poznaj

lepszą technologię

przegląd technologii

smart solar tracker

Smart Solar Tracker zaprojektowany do utrzymywania właściwego dla danego zastosowania, odchylenia w pozycji horyzontalnej i wertykalnej, zamocowanego do stojaka przyrządu/odbiornika. Tu użyty został do właściwego ustawienia kątów odchylenia względem kierunków geograficznych paneli fotowoltaicznych w stosunku do zmieniającej się pozycji słońca w taki sposób, aby promienie słoneczne padały na moduły zamontowane na panelu pod optymalnym kątem przez jak najdłuższy czas każdego dnia.

Rozwiązanie to znaczne podnosi wydajności modułów fotowoltaicznych. Pomiary dokonane na wysokości geograficznej 51°N wskazują że skuteczność energetyczna modułów fotowoltaicznych zamontowanych na naszym stojaku w całym roku wzrosła o 40% w stosunku do modułów tej samej  mocy zamontowanych na połaci dachowej standardowo w kierunku 0°S oraz pochylonych pod kątem 35°.

Taki wzrost wydajności pozwala na znaczne ograniczenie kosztów inwestycji oraz oszczędzić miejsca niezbędnego do osiągnięcia zakładanej efektywności całej instalacji. Warunkiem jest zaproponowanie taniej i łatwej w serwisowaniu konstrukcji.

obecne rozwiązania

Istnieją obecnie na rynku rozwiązania pozwalające na zmianę położenia paneli fotowoltaicznych w jednej lub dwóch płaszczyznach. Jednak dostępne konstrukcje są przystosowane do montażu zbyt małej liczby paneli na jednym stojaku aby zakup takiego systemu stał się uzasadniony ekonomicznie. Ograniczenie wielkości płaszczyzny paneli wynika z niedostosowania konstrukcji do niesprzyjających warunków atmosferycznych np. siły wiatru. Proponowane konstrukcje stojaków, np. kolumnowe, pochłaniają istotną część produkowanej energii do pozycjonowania paneli, w szczególności kiedy mamy do czynienia z oddziaływaniem mas powietrza.

Niektóre spotykane na rynku urządzenia pozwalają na montaż większej liczby modułów jednak są kosztowne w produkcji, ze względu na drogą metodę łożyskowania oraz napędu konstrukcji kolumnowej. Duże nie modułowe elementy wymuszają zastosowania specjalistycznego transportu oraz narzędzi podczas montażu a co za tym idzie nieadekwatnych nakładów około projektowych. Takie podejście powoduje budowanie rozległych farm tego typu instalacji o stosunkowo małej stopie zwrotu inwestycji.

ograniczenia techniczne

Dotychczas stosuje się centralnie umieszczonej kolumny w celu zachowania centrycznego łożyskowania co owocuje brakiem możliwości zastosowania innego niż opartego o wieniec zębaty mechanizmu napędowego. Alternatywą może być siłownik liniowy jednak w ten sposób ograniczamy znacznie zakres ruchu konstrukcji. Rozwiązania kolumnowe co do zasady powodują wzrost kosztów produkcji stojaków.

Jak zniwelować wady kolumny.

Analizując obecne możliwości rynku zdecydowaliśmy się
zaprojektować od nowa rozwiązanie które posiada przede wszystkim:

  • Modułowy system montażu, co pozwala na stosowanie zdecentralizowanego procesu wytwarzania również w ośrodkach o niskiej dostępności do technologii, umożliwiając utrzymanie optymalnego modelu biznesowego i łańcucha dostaw.
  • Tani dedykowany system napędowy o wysokiej dokładności. Niezależnie od typu zastosowanych silników ( silniki krokowe, BDC, DC), zapewnia ciągłe śledzenie słońca.
  • Dający zarówno szeroki zakres adaptacji jak i niską wrażliwości na zakłócenia. Elastyczny w kotwieniu konstrukcji do gruntu. Możliwość instalowania na słupach wbijanych w ziemię.
  • Dający się zainstalować na szczycie płaskich dachów lub dachów dwuspadowych.
  • Dostosowany do logistyki globalnej.
  • Smart Solar Tracker, w odróżnieniu do innych tego typu konstrukcji, został zaprojektowany tak aby uzyskać jak największą średnicę prowadnicy w stosunku do szerokości całego zestawu. Dzięki odpowiedniemu zaprojektowaniu zestawu rolek możliwe było jednocześnie wyeliminowanie drogiej i komplikujące instalację centralnej kolumny napędowej.

dedykowany system rolek

Ponieważ ekonomicznie optymalny promień zestawu to minimum 1,5m prowadnica ta musi mieć budowę modułową co pozwala na zrealizowanie tego założenia bez ograniczeń logistycznych jakie pojawiają się przy jednolitych elementach. Relatywnie duża średnica prowadnicy w stosunku do wysokości stojaka pozwoliło na uzyskanie trzech bardzo ważnych i niedostępnych w innych konstrukcjach właściwości:

  • Niskie zapotrzebowanie energetyczne silnika elektrycznego przeznaczonego do napędu odpowiedzialnego za pozycjonowanie zestawu w kierunkach wschód - zachód. Możliwe stało się zastosowanie również małego silnika krokowego w celu zwiększenia precyzji ruchu obrotowego. Ruch zestawu podążającego za pozycją słońca oznacza obrót o około 0,25 stopnia na 1 minutę w zależności od pory dnia i roku.
  • Uproszczona konstrukcja przekładni mechanicznych, tym samym mniejsze straty energetyczne napędu. Przy tak dużej średnicy zestawu uzyskuje się znacznie większe momenty obrotowe przez co możliwe jest zastosowanie mniejszej i tańszej przekładni ślimakowej której samohamowności zapewnia stabilność pozycji stojaka również przy wyłączonym zasilaniu silnika.
  • Zwiększona sztywność zestawu wykorzystując własności konstrukcji szkieletowej oraz uzyskanie większych odstępów pomiędzy punktami podporu ramy zasadniczej a tym samym również ramy górnej. Minimalizuje to zagrożenie dla tego typu konstrukcji jakim jest porywisty wiatr towarzyszący nasilającym się anomaliom klimatycznym.
  • Możliwość zamontowania stojaka na konstrukcji dachowej dwuspadowej i płaskiej.
  • Możliwość wyeliminowania drogiego i wymagającego projektowania i zgłoszenia urzędowego fundamentu na rzecz balastu lub wkręcanych kotew gruntowych. Istotnie obniżający koszty proces dla dużych instalacji, kiedy może odbywać się za pomocą zautomatyzowanego sprzętu. Niewielki wpływ na środowisko, ponieważ kotwy mogą zostać zdemontowane za pomocą tej samej maszyny. W przypadku małych instalacji balasty dają możliwość przenoszenia konstrukcji.

Zwiększona sztywność konstrukcji oraz jej szkieletowa budowa umożliwiła również wyeliminowanie słabego punktu konstrukcji wynikającej z niedoskonałości dostępnych na rynku napędów mających za zadanie pochylenie płaszczyzny roboczej. Inżynierowie powszechnie wykorzystują siłowniki liniowe oparte na śrubie trapezowej. Mocowane jak pokazano na przykładowym rysunku;

obciążenia wiatrowe

Ponieważ mocowanie siłownika liniowego na konstrukcji słupowej musi być wykonane w taki sposób aby przemieszczało się ono wraz z obracającą się ramą górną, rozmiar siłownika i jego parametry muszą być znacząco ograniczone. Słabość tego rozwiązania objawia niską odpornością na szarpnięcia falującej płaszczyzny roboczej. Falowania powstają poprzez połączenie dynamicznej siły wiatru oraz ciężaru właściwego konstrukcji. Rozmiar płaszczyzny roboczej podnosi moment obrotowy jaki musi przenieść konstrukcja siłownika liniowego.

odkształcenia płaszczyzny roboczej stojaka jedno i dwukolumnowego wystawionego na działanie wiatru

Zastosowanie dedykowanego napędu suwakowego pozwala na uzyskanie korzystnej sztywności konstrukcji, a dodatkowo w momencie ustawienia płaszczyzny roboczej w pozycji poziomej ( zbliżonej do pozycji równoległej w stosunku do ziemi), podnosi znacznie odporność zestawu na występowania silnych i porywistych wiatrów. Większość sterowników dostępnych na rynku po podłączeniu anemometru pozwala na ustawienie stojaka w domyślnej bezpiecznej pozycji w przypadku wykrycia progowej prędkości wiatru. Domyślna pozycja w rzeczywistych warunkach pracy bardzo często nie jest optymalną ze względu na różne ukształtowanie terenu.

domyślna pozycja bezpieczna płaszczyzny roboczej w rzeczywistych warunkach terenowych

Nasz dedykowany napęd suwakowy pełni również rolę wzmacniającą ramy zasadniczej ponieważ jego prowadnica została zintegrowana z elementami konstrukcji szkieletowej.

stabilny system suwakowy

NOWA ERA

dzięki filozofii Smart Solar Driver.

SMART SOLAR DRIVER

wspiera postęp w rozwoju rynku odnawialnych źródeł energii.

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.

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.

Wizja 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.

Przecieramy drogę do łatwego zbieranie danych do dalszych badań. Pozwalamy na wzajemną korektę działania 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 lub dwu-fazowym lub bez enkodera)
  • 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.