Heliostaatit ja aurinkopaneelit ovat merkittävimpiä laitteita, joita käytetään aurinkoenergian hyödyntämiseen uusiutuvaa energiaa varten ja hiilijalanjäljen pienentämiseen. Vaikka molempia teknologioita käytetään aurinkoenergi ajärjestelmissä, ne palvelevat eri tarkoituksia ja niillä on erityispiirteitä, joista on hyötyä eri olosuhteissa. Tässä artikkelissa käsitellään heliostaattien seurantaa teollisilla lineaarisilla toimilaitteilla: niiden hyödyt, ihanteelliset käyttökohteet sekä tärkeät huomioitavat tekniset tiedot.
Heliostaattien ja aurinkopaneelien vertailu
Heliostaatit ja aurinkopaneelit ovat molemmat aurinkoenergi ajärjestelmissä käytettäviä teknologioita, mutta ne palvelevat eri tarkoituksia ja niillä on omat erityispiirteensä. Heliostaatti on laite, joka käyttää peilejä seuraamaan auringon liikettä ja heijastamaan auringonvalon tiettyyn kohteeseen, kuten keskivastaanottimeen. Heliostaatteja käytetään yleisesti keskitetyn aurinkovoiman (CSP) järjestelmissä, joissa keskitettyä auringonvaloa hyödynnetään sähkön tuottamiseen tai lämmöntuotantoon. Nämä järjestelmät ovat tyypillisesti suuria ja vaativat runsaasti tilaa, ja ne toimivat parhaiten esimerkiksi suurilla aavikkoalueilla. Heliostaattien hyödyntäminen vaatii vähemmän infrastruktuuria kuin yhtä laajan alueen kattava aurinkopaneelien integrointi. Heliostaatit saavuttavat myös huomattavasti korkeamman keskitystason kuin aurinkopaneelit, mikä voi johtaa korkeampiin lämpötiloihin ja suurempaan energiantuotantoon.
Aurinkopaneelit muuntavat auringonvalon suoraan sähköksi puolijohdemateriaaleja hyödyntäen, ja ne ovat yleisempi ratkaisu asuin-, liike- ja teollisen mittakaavan sovelluksissa. Tämä johtuu siitä, että aurinkopaneelit ovat monipuolisia: ne voidaan asentaa katoille, maakiinnitteisiin järjestelmiin tai integroida kompaktisti rakennusmateriaaleihin. Verrattuna heliostaatteihin aurinkopaneeleilla on pienempi keskitys, mutta ne tuottavat silti sähköä tehokkaasti. Valinta heliostaattien ja aurinkopaneelien välillä riippuu käyttökohteesta, käytettävissä olevasta tilasta, kustannusrajoitteista ja halutusta energiantuotosta.
Kuinka heliostaatteja käytetään
Säätämällä jatkuvasti peiliensä asentoa heliostaatit varmistavat, että mahdollisimman paljon auringonvaloa suunnataan koko päivän ajan kohti keskivastaanotinta. Tämä maksimoi keskivastaanottimen kautta tapahtuvan aurinkoenergian keruun ja hyödyntämisen tehokkuuden; keskivastaanotin muuntaa heijastetun auringonvalon lämpöenergiaksi tai sähköksi, jota hyödynnetään esimerkiksi:
- aurinkopaneelissa
- aurinkolämpökeräimessä
- aurinkouunissa
- aurinkokeittimessä
- aurinkotornissa
Aurinkouunit
Usein heliostaattien kanssa käytettävä aurinkouuni on suljettu lämmitysratkaisu, joka hyödyntää keskitettyä aurinkoenergiaa tuottaakseen lämpöä. Se voi koostua suurista parabolisista peileistä, joita kutsutaan ”konsentraattoreiksi”, mutta sen yhteydessä voidaan käyttää myös heliostaattipeilirivejä, jotka keskittävät auringonvalon yhteen pisteeseen tai vastaanottimeen. Oikeissa olosuhteissa keskitetty auringonvalo voi saavuttaa hyvin korkeita, yli 3 500 °C:n lämpötiloja. Tämän ansiosta aurinkouunia voidaan käyttää moniin tarkoituksiin, kuten:
- nesteiden lämmittäminen
- metallien sulatus
- höyryn tuottaminen/höyryturbiinit
- sähkön tuottaminen
Aurinkokeittimet
Aurinkokeittimiä on useita malleja, kuten laatikkokeittimet, paraboliset keittimet ja paneelikeittimet. Nämä ratkaisut muistuttavat aurinkouuneja, mutta pienemmässä mittakaavassa: auringonvaloa hyödynnetään muun muassa:
- veden keittämiseen
- juomien pastörointiin
- ruoan kypsentämiseen
- muiden elintarvikkeiden lämmittämiseen
Ne tarjoavat kestävän ja ympäristöystävällisen vaihtoehdon perinteisille, fossiilisiin polttoaineisiin perustu ville kypsennysmenetelmille. Edullisina ja helposti siirrettävinä ratkaisuina aurinkokeittimiä käytetään alueilla, joilla pääsy sähköön tai kaasuun on rajallinen – erityisen hyödyllisiä ne ovat kehittyvissä maissa.
Tärkeät toimilaitteiden tekniset tiedot heliostaateissa
Heliostaattien kääntö voidaan toteuttaa yksi- tai kaksiakselisella järjestelmällä, jota käyttävät toimilaitteet tai kääntölaitteet – vaihteisto, joka kestää turvallisesti radiaali- ja aksiaalikuormitukset ja välittää vääntömomentin kääntöä varten. Sähköisiä lineaarisia toimilaitteita käytetään yleisesti aurinkoseurantajärjestelmissä aurinkopaneeleissa ja heliostaateissa. Joissakin tapauksissa aurinkoseuraimissa voidaan käyttää sekä toimilaitteita että kääntölaitteita; kuitenkin tärkeät tekniset tiedot, jotka on aina testattava ja huomioitava tällaisissa käyttöjärjestelmissä, ovat niiden:
- Voimaluokitus
- IP-luokitus (Ingress Protection)
- Palautevaihtoehdot
- Fyysiset mitat
Voimaluokitus
Sopivan voima vaihtoehdon valinta sähköisille lineaarisille toimilaitteille on ratkaisevaa sujuvan toiminnan ja pitkän käyttöiän varmistamiseksi. Suosittelemme vaadittavan voiman laskemista sovelluksellesi ennen toimilaitteen hankintaa. Aurinkosovelluksissa ei tyypillisesti ole suuria liikenopeusvaatimuksia, mutta niissä voidaan usein hyötyä korkeasta voimaluokituksesta. Korkea voimaluokitus, joka on tyypillinen teollisille lineaarisille toimilaitteille, tuo rakenteellista kestävyyttä ja varmistaa paremmin, että käytettävissä on riittävä vääntömomentti heliostaattien siirtämiseksi paikoilleen myös voimakkaissa tuulenpuuskissa.
IP-suojaus
Riittävä IP-luokitus varmistaa pidemmän käyttöiän altistuessa vedelle. Suosittelemme vähintään IP66-luokitusta ulkokäyttöön, kuten heliostaatteihin. Toimilaitevalikoimastamme löytyy vaihtoehtoja IP66-luokituksesta ulkokäyttöön aina IP68M dynaamiseen/IP69K staattiseen täyteen upotukseen asti. IP66-luokitellut yksiköt sopivat useimpiin ulkokohteisiin, sillä ne kestävät pölyä ja kohtuullista nesteen tunkeutumista. UV-säteily- ja suolaruiskutustestisertifioinnit, kuten tuotteessamme PA-100 Solar Tracker -lineaarinen toimilaite, parantavat myös yksikön kokonaiskestävyyttä aavikoilla tai suolalle altistuvilla alueilla.
Palautevaihtoehdot
Jotkin olemassa olevat heliostaattijärjestelmät saattavat vaatia toimilaitteita tietyntyyppisellä palautteella, jotta ne toimivat oikein ohjainten kanssa. Rajakytkimet ja asentopalauteanturit auttavat estämään ylikäännön tai vaurion heliostaattiin käytön aikana. Toimilaitteen asennon määrittäminen on hyödyllistä sovelluksissa, joissa useiden toimilaitteiden on liikuttava samalla nopeudella, tallennettava esiasetetut asennot ja/tai kerättävä sijaintitietoja käyttäjän analysoitavaksi. Toimilaitetta valittaessa on tärkeää varmistaa, että siinä on sovellukseesi sopiva palautetyyppi yhteensopivuuden takaamiseksi.
Fyysiset mitat
Ennen asennusta on tärkeää varmistaa, että tila riittää toimilaitteen pituudelle, leveydelle ja korkeudelle. Toimilaitteen sisäänvedetty reikä-reikä (H2H) -mitta on ensimmäinen olennainen mitoitus sen fyysisiä vaatimuksia arvioitaessa. Tämä mitta on etäisyys takimmainen kiinnitysreiän keskeltä etummaisen kiinnitysreiän keskelle. On tärkeää varmistaa, että tämä mitta vastaa sovelluksesi takimmainen kiinnitysreiän keskeltä etummaisen kiinnitysreiän keskelle. Teolliset lineaariset toimilaitteemme ovat saatavilla useissa kokoluokissa kompaktista PA-09 Mini Industrial -toimilaitteesta aina suurimpaan PA-100 Solar Tracker -lineaariseen toimilaitteeseen sen mukaan, mitä mittakaavaa heliostaateillesi tarvitset.
Yksiakselinen vs. kaksiakselinen
Yksiakselinen heliostaattiseuraaja liikuttaa peilejä vain yhteen suuntaan, tyypillisesti idästä länteen, seuraten auringon kulkua päivän aikana. Kaksiakselinen heliostaattiseuraaja voi liikuttaa peilejä vaakasuunnassa (idästä länteen) ja pystysuunnassa (ylös ja alas), jolloin peilit voivat seurata auringon sijaintia paitsi päivän mittaan myös koko vuoden ajan, mikä parantaa kokonaishyötysuhdetta. Yksiakseliset seuraajat ovat yksinkertaisempia ja edullisempia kuin kaksiakseliset, mutta kaksiakseliset tarjoavat parempaa tehokkuutta vuoden ympäri.
Valinta yksiakselisen ja kaksiakselisen seuraajan välillä riippuu yleensä tekijöistä, kuten aurinkovoimajärjestelmän erityisvaatimuksista, käytettävissä olevasta tilasta, budjetista ja halutusta energiantuotosta. Yksiakselinen seuraaja sopii tavallisesti useimpiin kohteisiin ja tarjoaa hyvän tasapainon kustannusten ja suorituskyvyn välillä. Kaksiakselinen on tyypillisesti parempi, kun maksimaalinen energiantuotto on kriittistä, kuten keskitetyn aurinkovoiman laitoksissa tai korkean hyötysuhteen aurinkosähköjärjestelmissä. Lopulta päätöksen yksi- ja kaksiakselisten heliostaattiseurajien välillä tulisi perustua projektisi erityisvaatimusten huolelliseen arviointiin ja kustannus–hyöty-analyysiin.
YHTEENVETO
Heliostaatit voivat tarjota useita etuja puhtaana ja uusiutuvana energiaratkaisuna hiilijalanjäljen pienentämiseksi. Yhdistettynä teollisiin lineaarisiin toimilaitteisiin heliostaattien kustannustehokkuus, yksinkertaisuus ja suuri energiantuottokyky tekevät niistä erinomaisia vaihtoehtoja aurinkoenergian maksimoimiseksi suurimittaisissa järjestelmissä.
Yhtenä johtavista sähköisten lineaaristen toimilaitteiden toimittajista Progressive Automations tarjoaa alan johtavaa joustavuutta, laatua, tukea ja kenttäkokemusta kaikkiin tarpeisiisi. Jos sinulla on kysyttävää tarjonnastamme, älä epäröi ottaa meihin yhteyttä! Olemme oman alamme asiantuntijoita ja haluamme varmistaa, että löydät parhaat ratkaisut sovellukseesi.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123
