Gli eliostati e i pannelli solari sono tra i dispositivi più importanti impiegati per sfruttare l'energia solare a fini di energia rinnovabile e per ridurre l'impronta di carbonio. Sebbene entrambe le tecnologie siano utilizzate nei sistemi di energia solare, svolgono funzioni diverse e presentano caratteristiche distintive che offrono vantaggi differenti in determinate condizioni. Questo articolo tratta gli aspetti fondamentali dell'inseguimento degli eliostati mediante attuatori lineari industriali, come i relativi vantaggi, i casi d'uso ideali e le specifiche importanti da considerare.
Confronto tra eliostati e pannelli solari
Eliostati e pannelli solari sono entrambe tecnologie impiegate nei sistemi di energia solare, ma hanno scopi differenti e caratteristiche peculiari. Un eliostato è un dispositivo che utilizza specchi per seguire il movimento del sole e riflettere la luce solare su un bersaglio specifico, come un ricevitore centrale. Gli eliostati sono comunemente utilizzati nei sistemi a concentrazione solare (CSP, Concentrated Solar Power), in cui la luce solare concentrata viene impiegata per generare elettricità o produrre calore. Questi sistemi sono tipicamente su larga scala e richiedono spazi significativi, rendendo al meglio in aree come i grandi deserti. L'impiego degli eliostati richiede meno infrastrutture rispetto all'integrazione di pannelli solari su un'area altrettanto vasta. Gli eliostati raggiungono inoltre livelli di concentrazione molto superiori rispetto ai pannelli, il che può tradursi in temperature ed energia prodotta più elevate.
I pannelli solari convertono direttamente la luce solare in elettricità grazie a materiali semiconduttori e sono l'opzione più comune in applicazioni residenziali, commerciali e su scala utility. Questo perché i pannelli solari sono versatili: possono essere installati su tetti, su strutture a terra o integrati nei materiali edilizi in modo più compatto. Rispetto agli eliostati, i pannelli hanno un livello di concentrazione inferiore, pur riuscendo a generare elettricità in modo efficiente. La scelta tra eliostati e pannelli solari dipende dall'applicazione specifica, dallo spazio disponibile, dai vincoli di costo e dall'energia desiderata in uscita.
Come vengono utilizzati gli eliostati
Regolando continuamente la posizione degli specchi, gli eliostati fanno sì che la massima quantità di luce solare sia diretta verso un ricevitore centrale per tutto il giorno. Questo aiuta a massimizzare l'efficienza di raccolta e utilizzo dell'energia solare dal ricevitore centrale, responsabile della conversione della luce riflessa in energia termica o elettricità presente in:
- pannello solare
- collettore solare termico
- forno solare
- cucina solare
- torre solare
Forni solari
Spesso utilizzato con gli eliostati, un forno solare è una struttura chiusa di riscaldamento che usa l'energia solare concentrata per generare calore. Può essere costituito da grandi specchi parabolici noti come "concentratori", ma può anche essere affiancato da un array di specchi eliostatici che focalizzano la luce solare su un punto o un ricevitore centrale. Nelle giuste condizioni, la luce concentrata può raggiungere temperature molto elevate, oltre 3.500 °C. Ciò consente al forno solare di essere utilizzato per varie applicazioni, come:
- riscaldare fluidi
- fondere metalli
- generare vapore/turbine a vapore
- produrre elettricità
Cucine solari
Le cucine solari esistono in vari modelli, tra cui box cooker, cucine paraboliche e cucine a pannelli. Questi design condividono somiglianze con i forni solari, ma su scala ridotta, utilizzando la luce solare per:
- bollire l'acqua
- pastorizzare bevande
- cuocere gli alimenti
- riscaldare altri alimenti
Offrono un'alternativa sostenibile ed ecologica ai metodi di cottura tradizionali che dipendono dai combustibili fossili. Come soluzioni accessibili e portatili, le cucine solari vengono utilizzate in aree con accesso limitato a elettricità o gas, risultando particolarmente utili nei paesi in via di sviluppo.
Specifiche importanti degli attuatori negli eliostati
La rotazione degli eliostati può essere affidata a sistemi monasse o biassiali, azionati da attuatori o da slew drive – un riduttore che può sostenere in sicurezza carichi radiali e assiali e trasmettere coppia per la rotazione. Gli attuatori lineari elettrici sono comunemente utilizzati nei sistemi di inseguimento solare per pannelli solari ed eliostati. In alcuni casi, gli inseguitori solari possono utilizzare una combinazione di attuatori e slew drive; tuttavia, le specifiche importanti che devono sempre essere testate e considerate per questi sistemi di azionamento sono:
- Classificazione della forza
- Grado di protezione IP
- Opzioni di Feedback
- Dimensioni fisiche
Classificazione della forza
La scelta della giusta opzione di forza per gli attuatori lineari elettrici è fondamentale per garantire un funzionamento fluido e una lunga durata. Consigliamo di calcolare la forza richiesta dalla tua applicazione prima di acquistare un attuatore. Le applicazioni solari non richiedono elevati requisiti di velocità di spostamento, ma spesso traggono vantaggio da una alta classificazione della forza. Oltre a offrire intrinsecamente una maggiore robustezza strutturale, un'elevata classificazione della forza, tipica degli attuatori lineari industriali, garantisce più facilmente che vi sia sufficiente coppia per muovere gli eliostati in posizione in presenza di forti raffiche di vento.
Grado di protezione
Disporre di un adeguato Grado di protezione IP garantisce una maggiore durata del prodotto quando è esposto all'acqua. Consigliamo un Grado di protezione IP di almeno IP66 per applicazioni all'aperto come gli eliostati. La nostra gamma di attuatori offre opzioni con Grado di protezione IP da IP66 per uso esterno fino a IP68M dinamico/IP69K statico per immersione completa. Le unità classificate IP66 sono adatte alla maggior parte degli impieghi all'aperto, in quanto resistono a polvere e a moderate infiltrazioni di liquidi. Avere certificazioni UV Ray e Salt Spray, come nel nostro PA-100 solar tracker linear actuator, favorisce anche la longevità complessiva dell'unità in deserti o aree esposte alla salsedine.
Opzioni di Feedback
Alcuni sistemi preesistenti per eliostati possono richiedere attuatori con un tipo specifico di Feedback per funzionare correttamente con i loro controllori. I Finecorsa e i sensori di Feedback di posizione servono a prevenire la rotazione eccessiva o danni all'eliostato durante il funzionamento. Questo perché determinare la posizione di un attuatore è utile per applicazioni che richiedono che più attuatori si muovano alla stessa Velocità, memorizzino posizioni preimpostate e/o raccolgano informazioni di posizione per analisi da parte dell'utente. Quando si seleziona un attuatore, assicurarsi che disponga di un Feedback adatto è importante per la compatibilità con il tuo sistema.
Dimensioni fisiche
Prima dell'installazione, è importante verificare se uno spazio dato può accogliere la lunghezza, la larghezza e l'altezza di un attuatore. La dimensione foro a foro (H2H) dell'attuatore in retrazione è la prima misura cruciale per determinarne i requisiti fisici. Questa misura è la distanza dal centro del foro di Montaggio posteriore al centro del foro di Montaggio anteriore. È essenziale assicurarsi che questa dimensione corrisponda alla distanza tra il centro del foro di Montaggio posteriore e quello anteriore della tua applicazione. I nostri attuatori lineari industriali sono disponibili in diverse taglie, dal compatto PA-09 Mini Industrial Actuator fino al più grande PA-100 solar tracker linear actuator, a seconda della scala necessaria per i tuoi eliostati.
Asse singolo VS Doppio asse
Un inseguitore eliostatico a singolo asse muove gli specchi in un'unica direzione, tipicamente da est a ovest, seguendo il percorso del sole durante la giornata. Un inseguitore eliostatico a doppio asse può muovere gli specchi orizzontalmente (da est a ovest) e verticalmente (alto e basso), consentendo agli specchi di seguire la posizione del sole non solo durante il giorno ma anche durante l'anno, per una maggiore efficienza complessiva. Gli inseguitori a singolo asse sono più semplici ed economici rispetto a quelli a doppio asse; tuttavia, gli inseguitori a doppio asse offrono una maggiore efficienza lungo tutto l'anno.
La scelta tra inseguitori a singolo asse e a doppio asse dipende in genere da fattori quali i requisiti specifici del sistema di energia solare, lo spazio disponibile, il budget e l'energia desiderata in uscita. Gli inseguitori a singolo asse sono generalmente adatti alla maggior parte delle applicazioni e offrono un buon equilibrio tra costo e prestazioni. Gli inseguitori a doppio asse sono in genere preferibili quando la massima produzione energetica è cruciale, come negli impianti solari a concentrazione o nei sistemi fotovoltaici ad alta efficienza. In definitiva, la decisione tra inseguitori eliostatici a singolo o a doppio asse dovrebbe basarsi su un'attenta valutazione dei requisiti specifici del progetto e su un'analisi costi-benefici.
IN SINTESI
Gli eliostati possono offrire numerosi vantaggi come soluzione pulita e rinnovabile per ridurre la nostra impronta di carbonio. Quando combinati con attuatori lineari industriali, la convenienza, la semplicità e l'elevata capacità di generazione energetica degli eliostati li rendono ottime opzioni per massimizzare l'utilizzo dell'energia solare nei sistemi su larga scala.
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