Helióstatos e painéis solares estão entre os dispositivos mais notáveis no aproveitamento da energia solar para fontes renováveis e na redução da pegada de carbono. Embora ambas as tecnologias sejam usadas em sistemas de energia solar, elas têm finalidades diferentes e características distintas que oferecem benefícios variados em determinadas condições. Este artigo abordará os aspectos importantes do rastreamento de helióstatos com o uso de atuadores lineares industriais, como seus benefícios, casos de uso ideais e especificações importantes a considerar.
Comparando helióstatos e painéis solares
Helióstatos e painéis solares são tecnologias usadas em sistemas de energia solar, mas têm finalidades diferentes e características distintas. Um helióstato é um dispositivo que utiliza espelhos para rastrear o movimento do sol e refletir a luz solar para um alvo específico, como um receptor central. Os helióstatos são comumente usados em sistemas de energia solar concentrada (CSP), onde a luz solar concentrada é utilizada para gerar eletricidade ou produzir calor. Esses sistemas costumam ser de grande porte e requerem uma quantidade significativa de espaço, tendo melhor desempenho em áreas como grandes desertos. A utilização de helióstatos exige menos infraestrutura do que a integração de painéis solares em uma área igualmente grande. Os helióstatos também atingem níveis de concentração muito mais altos do que os painéis solares, o que pode levar a temperaturas e produção de energia superiores.
Os painéis solares convertem diretamente a luz do sol em eletricidade por meio de materiais semicondutores e são a opção mais utilizada em aplicações residenciais, comerciais e em escala de concessionária. Isso ocorre porque os painéis solares têm a versatilidade de serem instalados em telhados, sistemas montados no solo ou integrados aos materiais de construção de forma mais compacta. Em comparação aos helióstatos, os painéis solares têm menor concentração e, mesmo assim, conseguem gerar eletricidade de forma eficiente. A escolha entre helióstatos e painéis solares depende da aplicação específica, do espaço disponível, das limitações de custo e da produção de energia desejada.
Como os helióstatos são utilizados
Ajustando continuamente a posição de seus espelhos, os helióstatos garantem que a quantidade máxima de luz solar seja direcionada a um receptor central ao longo do dia. Isso ajuda a maximizar a eficiência de coleta e utilização da energia solar do receptor central, que é responsável por converter a luz solar refletida em energia térmica ou eletricidade presente em:
- painel solar
- coletor solar térmico
- forno solar
- fogão solar
- torre solar
Fornos solares
Muitas vezes usados com helióstatos, os fornos solares são estruturas fechadas de aquecimento que utilizam energia solar concentrada para gerar calor. Eles podem consistir em grandes espelhos parabólicos, conhecidos como “concentradores”, mas também podem ser encontrados juntamente com uma matriz de espelhos de helióstatos que focam a luz solar em um ponto central ou receptor. Nas condições certas, a luz solar concentrada pode atingir temperaturas muito altas, acima de 3.500 °C. Isso permite que o forno solar seja usado em várias aplicações, como:
- aquecer fluidos
- fundir metais
- gerar vapor/turbinas a vapor
- produzir eletricidade
Fogões solares
Os fogões solares existem em vários designs, incluindo fogões de caixa, parabólicos e de painel. Esses designs têm semelhanças com os fornos solares, porém em menor escala, utilizando a luz do sol para:
- ferver água
- pasteurizar bebidas
- cozinhar alimentos
- aquecer outros alimentos
Eles oferecem uma alternativa sustentável e ambientalmente amigável aos métodos tradicionais de cozimento que dependem de combustíveis fósseis. Como soluções acessíveis e portáteis, os fogões solares são usados em áreas onde o acesso à eletricidade ou ao gás é limitado, sendo particularmente benéficos em países em desenvolvimento.
Especificações importantes de Atuadores em helióstatos
A rotação dos helióstatos pode ser feita por um sistema de eixo único ou de dois eixos acionado por atuadores ou por unidades de giro - uma caixa de engrenagens que pode suportar com segurança cargas radiais e axiais, além de transmitir torque para a rotação. Atuadores lineares elétricos são comumente usados em sistemas de rastreamento solar em painéis solares e helióstatos. Em alguns casos, rastreadores solares podem utilizar uma combinação de atuadores e unidades de giro; no entanto, as especificações importantes que sempre precisam ser testadas e consideradas para esses sistemas de acionamento são:
- Classificação de força
- Grau de proteção IP (classificação IP)
- Opções de Feedback
- Dimensões físicas
Classificação de força
Selecionar a opção de força correta para atuadores lineares elétricos é crucial para garantir operação suave e longa vida útil. Recomendamos calcular a força necessária da sua aplicação antes de comprar um atuador. As aplicações solares não têm requisitos de alta Velocidade de deslocamento, mas frequentemente se beneficiam de uma alta classificação de força. Além de oferecer durabilidade estrutural extra, uma alta classificação de força, tipicamente encontrada em atuadores lineares industriais, garante melhor que haverá torque suficiente para mover seus helióstatos para a posição correta em caso de rajadas fortes de vento.
Grau de proteção IP
Ter um Grau de proteção IP suficiente garante uma vida útil mais longa do produto quando exposto à água. Recomendamos um grau IP de, no mínimo, IP66 para aplicações externas, como em helióstatos. Nossa linha de atuadores tem opções com graus IP disponíveis desde IP66 para uso externo até IP68M dinâmico/IP69K estático para imersão total. Unidades classificadas em IP66 são adequadas para a maioria dos usos ao ar livre, pois suportam poeira e entrada moderada de líquidos. Ter certificações de raios UV e de névoa salina, como as encontradas no nosso atuador linear com seguidor solar PA-100, também beneficia a longevidade geral da unidade em desertos ou áreas expostas ao sal.
Opções de Feedback
Certos sistemas preexistentes para helióstatos podem exigir atuadores com um tipo específico de Feedback para funcionarem corretamente com seus controladores. Interruptores de Fim de curso e sensores de Feedback de posição ajudam a evitar excesso de rotação ou danos ao helióstato durante a operação. Isso porque determinar a posição de um atuador é útil em aplicações que exigem que vários atuadores se desloquem à mesma Velocidade, armazenem posições predefinidas e/ou coletem informações posicionais para análise do usuário. Ao selecionar um atuador, garantir que ele tenha o Feedback adequado é importante para a compatibilidade com o seu sistema.
Dimensões físicas
Antes da instalação, é importante verificar se um determinado espaço pode acomodar o comprimento, a largura e a altura de um atuador. A dimensão de orifício a orifício (H2H) retraída de um atuador é a primeira medida crucial ao determinar seus requisitos físicos. Essa medida é a distância do centro do orifício de montagem traseiro ao centro do orifício de montagem frontal. É essencial garantir que essa dimensão se alinhe do centro do orifício de montagem traseiro da sua aplicação ao centro do orifício de montagem frontal. Nossos atuadores lineares industriais estão disponíveis em diversos tamanhos, desde o compacto Mini Atuador Industrial PA-09 até o nosso maior atuador linear com seguidor solar PA-100, dependendo da escala de que você precisa para seus helióstatos.
Eixo único vs. eixo duplo
Um rastreador de helióstato de eixo único move os espelhos em apenas uma direção, normalmente de leste a oeste, seguindo o caminho do sol ao longo do dia. Um rastreador de helióstato de dois eixos pode mover os espelhos horizontalmente (de leste a oeste) e verticalmente (para cima e para baixo), permitindo que os espelhos acompanhem a posição do sol não apenas ao longo do dia, mas também ao longo do ano, para maior eficiência geral. Rastreadores de eixo único são mais simples e menos caros do que os de dois eixos; no entanto, os de dois eixos oferecem maior eficiência ao longo do ano.
A escolha entre rastreadores de eixo único e de dois eixos geralmente depende de fatores como requisitos específicos do sistema de energia solar, espaço disponível, orçamento e produção de energia desejada. Rastreadores de eixo único costumam ser adequados para a maioria das aplicações e oferecem um bom equilíbrio entre custo e desempenho. Rastreadores de dois eixos geralmente são melhores em situações nas quais a produção máxima de energia é crucial, como em usinas de energia solar concentrada ou sistemas fotovoltaicos de alta eficiência. Em última análise, a decisão entre rastreadores de helióstatos de eixo único e de dois eixos deve se basear em uma avaliação cuidadosa dos requisitos específicos do seu projeto e em uma análise de custo-benefício.
EM RESUMO
Helióstatos podem oferecer diversos benefícios como solução de energia limpa e renovável para reduzir nossa pegada de carbono. Quando combinados com atuadores lineares industriais, a relação custo-benefício, a simplicidade e a alta capacidade de geração de energia dos helióstatos fazem deles ótimas opções para maximizar o uso da energia solar em sistemas de grande escala.
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