Introducció
Fonts d’energia
Amb el desenvolupament creixent, sorgeix la necessitat posterior d'energia per a cada part de la vida humana. La principal font d’energia és la natura, que proporciona diverses fonts com els combustibles fòssils. Els recursos naturals es poden classificar en fonts d’energia no renovables i renovables.
S’utilitzen sobretot fonts d’energia no renovables com el carbó, el petroli i el gas natural, però no es poden reposar. A més, factors com l’escalfament global i l’augment continu del combustible generen obstacles a l’ús d’aquestes fonts d’energia.
En endavant, l'única manera és utilitzar fonts d'energia renovables, que es poden reposar i reposar. En són exemples l’energia eòlica, l’energia solar, l’energia tèrmica.
D’aquesta energia solar és la més primària.
Consulteu el projecte en viu de Panell solar de seguiment solar
El Sol com a font d’energia
La fusió nuclear al nucli actiu del sol produeix una temperatura interior de 107K i un flux de radiació interior de distribució espectral desigual. Aquesta radiació interna s’absorbeix a les capes passives externes que s’escalfen fins a uns 5800K. Aquesta radiació genera energia lumínica en forma de fotons que transporten una gran quantitat d’energia i impuls. Aquests fotons es poden desviar o absorbir durant el seu viatge des del sol fins a la terra.
La terra rep una potència de radiació solar d'aproximadament 1,73 * 1014KW. Aquesta potència rebuda contínuament s’integra a una energia total de 5,46 * 1021MJ per any. Per tant, l’energia solar és la font d’energia més rellevant necessària per atendre les creixents demandes de la humanitat.
Hi ha tres maneres diferents de recollir aquesta energia, en funció del tipus de col·lector:
- Els col·lectors de plaques planes són el tipus de col·lector més utilitzat actualment. Són matrius de panells solars disposats en un pla senzill.
- Els col·lectors d'enfocament són essencialment col·lectors plans amb dispositius òptics disposats per maximitzar la radiació que cau al focus del col·lector. Actualment només s’utilitzen en algunes zones disperses. Els forns solars són exemples d’aquest tipus de col·lectors.
- Els col·lectors passius són completament diferents dels altres dos tipus de col·lectors. Els col·lectors passius absorbeixen la radiació i la converteixen en calor de forma natural, sense ser dissenyats i construïts per fer-ho.
Panells solars
D’aquestes plaques planes, s’utilitzen més els col·lectors. Un exemple és un panell solar.
Un panell solar és un cúmul de cèl·lules solars disposades en una matriu. Aquests panells poden acumular una potència d'entre 10 i 300W.
Una cèl·lula solar és un dispositiu semiconductor de dues capes que s’utilitza per absorbir la radiació. Funciona sobre el principi del fotovoltaic, que implica la generació de tensió a través de la llum incident. Quan la llum cau sobre les capes, excita els electrons, fent que saltin d’una capa a una altra, formant una càrrega elèctrica.
Font de la imatge - etap - etap
El típic sistema de recepció d’energia solar consta de les següents parts
- Panell Solar: per obtenir energia.
- Inversor: per convertir la potència de CC rebuda a CA.
- Bateria: per emmagatzemar l'alimentació de CC rebuda.
Muntatge de panells solars
Una de les principals limitacions en l’ús de plaques solars és la forma en què es munten per rebre la màxima energia lumínica del sol.
Els factors que afecten la producció o l’eficiència del panell solar són els següents:
- Direcció: Si la ubicació és a l’hemisferi nord, els panells haurien d’estar orientats cap al nord i la ubicació a l’hemisferi sud, els panells haurien d’estar orientats cap al sud.
- Inclinació o orientació : Els panells solars han de tenir una inclinació igual a la latitud de la seva ubicació. A mesura que canvia la inclinació de la rotació de la terra, cal ajustar els panells solars per obtenir la màxima llum.
- Tipus de superfície : Es prefereix una superfície més àmplia, ja que rep una quantitat màxima de llum solar.
Per fer un muntatge eficient dels panells, de manera que rebin la llum solar adequada, s’utilitzen dispositius anomenats Trackers que orienten els panells cap a la terra.
Hi ha dos tipus de seguidors:
a. Rastrejador passiu :
Els rastrejadors passius utilitzen un sistema pel qual un líquid es mou mentre s’escalfa pel sol i s’utilitza per moure el panell, tornant automàticament a la posició correcta del matí. Consisteix en dos dipòsits de tubs situats als costats del panell solar de manera que, en cas que el panell no estigui alineat amb el sol, el líquid dels dipòsits s’escalfa de manera desigual provocant una diferència de pressió. Aquesta diferència de pressió, al seu torn, fa que el líquid es desplaci cap al tanc amb temperatures baixes. Així, a mesura que el nivell de líquid fluctua entre els dos tancs, el canvi de pes fa que la gravetat giri el rastrejador juntament amb l'orientació del Sol. Són menys costosos i no necessiten electrodomèstics i requereixen menys manteniment. Tanmateix, els mecanismes convencionals de detecció de la llum poden no ser precisos durant els dies ennuvolats i tampoc no són eficients.
b. Rastrejador actiu :
Un rastrejador actiu sol estar format per motors com un servomotor o un Motor pas a pas per girar el tauler. Idealment, la radiació solar impacta contra el panell en angles de 90⁰. El motor manté el panell en aquest angle, per rebre la màxima radiació. El control del motor es pot fer de qualsevol de les dues maneres. Una manera és utilitzar un sistema electrònic per calcular la posició astronòmica del sol en una ubicació concreta i, per tant, fer girar el panell solar en una orientació perpendicular al sol a intervals de temps predeterminats. Un altre control és utilitzar una disposició de sensors per detectar la brillantor al cel i, en conseqüència, fer girar el panell en angle recte amb l’orientació del sol.
Aplicació del mètode anterior
Aplicació de muntatge de panells solars
El motor pas a pas es controla mitjançant microcontrolador 8051 , mitjançant el controlador de relés IC ULN2003A. Consisteix en el panell de baixa potència del seu eix i proporciona una rotació de 0 a 180⁰ rotacions en passos d’interval de 5 segons cadascun. Aquesta rotació del motor pas a pas correspon a la rotació terrestre al voltant del sol, que representa canvis de 180⁰ en la direcció terrestre respecte al sol. El motor pas a pas està programat per proporcionar una rotació de 90⁰ la major part del temps.
