Industri

Menjejaki matahari: pelacak untuk sistem tenaga suria

Menjejaki matahari: pelacak untuk sistem tenaga suria

Sistem penjejakan solar NEXTracker (Imej: NEXTracker)

Penjejak suria adalah peranti yang mengorientasikan sistem PV, terutamanya pemasangan besar seperti ladang suria, ke arah matahari untuk membolehkannya menangkap lebih banyak tenaga suria daripada yang akan dilakukan tanpa peranti seperti itu. Pada dasarnya, penjejakan adalah untuk meminimumkan sudut kejadian antara cahaya matahari masuk dan susunan panel solar. Panel suria dapat menangkap bahagian cahaya matahari yang meresap, di langit biru yang juga meningkat secara proporsional ketika mendung, serta cahaya matahari langsung dan pelacak suria dapat meningkatkan jumlah tenaga suria yang ditangkap. Secara umum, sistem penjejakan biasanya dapat menangkap 50 persen cahaya matahari tambahan pada musim panas dan 20 persen pada musim sejuk, tetapi ini berbeza mengikut garis lintang.

Walau bagaimanapun, ia lebih penting lagi untuk kilang fotovoltaik pekat (CPV) dan tenaga suria pekat (CSP), di mana mereka menyokong komponen optik sistem ini, yang dirancang untuk menargetkan komponen langsung cahaya matahari. Ini menyumbang 90 peratus tenaga matahari, oleh itu pelacak mesti berorientasi dengan betul. Penjejak ketepatan tinggi boleh mempunyai ketepatan ± 5 darjah, yang bermaksud mereka dapat memberikan lebih dari 99.6 peratus tenaga yang dibawa oleh pancaran cahaya matahari serta 100 peratus cahaya yang menyebar. Walau bagaimanapun, pelacak ini cenderung tidak digunakan oleh sistem PV yang tidak menumpukan perhatian.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penempatan mereka sering didorong oleh penurunan insentif pemerintah yang berterusan seperti tarif masuk premium (FiT). Oleh kerana pembayaran tenaga boleh diperbaharui telah berkurang, maka pemaju projek telah mengimbangi dengan berusaha memaksimumkan output.

Terdapat dua jenis pelacak asas: paksi tunggal dan sumbu dwi dan ini pada gilirannya boleh berbeza dalam bentuknya sehingga sebenarnya terdapat pelbagai jenis pelacak, semuanya dirancang untuk situasi tertentu dan tahap prestasi yang diinginkan.

Pelacak paksi tunggal mengikuti arah matahari dari timur ke barat sedangkan paksi dwi juga boleh condong untuk menjelaskan perbezaan antara sudut matahari pada musim sejuk dan musim panas. Terdapat banyak perdebatan dalam industri mengenai keberkesanan pelacak paksi dua memandangkan peningkatan kerumitan mereka dan perbezaan pengumpulan tahunan yang agak kecil antara kedua-dua jenis pelacak. Satu tinjauan statistik pengeluaran dari Ontario mendapati perbezaannya hanya sekitar 4 peratus secara keseluruhan, dibandingkan dengan peningkatan yang dicapai oleh pelacak paksi tunggal berbanding susunan tetap (24 hingga 32 peratus). Walau bagaimanapun, pelacak dwi paksi dapat mencapai pengeluaran 40 hingga 45 peratus di atas susunan atap tetap dalam keadaan di mana terdapat sedikit pencemaran di atmosfer ('kejelasan tinggi'). Malangnya, kebanyakan wilayah di negara maju mengalami tahap Indeks Kelayakan 0,5 atau lebih buruk.

Penjejak paksi dua di kilang PV Sevilla di Sepanyol (Gambar: afloresm, Flickr)

Pelacak paksi tunggal mendatar mempunyai paksi putaran yang mendatar berbanding dengan tanah. Ini bermaksud bahawa satu-satunya syarat dari segi jarak adalah menjaga paksi putaran selari antara satu sama lain. Beberapa pelacak paksi tunggal mendatar mempunyai modul miring yang dapat membantu menjimatkan ruang sehingga dapat meminimumkan kos keseluruhan projek. Penjejak dengan paksi putaran antara mendatar dan menegak dikenali sebagai pelacak paksi tunggal condong. Mereka biasanya mempunyai muka modul yang berorientasikan selari dengan paksi putaran

Penjejak paksi tunggal menegak cenderung lebih berkesan pada garis lintang tinggi daripada penjejak paksi mendatar. Mereka biasanya mempunyai modul yang miring pada sudut relatif terhadap paksi putaran sehingga menyapu kerucut yang secara simetri berputar di sekitar paksi putaran.

Penjejak paksi dwi-miring (TTDAT) dipasang pada tiang dengan pergerakan timur-barat berputar di sekitar tiang dengan galas berbentuk T atau H yang memungkinkan putaran menegak.

Pelacak paksi dwi-ketinggian Azimuth (AADAT) mempunyai paksi azimuth menegak ke tanah. Mereka menggunakan cincin besar yang dipasang di tanah dengan susunan dipasang pada penggelek. Ini bermaksud bahawa berat susunan diedarkan di bahagian cincin dan bukannya pada tiang yang seterusnya membolehkan mereka menyokong susunan yang jauh lebih besar. Walau bagaimanapun, diameter cincin menentukan jarak dan yang seterusnya dapat mengurangkan ketumpatan susunan.

Penjejak pasif menggunakan cecair gas termampat dengan takat didih rendah untuk menggerakkannya untuk membetulkan ketidakseimbangan. Sistem ini juga menggunakan shader / reflektor yang bertindak balas terhadap cahaya matahari pagi untuk 'membangunkan' panel suria dan memiringkannya ke arah matahari.

Akhirnya ada penjejak kronologi yang mengubah susunan suria ke arah yang berlawanan dengan putaran Bumi.

Penjejak diarahkan di sekitar panel suria melalui sistem motor dan kereta api. Ini dikendalikan oleh pengawal yang bertindak balas terhadap arah perjalanan matahari. Mereka juga menggunakan pemacu slewing (pemacu slewing adalah jenis kotak gear yang dapat menahan beban radial dan paksi) untuk mengatur pergerakannya. Di loji tenaga suria pekat (CSP), pelacak dwi-paksi dikendalikan oleh komputer pusat, menguruskan cermin bergerak yang disebut heliostat yang memantulkan cahaya ke stesen janakuasa pusat.

Pusat Tenaga Suria Generasi Seterusnya DeSoto Florida Power & Light Company di Arcadia Florida, berdasarkan sistem penjejakan SunPowerAE TO (Imej: Usina Fotovoltaica, Flickr)

Terdapat juga perbezaan cara pemasangannya. Contohnya, 'landasan terapung' tidak memerlukan asas konkrit kerana ia hanya duduk di tanah, biasanya di atas kerikil. Ini bermakna mereka boleh dipasang di tapak pelupusan sampah atau lokasi lain, sehingga meningkatkan jumlah laman web di mana ia dapat digunakan.

Penjejakan kebanyakannya sesuai untuk aplikasi solar komersial dan perindustrian yang besar dan kurang sesuai untuk sistem bumbung kediaman. Di mana sistem penjejakan dipasang di atas bumbung kediaman, mereka harus diimbangi dari bumbung untuk memungkinkan pergerakan panel. Ini seterusnya meningkatkan beban angin dan memerlukan sistem rak yang mahal. Terdapat juga pertimbangan estetik yang mungkin relevan. Walaupun di laman web berskala besar, pelacak memerlukan penggunaan kawasan yang lebih besar daripada sistem tetap kerana pergerakan panel dapat membuat bayang-bayang pada panel lain jika jaraknya tidak sesuai. Walau bagaimanapun, faedah gabungan pengesanan suria, kecekapan sel suria yang ditingkatkan dan kemajuan inovatif seperti filem nipis tidak diragukan lagi mempunyai kesan menggerakkan tenaga suria lebih dekat ke keseimbangan grid dengan bahan bakar fosil, ada yang mengatakan dalam beberapa tahun.

Masalah utama dengan pelacak ialah mereka meningkatkan kos. Oleh itu, jika sistem penjejakan menambahkan 25 persen pada kos projek dan juga meningkatkan output sebanyak 25 persen, dapat dikatakan bahwa tahap prestasi yang sama dapat dicapai hanya dengan meningkatkan ukuran sistem. Ini juga menghilangkan penyelenggaraan tambahan yang diperlukan untuk sistem penjejakan. Oleh kerana kos untuk solar terus turun, keberkesanan kos pemasangan sistem pengesanan dapat menurun. Masalah lain adalah bahawa motor sistem penjejakan harus dikendalikan secara berterusan, di mana sistem yang lebih inovatif datang mengekalkan kelebihan yang tajam. Ini diakui secara meluas dalam industri. Sebagai contoh, Scott Dailey, pengurus projek pelacak di First Solar, bercakap dengan Renewable Energy World pada tahun 2013, berpendapat bahawa pelacak dwi paksi hanya benar-benar digunakan di pasar dengan tarif feed-in (FiT) yang tinggi, kerana peningkatan pendapatan yang diperoleh dengan memaksimumkan output cenderung mengimbangi pengeluaran operasi & penyelenggaraan yang lebih tinggi.

Ketika pertama kali diperkenalkan ke pasar, sistem pelacakan biasanya cukup besar dan tidak dapat diandalkan. Sebilangan besar pelacak yang dipasang di Eropah semasa boom Feed-in Tariff (FiT) mengalami masalah kebolehpercayaan utama, kadang-kadang dengan kejadian kegagalan berulang. Menurut M J Shaio, penganalisis kanan di GTM Research, sehingga beberapa tahun yang lalu, adalah perkara umum bahawa satu-satunya pembangun yang ingin memasang pelacak adalah mereka yang bersedia menerima risiko yang lebih banyak.

Walau bagaimanapun, pelacak baru-baru ini menjadi lebih inovatif. Contohnya menggunakan GPS untuk menyesuaikan diri secara automatik. Syarikat seperti NEXTracker memasukkan sistem kawalan ke dalam pelacaknya yang memantau sudut setiap baris panel suria secara real time dan melaporkan kembali ketepatan pengesanan untuk memastikan panel menghadap terus ke bawah sinar matahari sepanjang masa. Produk NX Horizon syarikat adalah pelacak berkuasa sendiri (SPT) yang mempunyai motor serba lengkap, yang membolehkannya digunakan pada setiap baris panel yang seterusnya menghilangkan pendawaian dan parit serta menjimatkan tenaga.

Malangnya, sistem penjejakan inovatif lain, QBotix, gagal membuatnya ke pasaran. QBotix terdiri daripada 200 pelacak dengan robot, dengan idea bahawa setiap robot akan melakukan perjalanan ke setiap pelacak pada monorel yang mempunyai titik pengisian untuk robot yang ada di dalamnya. Monorel juga membawa pendawaian untuk keseluruhan sistem sehingga menghilangkan keperluan parit. Robot akan menyesuaikan pelacak secara berasingan setiap 40 minit sepanjang hari dan juga mengumpulkan data prestasi dan kebolehpercayaan yang dapat mereka gunakan untuk mengoptimumkan pelacak. Kedengarannya cukup mengagumkan, kecuali syarikat itu hancur pada Ogos tahun lalu.

Walaupun begitu, perkembangan inovatif dalam pengesanan suria menjadikannya lebih menarik, terutama di kawasan dengan radiasi suria yang tinggi. Kos penyelenggaraan juga mulai menurun seiring dengan peningkatan teknologi. Lebih banyak projek kini menggunakan pelacak dan pasaran sedang berkembang. Sebenarnya, ramalan semasa menunjukkan pasaran pengesanan bernilai $ 6 bilion menjelang 2020. Itu cukup mengagumkan.


Tonton videonya: Cara merangkai panel box inverter pure sine wave ke aki dan panel Surya (Januari 2022).