Heliostaty i panele słoneczne należą do najważniejszych urządzeń wykorzystywanych do pozyskiwania energii słonecznej na potrzeby energii odnawialnej oraz ograniczania śladu węglowego. Choć obie technologie stosuje się w systemach energii słonecznej, służą innym celom i mają różne cechy, które w określonych warunkach dają odmienne korzyści. W tym artykule omówimy kluczowe aspekty śledzenia heliostatów z użyciem przemysłowych siłowników liniowych – ich zalety, idealne zastosowania oraz ważne specyfikacje, które należy wziąć pod uwagę.
Porównanie heliostatów z panelami słonecznymi
Heliostaty i panele słoneczne to technologie stosowane w systemach energii słonecznej, ale pełnią różne funkcje i mają odmienne charakterystyki. Heliostat to urządzenie, które wykorzystuje lustra do śledzenia ruchu słońca i odbijania światła na określony cel, np. centralny odbiornik. Heliostaty są powszechnie stosowane w systemach skoncentrowanej energii słonecznej (CSP), gdzie skupione światło słoneczne służy do wytwarzania energii elektrycznej lub ciepła. Systemy te mają zwykle dużą skalę, wymagają znacznej przestrzeni i najlepiej sprawdzają się np. na rozległych terenach pustynnych. W porównaniu z integracją paneli słonecznych na obszarze o podobnej powierzchni, do wykorzystania heliostatów potrzeba mniej infrastruktury. Heliostaty osiągają też znacznie wyższy poziom koncentracji niż panele, co może prowadzić do wyższych temperatur i większej produkcji energii.
Panele słoneczne bezpośrednio przekształcają światło słoneczne w energię elektryczną za pomocą materiałów półprzewodnikowych i są częściej stosowane w instalacjach mieszkaniowych, komercyjnych oraz wielkoskalowych. Wynika to z ich wszechstronności – można je montować na dachach, w instalacjach naziemnych lub kompaktowo integrować z materiałami budowlanymi. W porównaniu z heliostatami panele mają niższy poziom koncentracji, a mimo to efektywnie wytwarzają energię elektryczną. Wybór między heliostatami a panelami zależy od konkretnego zastosowania, dostępnej przestrzeni, ograniczeń kosztowych i pożądanej produkcji energii.
Jak wykorzystuje się heliostaty
Dzięki ciągłemu korygowaniu położenia luster heliostaty kierują maksymalną ilość światła słonecznego na centralny odbiornik przez cały dzień. Pomaga to zmaksymalizować efektywność zbierania i wykorzystania energii słonecznej przez centralny odbiornik, który odpowiada za przekształcenie odbitego światła w energię cieplną lub elektryczną w:
- panelu słonecznym
- kolektorze słonecznym
- piecu słonecznym
- kuchence słonecznej
- wieży słonecznej
Piece słoneczne
Często używany z heliostatami piec słoneczny to zamknięta konstrukcja grzewcza, która do wytwarzania ciepła wykorzystuje skoncentrowaną energię słoneczną. Może składać się z dużych luster parabolicznych zwanych „koncentratorami”, ale występuje też wraz z zespołem luster heliostatu, które ogniskują światło na centralnym punkcie lub odbiorniku. W odpowiednich warunkach skoncentrowane światło może osiągać bardzo wysokie temperatury, powyżej 3 500 °C. Dzięki temu piec słoneczny można wykorzystywać m.in. do:
- podgrzewania cieczy
- topienia metali
- wytwarzania pary/do turbin parowych
- produkcji energii elektrycznej
Kuchenki słoneczne
Kuchenki słoneczne występują w różnych odmianach: pudełkowe, paraboliczne i panelowe. Konstrukcje te są podobne do pieców słonecznych, lecz w mniejszej skali – wykorzystują światło słoneczne do:
- gotowania wody
- pasteryzacji napojów
- przygotowywania posiłków
- podgrzewania innych produktów spożywczych
Oferują zrównoważoną i przyjazną środowisku alternatywę dla tradycyjnych metod gotowania opartych na paliwach kopalnych. Jako rozwiązania przystępne cenowo i przenośne znajdują zastosowanie tam, gdzie dostęp do energii elektrycznej lub gazu jest ograniczony, co jest szczególnie korzystne w krajach rozwijających się.
Kluczowe specyfikacje siłowników w heliostatach
Obrót heliostatów może odbywać się w układzie jednoosiowym lub dwuosiowym, napędzanym przez siłowniki lub napędy obrotowe (slewing drives) – przekładnie, które bezpiecznie przenoszą obciążenia promieniowe i osiowe oraz przekazują moment obrotowy do ruchu obrotowego. Elektryczne siłowniki liniowe są powszechnie stosowane w systemach śledzenia słońca w panelach słonecznych i heliostatach. W niektórych przypadkach trackery słoneczne mogą używać kombinacji siłowników i napędów obrotowych, jednak najważniejsze specyfikacje, które zawsze muszą być testowane i brane pod uwagę dla tych układów napędowych, to ich:
- Siła znamionowa
- Klasa szczelności IP
- Opcje sprzężenia zwrotnego
- Wymiary fizyczne
Siła znamionowa
Dobór odpowiedniej siły dla elektrycznych siłowników liniowych jest kluczowy dla płynnej pracy i długiej żywotności. Zalecamy obliczenie wymaganej siły aplikacji przed zakupem siłownika. Zastosowania solarne zwykle nie wymagają wysokich prędkości przesuwu, ale często zyskują na wyższej sile znamionowej. Oprócz większej wytrzymałości konstrukcyjnej, wysoka siła znamionowa – typowa dla przemysłowych siłowników liniowych – lepiej gwarantuje, że będzie dostępny wystarczający moment obrotowy do ustawienia heliostatów w pozycję nawet przy silnych podmuchach wiatru.
Klasa szczelności IP
Odpowiednia klasa szczelności IP zapewnia dłuższą żywotność produktu podczas ekspozycji na wodę. Do zastosowań zewnętrznych, takich jak heliostaty, rekomendujemy co najmniej IP66. W naszej ofercie znajdziesz siłowniki z klasami IP od IP66 do pracy na zewnątrz aż po IP68M dynamiczny/IP69K statyczny, umożliwiające pełne zanurzenie. Urządzenia w klasie IP66 nadają się do większości zastosowań na zewnątrz, gdyż są odporne na pył i umiarkowane wnikanie cieczy. Posiadanie certyfikatów odporności na promieniowanie UV i test mgły solnej, jak w naszym siłowniku liniowym PA-100 do trackerów solarnych, również wydłuża ogólną trwałość urządzenia na pustyniach lub w obszarach narażonych na sól.
Opcje sprzężenia zwrotnego
Niektóre istniejące systemy heliostatów mogą wymagać siłowników z określonym typem sprzężenia zwrotnego, aby poprawnie współpracować ze sterownikami. Wyłączniki krańcowe i czujniki sprzężenia zwrotnego położenia mają zapobiegać nadmiernemu obrotowi lub uszkodzeniom heliostatu podczas pracy. Określenie położenia siłownika jest przydatne w aplikacjach wymagających, by wiele siłowników poruszało się z tą samą prędkością, zapisywało pozycje wstępne i/lub zbierało dane pozycyjne do analizy przez użytkownika. Wybierając siłownik, upewnij się, że ma odpowiednie sprzężenie zwrotne zgodne z Twoim systemem.
Wymiary fizyczne
Przed montażem ważne jest sprawdzenie, czy dana przestrzeń pomieści długość, szerokość i wysokość siłownika. Wymiar od otworu do otworu przy wsuniętym siłowniku (H2H) to pierwsza kluczowa miara przy określaniu wymagań fizycznych. Jest to odległość od środka tylnego otworu montażowego do środka przedniego otworu montażowego. Koniecznie upewnij się, że wymiar ten odpowiada odległości od środka tylnego otworu montażowego do środka przedniego otworu montażowego w Twojej aplikacji. Nasze przemysłowe siłowniki liniowe występują w różnych rozmiarach – od kompaktowego PA-09 Mini Industrial Actuator po największy siłownik liniowy PA-100 do trackerów solarnych, zależnie od skali potrzebnej dla Twoich heliostatów.
Jednoosiowy vs dwuosiowy
Jednoosiowy tracker heliostatu porusza lustrami tylko w jednym kierunku, zwykle ze wschodu na zachód, podążając za słońcem w ciągu dnia. Dwuosiowy tracker może poruszać lustrami poziomo (wschód–zachód) i pionowo (góra–dół), dzięki czemu lustra śledzą pozycję słońca nie tylko w ciągu dnia, ale i w ciągu roku, zapewniając wyższą ogólną wydajność. Trackery jednoosiowe są prostsze i tańsze niż dwuosiowe, jednak dwuosiowe oferują większą efektywność przez cały rok.
Wybór między trackerem jedno- a dwuosiowym zależy zwykle od wymagań konkretnego systemu energii słonecznej, dostępnej przestrzeni, budżetu i pożądanej produkcji energii. Trackery jednoosiowe są zazwyczaj odpowiednie dla większości zastosowań i oferują dobry kompromis między kosztem a wydajnością. Trackery dwuosiowe sprawdzają się lepiej tam, gdzie maksymalna produkcja energii jest kluczowa, np. w elektrowniach CSP lub wysokoefektywnych systemach fotowoltaicznych. Ostateczna decyzja między trackerem jednoosiowym a dwuosiowym powinna wynikać z uważnej oceny wymagań projektu i analizy kosztów i korzyści.
PODSUMOWANIE
Heliostaty mogą zapewnić wiele korzyści jako czyste i odnawialne rozwiązanie energetyczne, które ogranicza nasz ślad węglowy. W połączeniu z przemysłowymi siłownikami liniowymi opłacalność, prostota i duże możliwości generacji energii sprawiają, że heliostaty są świetną opcją do maksymalnego wykorzystania energii słonecznej w systemach wielkoskalowych.
Jako jeden z czołowych dostawców elektrycznych siłowników liniowych, Progressive Automations oferuje wiodącą w branży elastyczność, jakość, wsparcie i doświadczenie terenowe, aby spełnić wszystkie Twoje potrzeby. Jeśli masz pytania dotyczące naszej oferty, skontaktuj się z nami! Jesteśmy ekspertami w tym, co robimy, i chcemy pomóc Ci znaleźć najlepsze rozwiązania dla Twojej aplikacji.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123
