem najwyższej dokładności.
  • Niewrażliwością na krótkie i częste zachmurzenia małym obłokiem zapewniając minimalną liczbę wymaganej w trackingu pracy silników.
  • Elastycznością w konfiguracji rodzajów napędu, do wyboru mamy silnik krokowy (bezpośrednio sterowany lub za pomocą dedykowanego sterownika), silnik BLDC lub silnik DC (z enkoderem jedno, dwu-fazowym lub bez enkodera), silnik AC.
  • Konfigurowalną platformą sterowania przekładniami zapewniając możliwość użycia sterownika z każdym rodzajem stojaka niezależnie od rodzaju konstrukcji i lokalizacji.
  • Możliwością zbierania i analizy danych w pliku CSV, arkuszu xls/google sheet, bazie danych czy dedykowanej platformie IoT.
  • Nieograniczonymi możliwościami szybkiego rozwoju logiki oprogramowania w celu dostosowania do potrzeb lokalizacji.
  • Interfacem WWW z zestawem podpowiedzi podczas konfiguracji parametrów bazowych urządzenia.

Optymalne Rozwiązanie

Sterownik Rozsądny i skuteczny

Dobrze jest wiedzieć jakie mam możliwości ale przede wszystkim mieć wybór. Czy jeśli zdecyduję się na budowę solar trackera na własne potrzeby, muszę inwestować w super rozwiązanie które wymaga dostępu do internetu, serwera do zbierania danych, sztucznej inteligencji i wielu innych elementów. Oczywiście że nie. Zastanówmy się co będzie nam potrzebne aby trakcer robił "swoje" a jego "pomyłki" i nieporadność nie będą powodowały dla nas istotnej straty w wydajności trackera.

Minimalne wymagania

Rozsądny solar tracker.

  • Możliwość podłączenia silnika AC lub DC o mocy ok 100 - 140W bezpośrednio do sterownika.
  • Możliwością podążania za słońcem przykrytym częściowo chmurami (a jeśli się gubi niech się zatrzyma).
  • Uwzględnianie wpływu średniego i dużego zachmurzenia na kierunek padania światła. (chmury to krople wody działają jak pryzmat - pozycja słońca a kąt padania światła to 2 różne rzeczy.)
  • Możliwość podłączenia ograniczników ruchu w każdym kierunku - może się okazać że konstrukcja lub sąsiadujące obiekty nas w czymś ograniczą.
  • Detekcja siły wiatru - bez tego nie uruchomimy trackera! Wcześniej czy później wiatr będzie na tyle silny że jedynym słusznym rozwiązaniem jest położenie na płasko powierzchni roboczej.
  • Prosty wyświetlacz i kilka przycisków aby ułatwić konfigurację.

Tracker astronomiczny

czy optyczny?

No właśnie: Podział trackerów na astronomiczne i optyczne nie został przywołany przypadkowo. Ten wspomniany wcześniej (układ otwarty/zamknięty) jest, że tak to ujmę; "Nie na temat." Jako świeży posiadacz trackera będę koncentrował się na jego dokładności. Oznacza to że żaden z wymienionych nie będzie spełniał moich oczekiwań. Tylko... jakiej dokładności, przecież w trackingu chodzi o wydajność a nie dokładność. Wyjaśnię to na przykładzie wad. Patrząc z perspektywy wydajności - nie pozycja słońca a kierunek padania promieniowania ma znaczenie. (popatrz na to zdjęcie)

Sterownik Astronomiczny - wady.

Rozwiązanie które na podstawie współrzędnych geograficznych i czasu wylicza pozycję słońca:

  • Nie ważne jaka jest pogoda - zawsze patrzę w stronę słońca
    Ma sens tylko przy idealnej pogodzie.
  • Kompas(magnetometr) i Czujnik nachylenia(inklinometr) pozwala na ustalenie rzeczywistej pozycji trackera.
    Ma sens tylko z dala od jakiegokolwiek pola magnetycznego
Sterownik Optyczny - wady.

Rozwiązanie które na podstawie czujników światła ustala kąt padania promieni słońca:

  • Niezależnie gdzie jest słońce - zawsze patrzę w stronę promieniowania
    Ma sens tylko przy stabilnej pogodzie.
  • Dodatkowe parametry pozwalają rozróżnić dzień od nocy i wrócić do pozycji początkowej na koniec dnia.
    Ma sens tylko jeśli traker ma ograniczniki ruchów

Sterownik Astronomiczny - ad.1 działa dobrze tylko przy idealnej pogodzie, pozycja słońca jest spójna z kątem padania promieniowania świetlnego. Działa bardzo źle jeśli mamy częściowe zachmurzenie (cienka warstwa wysokich chmur). O ile azymut jest dość często spójny z kierunkiem padania światła, to elewacja słońca ma się nijak kąta pod jakim pada światło podczas zachmurzeń. Kiedy to ma miejsce - wczesną wiosna, 1/2 lata, jesień. Tak więc sterownik astronomiczny w naszym klimacie sprawdzi się dobrze jedynie przez 1/2 lata i pojedyncze dni wiosny, pozostałe dni roku patrzy w kierunku słońca - czyli nie tam gdzie trzeba. Co do punktu 2, przetestowaliśmy wiele magnetometrów i inklinometrów które pełnią bardzo ważną rolę dla sterownika - bez nich sterownik nie wie jak faktycznie ustawiony jest tracker. Okazuje się że albo drogo albo wcale. Oba urządzenie trzeba poprawnie skalibrować a mimo to "boją się" wszelkich zmian pola magnetycznego. Linie energetyczne, konstrukcje stalowe, hale magazynowe, magnes w kieszeni spowoduje tzw "ironing" lub rozkalibrowanie urządzenia - tzn podawane pozycje będą błędne. Sterownik będzie kierował konstrukcję nie tam gdzie powinien, tj. nawet w te wyczekiwane słoneczne dni z czystym niebem tracker nie będzie efektywny.

Sterownik Optyczny - ad.1 Działa dobrze tylko kiedy pogoda jest stabilna. Co mam na myśli? chodzi o to że kierunek padania światła zmienia się w zależności od gęstości chmur. Kiedy mamy dni o dużej zmienności np. co godzinę chmury zmieniają swoją grubość sterownik musi się napracować. Czasem nawet zagoni się w taką pozycję że nie jest w stanie odnaleźć kierunku padania światła. Dzieje się tak ok 1/3 wiosny i 1/3 jesieni. Rozwiązaniem problemu jest dodanie parametrów (siły światła, czasów przemieszczeń) tak aby zmniejszyć czułość na zmienność. To jednak w większości przypadków zmusza nas do stosowania ograniczników ruchu (głównie E - W) dzięki czemu tracker nie będzie w stanie się przekręcić na tyle że światło padało dokładnie na jego plecy.

Podsumowując; oba rozwiązania mają wady. Sprawdziliśmy wpływ tych wad na wydajność instalacji przez 3 lata. Okazuje się że mimo swojej prostoty i niskich kosztów zakupu sterownika optycznego instalacja pracująca pod jego kontrolą, jest wydajniejsza o 5-7% rocznie od instalacji opartej na sterowniku astronomicznym nawet z drogim magnetometrem i inklinometrem.

A może Hybryda

Najlepszy ale nie najtańszy

REI HYBRID Solar Tracker. Rozwiązanie posiadające czujniki światła, zaimplementowany algorytm astronomiczny oraz magnetometr i ograniczniki (amper oraz fizyczne) jest zdecydowanie najlepszy. Produkujemy takie rozwiązania z dedykacją dla najbardziej wymagających. W porównaniu do sterownika Astronomicznego uzyskujemy 10% więcej energii rocznie, w porównaniu do optycznego ok 3-4%. Czy to dużo? Aby to zgłębić trzeba napisać nowy artykuł. Sterownik REI HYBRID kosztuje ok. 1800 PLN. (w wersji podstawowej)

Koszt zakupu sterownika (wykluczam przekazniki);

Optyczny vs astronomiczny

  • Sterownik optyczny:
    ok 800 PLN
  • Sterownik astronomiczny
    ok 1200 PLN

Różnica: 400 PLN

Anemometr czy czujnik siły wiatru?

Najlepszy ale nie najtańszy

Czujnik siły wiatru jest bardzo potrzebnym elementem - bez niego nie pozostawiaj trackera włączonego. Z pewnością nadejdzie taki dzień że traker nie złożony będzie zbierał wiatr jak żagiel. ALE UWAGA - bez przesady nie potrzebujesz dokładnego anemometru tylko czujnika który przy zadanej sile wiatru wygeneruje impuls do sterownika. Bardzo często widzę profesionalne urządzenia które niepotrzebnie podnoszą koszty. Przecież to tylko wskaźnik który ma działać progowo a nie służyć jako stacja pogodowa.

Sterownik

wyprowadzenia i peryferia

Ponieważ zawsze chodzi o koszty a wierzcie lub nie obudowy kosztują często więcej niż sama elektronika (jeśli nie brać pod uwagę oprogramowania), Wszystkie sterowniki wyglądają tak samo, i mają tak samo rozmieszczone wyprowadzenia. Różnice się wewnątrz. Typ zastosowanych procesorów. Mają dodatkowe moduły (płytki PCB, zasilanie, elementy pasywne, peryferia). Nie udało się nam utrzymać tych samych wyprowadzeń dla silników DC i AC 240V. AC 240V ma większe napięcia i musieliśmy zadbać o izolację. Mimo to same obudowy będą zawsze takie same więc pewnego dnia zamówimy formę na wtryskarkę i specjalnie dla was i dla "sprawy" obniżymy koszty produkcji. *** Jeśli chcesz aby twój sterownik wyglądał inaczej niż ten czy inny korzystający z takich chińskich obudów - za opłatą możemy zaprojektować i wydrukować dla was wszystko.

Górna strona sterownika ma bezpiecznik oraz wyprowadzenia na sensory, siła wiatru oraz światła. Sensor światła jest zbudowany z małych ogniw fotowoltaicznych a nie z diod/fotorezystorów. Fotorezystory są czułe na inne długości fali świetlnej niż panel fotowoltaiczny dlatego mimo że dioda jest tańsza ogniwa fotowoltaiczne zapewniają lepsze efekty. Podłączenie zgodnie z kolorami.

Czujnik siły wiatru to prosty element DC który generuje napięcie odpowiednie do siły wiatru dzięki czemu sterownik wykona procedurę przestawienia w przypadku pojawienia się odpowiedniego sygnału. Podłączenie zielony to "- minus ", czerwony to "Signal" *** Można stosować inne anemometry liniowe. Konfiguracja pozwala na zmianę progu aktywacji procedury.

Dolna strona sterownika ma wyprowadzenia na zasilanie, wyjścia na silniki DC, wyjścia na ograniczniki ruchu (limit). Do zasilania podpinamy zasilacz DC nie mniejszy niż 15A. Do wyjść na silnik podłączamy silniki nie większe niż 140W. Jako limitery stosujemy najtańsze kontaktrony magnetyczne "NO" dwuprzewodowe (np. od systemu alarmowego). Tak że, do "COM" podłączamy jeden przewód od wszystkich kontaktronów natomiast drugi przewód poszczególnych kontaktronów podłączamy do poszczególnych wyjść N, S, W, E .

Sterownik Hybrydowe mają wiele parametrów konfiguracyjnych więc wykorzystany jest to tego interface WWW (przeglądarka). Wymagane jest WiFi z dostępem do internetu w miejscu instalacji. Wiele parametrów dodajemy i zmieniamy w zależności od typu instalacji. Zbieramy logi oraz aktualizujemy firmware OTA.

Sterownik optyczne można konfigurować za pomocą sześciu przycisków. Aby sterować trackerem ręcznie przyciśnij krótko 1s przycisk "SET" Aby wejść do menu konfiguracji należy przycisnąć przycisk "SET" przez 5s. Aby wrócić do automatycznego działania układu (zapisać ustawienia) należy krótko przycisnąć przycisk QUIT.

Parametry konfiguracji

Sterownik Optyczny.

  • V1 - dokładność z jaką tracker porównuje odczyty z czujnika nasłonecznienia.
  • V2 - napięcie przy jakim tracker przechodzi do pozycji bezpiecznej - wykrycie silnego wiatru.
  • V3 - napięcie przy jakim tracker rozpoczyna śledzenie pozycji słońca
  • TX - czas (s) jaki ma minąć pomiędzy kolejnymi odczytami sygnału z czujnika światła E/W
  • TY - czas (s) jaki ma minąć pomiędzy kolejnymi odczytami sygnału z czujnika światła N/S
  • T13 - czas jaki tracker oczekuje na światło po częściowym/chwilowym zacienieniu
  • T12 - czas (s) jaki tracker ma podążać na Południe po zakończeniu dnia
  • T11 - czas (s) jaki tracker ma podążać na Północ po zakończeniu dnia
  • T10 - czas (s) jaki tracker ma podążać na Zachód po zakończeniu dnia
  • T9 - czas (s) jaki tracker ma podążać na Wschód po zakończeniu dnia
  • T8 - czas jaki tracker pozostaje w spoczynku po zakończeniu dnia. (po tym czasie tracker przechodzi do pozycji początku dnia - kolejno przez (T9-T12).
  • T7 - czas jaki tracker pozostaje w pozycji bezpiecznej po wykryciu silnego wiatru (V2)
  • T6 - czas (s) jaki tracker ma podążać na Południe po wykryciu silnego wiatru
  • T5 - czas (s) jaki tracker ma podążać na Północ po wykryciu silnego wiatru
  • T4 - czas (s) jaki tracker ma podążać na Zachód po wykryciu silnego wiatru
  • T3 - czas (s) jaki tracker ma podążać na Wschód po wykryciu silnego wiatru