تحقیق سیستم های ردیابی مسیر خورشید در پنل های خورشیدی

سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد M.Sc مهندسی مکاترونیک، عنوان تحقیق بررسی سیستم های ردیابی مسیر خورشید (SOLAR TRACKING)و پتانسیل استفاده از آنها در پنل های خورشیدی

هدف از این تحقیق بررسی اصول کارکرد سیستم های ردیاب خورشیدی و پتانسیل استفاده از آنها در تولید برق خورشیدی است. به این منظور ابتدا با بررسی رفتارهای حرکتی خورشید و زمین و موقعیت های آنها نسبت به هم ، به تشریح اصول کلی الگوریتم ها و روابط هندسی موقعیت خورشید و زمین (بر حسب مکان جغرافیایی، روز، ساعت و زاویه پنل خورشیدی ) پرداخته می شود و با انتخاب یکی از الگوریتم های مطرح ، محاسبه موقعیت زمین و خورشید و تعیین زوایای لازم انجام می گیرد. با استفاده از این الگوریتم موقعیت خورشید برای شهر تهران در روزهای اول بهار، اول پاییز، اول تابستان و اول زمستان محاسبه شده و به صورت نمودار نمایش داده می شود. سپس انواع روش ها و سیستم های ردیابی خورشیدی دسته بندی و معرفی گردیده و توضیحات لازم در این خصوص ارائه می گردد . با انتخاب یکی از روش های مطرح و پیچیده که ترکیبی از الگوریتم های مختلف می باشد ، جزییات بیشتری در مورد طراحی و فرآیند کار آن روش، ارائه خواهد شد. در انتها بررسی اقتصادی کاربرد روش ارائه شده برای شرایط مشخص انجام می گردد.

بررسی روشهای مختلف ردیابی خورشید

همانطور که گفته شد استفاده از سیستم های ردیاب خورشید یکی از عوامل مهم در بهبود عملکرد و افزایش میزان انرژی تولیدی در سیستم های خورشیدی می باشد و تا به امروز هم فعالیت های زیادی در این عرصه صورت گرفته است. روش های مختلف الکترونیکی، کنترلی، کامپیوتری و نجومی در به دست آوردن موقعیت خورشید مطرح گردیده است و مکانیزم های متعددی هم در هدایت و تنظیم استراکچر پنل خورشیدی به سمت پرتوهای خورشید طراحی گردیده است.

با توجه به فعالیت های گسترده ای که در این خصوص و در بخش های مختلف آن صورت گرفته و به منظور تشریح بهتر انواع الگوریتم ها، روش ها و مکانیزم ها، لازم است انواع سیستم های ردیابی را طبقه بندی گردند.

هر سیستم ردیاب خورشیدی را می توان به دو بخش عمده تقسیم کرد که عبارتند از بخش اول سیستم کنترلی و بخش دوم مکانیزم و استراکچر .کلیه امور مربوط به ارسال ، دریافت و پردازش اطلاعات و داده ها ، انجام محاسبات لازم ، تصمیم گیری و صدور دستورات عملیاتی و اموری از این دست در بخش اول هر سیستم ردیاب خورشیدی انجام می گیرد. برپا نگهداشتن پنل های خورشیدی ، اجرای فرامین بخش کنترل در خصوص چرخش پنل ها به میزان مشخص و امور این چنینی بر عهده بخش دوم می باشد. لذا به منظور طبقه بندی سیستم های ردیاب خورشیدی می توان از این دو منظر به انواع سیستم های ردیاب خورشیدی نگاه کرد و آنها را مورد طبقه بندی قرار داد.

از این دو منظر چندین دسته بندی از سیستم های ردیاب ارائه گردیده است که در ادامه به ارائه و تعریف آنها پرداخته می شود. در یک دسته بندی انواع سیستم های ردیاب خورشیدی از نظر الگوریتم کنترلی به دو دسته الگوریتم کنترلی حلقه بسته و حلقه باز تقسیم شده اند[8]. بر این اساس الگوریتم کنترلی حلقه بسته اینگونه است که این سیستم ها بر اساس دریافت فیدبک کنترلی کار می کنند. در این سیستم ها ، سیگنال هایی از سنسورهایی که موقعیت خورشید را تعیین می کنند به یک کنترلر ارسال می گردد و پس از انجام پردازش های لازم خروجی مناسب صادر می گردد. سنسور در این سیستم ها می تواند از انواع سنسورهای نوری مانند LDR ,PHOTO TRANSISTOR , PHOTO DIODE, SOLAR CELL و . . . بوده و یا با ارائه ایده هایی از اثر سایه به اشکال مختلف و یا از pyrheliometer یا گرماسنج خورشیدی استفاده شده باشد. سیستم هایی هم که بر اساس منطق فازی و یا بر اساس شبکه های عصبی طراحی می گردند در این دسته قرار می گیرند . الگوریتم حلقه باز به روش هایی اطلاق می گردد که در آنها ورودی سیستم توسط استفاده از فاکتورها و الگوریتم های خاصی محاسبه شده و بدون استفاده از فیدبک، هدف تعیین می گردد. در این سیستم ها که اغلب بر اساس محاسبات ریاضی و بدون مشاهده خورشید موقعیت آن به دست می آید . فاکتورهایی مانند مشخصات موقعیت جغرافیایی محل نصب دستگاه و زمان بارگذاری دستگاه از نظر روز و ساعت از مهم ترین مواردی است که به عنوان ورودی به این سیستم ها داده می شود. این سیستم ها ساده تر و ارزان تر از انواع حلقه بسته بوده و خروجی پردازش ها به منظور اعمال کنترل مشاهده نمی گردد.

فهرست مطالب تحقیق

چکیده

مقدمه

فصل اول

بررسی اصول کلی روابط هندسی خورشید و زمین

فصل اول : بررسی اصول کلی روابط هندسی خورشید و زمین

تعاریف اولیه

بررسی رفتار حرکتی زمین و خورشید نسبت به هم

بررسی و مقایسه الگوریتم های مطرح در زمینه روابط هندسی زمین و خورشید

تشریح الگوریتم کوپر

فصل دوم

بررسی روشهای مختلف ردیابی خورشید

فصل دوم : بررسی روشهای مختلف ردیابی خورشید

فصل سوم

فصل سوم : تشریح استراتژی ردیابی هیبریدی در ردیابی خورشید

تشریح الگوریتم هیبریدی ردیاب خورشیدی

فصل چهارم

فصل چهارم : بررسی اقتصادی استفاده از سیستم ردیاب خورشیدی

فصل پنجم

نتیجه گیری

پیشنهادات

منابع