ALTERNATIVE ENERGIE

Solaranlagen-Nachverfolgung

Um die Aufnahme von Sonnenlicht und damit die Energieerzeugung und den Ertrag zu maximieren, müssen Solaranlagen mit Nachverfolgungssystemen ausgestattet werden. Ein Zweiachs-Tracker kann die Energieerzeugung zu Spitzenzeiten früh morgens und spät nachmittags erhöhen und den Ertrag auf diese Weise um bis zu 50 % steigern. Es gibt drei verbreitete Methoden, um ein Solar-Nachverfolgungssystem zu implementieren: zeitgestützte Steuerung, Vergleich der Sonnenlichtstärke und Raum-Zeit-Synchronisierung.

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Die Raum-Zeit-Synchronisierung zeichnet sich durch eine hohe Steuerungspräzision und durch eine hervorragende Anpassungsfähigkeit aus, allerdings macht sie ein kompliziertes Softwaresystem zur Unterstützung der Hardware erforderlich. Welche Steuermethode gewählt wird, sollte daher von den praktischen Anforderungen abhängig gemacht werden.

Bedingt durch die mechanischen Vorrichtungen zum Ändern der Sonnenkollektor-Ausrichtung lassen sich Solar-Nachverfolgungssysteme in Ein- und Zweiachssysteme unterteilen. Einachs-Tracker können den Sonnenstrahlen nur folgen, indem sie auf einer festen horizontalen Achse gedreht werden. Zweiachs-Tracker können dagegen auf zwei Achsen (X und Y) gedreht werden, so dass das Sonnenlicht immer vertikal auf den Sonnenkollektor trifft.

Ein Zweiachs-Nachverfolgungssystem für Solaranlagen setzt sich aus den folgenden Komponenten zusammen: Windmesser, Temperatursensor, fotoelektrische Sensoren, Lichtstärkensensoren, Drehwinkelgeber, Elektronik zu Signalverarbeitung (Komparatoren, Verstärker und ADUs), MCU/DSC, Trennschalter, Motortreiber und Motoren, RS485/CAN, Mensch-Maschine-Schnittstelle (Tastatur und LCD-Anzeige), Energiemanagement und RTC.

Der Windmesser wird verwendet, um die Windgeschwindigkeit zu erfassen. Wenn die Windgeschwindigkeit einen vordefinierten Wert übersteigt, aktiviert das System einen Schutzmechanismus. Der Temperatursensor wird verwendet, um die Außentemperatur zu messen. Fotoelektrische Sensoren überwachen, ob das Sonnenlicht vertikal auf den Sonnenkollektor trifft. Lichtstärkensensoren erkennen Änderungen in der Stärke des Sonnenlichts, damit das System die für die aktuellen Wetterbedingungen oder die aktuelle Jahreszeit angemessene Steuermethode wählen kann. Der MCU/DSC bildet den Kern des Systems und dient zur Verarbeitung der Eingangssignale, zur Implementierung der Steueralgorithmen und zur Erteilung von Steueranweisungen. Schrittmotoren, Gleichstrommotoren und Servomotoren können verwendet werden, um die Sonnenkollektoren so zu verstellen, dass sie immer gerade auf die Sonne zeigen. Die RS485/CAN-Schnittstelle wird für die Kommunikation zwischen den Systemen und anderen Steuerungen verwendet. Die Tastatur und die LCD-Anzeige dienen als Mensch-Maschine-Schnittstelle. Das Energiemanagement und die RTC versorgen das System mit Energie und einer Echtzeituhr.

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Der DSC wird verwendet, um die Eingangssignale von Sensoren zu verarbeiten, Steueralgorithmen zu implementieren und Anweisungen auszugeben.

TMS320F2812PGFA
TMS320F2812PGFA
TEXAS INSTRUMENTS
LPC2148
LPC2148
NXP SEMICONDUCTORS
SM72442
SM72442
NATIONAL SEMICONDUCTOR
LM3S6432-IQC50
LM3S6432-IQC50
TEXAS INSTRUMENTS

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Die fotoelektrischen Sensoren (lichtempfindliche Widerstände oder Fotodioden/-transistoren) überwachen, ob das Sonnenlicht vertikal auf den Sonnenkollektor trifft.

OSD15-5T.
OSD15-5T.
CENTRONIC
N5AC501085
N5AC501085
CHARTLAND

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Lichtstärkensensoren (lichtempfindliche Widerstände oder Fotodioden/-transistoren) erkennen Änderungen in der Stärke des Sonnenlichts.
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Zeichnet die Temperatur auf

TMP100NA/3KG4
TMP100NA/3KG4
TEXAS INSTRUMENTS
LM35CAH
LM35CAH
NATIONAL SEMICONDUCTOR

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Verstärkt die Signale, die von den Lichtstärkensensoren empfangen werden.

AD8622
AD8622
ANALOG DEVICES
MCP6291-3/MS
MCP6291-3/MS
Microchip
SM72501
SM72501
NATIONAL SEMICONDUCTOR
SM73308
SM73308
NATIONAL

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Wandelt analoge in digitale Signale um

MCP3208-BI/SL
MCP3208-BI/SL
MICROCHIP
AD7490BRUZ
AD7490BRUZ
ANALOG DEVICES
aaaaaa
SM73201
NATIONAL

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Empfängt und verstärkt Steueranweisungen vom DSC an den MOSFET.

UCC37324D
UCC37324D
TEXAS INSTRUMENTS
IR2110PBF
IR2110PBF
INTERNATIONAL RECTIFIER
HIP2100IBZ
HIP2100IBZ
INTERSIL

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Kommunikation mit anderen Solar-Nachverfolgungssystemen oder Steuerungen

RS485/CAN-Schnittstelle
PCA82C251T/N3
NXP SEMICONDUCTORS
ISO1050
ISO1050
TEXAS INSTRUMENTS
MCP2551-I/SN
MCP2551-I/SN
MICROCHIP

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Wird verwendet, um die Geschwindigkeit von Motoren zu messen
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Wird verwendet, um die Windgeschwindigkeit zu messen
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Gleichspannungswandler oder LDOs können verwendet werden, um andere Module in Solar-Nachverfolgungssystemen mit Strom zu versorgen.
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Stellt eine Echtzeituhr für das System bereit
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Schritt-, DC- oder Servomotoren können verwendet werden, um Sonnenkollektoren so zu positionieren, dass sie konstant die maximale Lichtstärke aufnehmen.
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Schritt-, DC- oder Servomotoren können verwendet werden, um Sonnenkollektoren so zu positionieren, dass sie konstant die maximale Lichtstärke aufnehmen.
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3884429
MA330020
DSPIC33F
MICROCHIP

Betrieb über Eingangsspannung
1748505
DV330021
DSPIC33F
MICROCHIP

zwischen 0,8 und 5,5 V möglich.
PIC18F26J50 EVK
PIC18F26J50 EVK
Embest
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CircuitCo
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DEVKIT1207
Embest
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