Heliostaty a solárne panely patria medzi najvýznamnejšie zariadenia využívané pri získavaní solárnej energie pre obnoviteľné zdroje a znižovaní uhlíkovej stopy. Hoci sa obe technológie používajú v solárnych energetických systémoch, slúžia rôznym účelom a majú odlišné vlastnosti, ktoré v určitých podmienkach prinášajú rôzne výhody. Tento článok sa venuje dôležitým aspektom sledovania heliostatov pomocou priemyselných lineárnych aktuátorov – ich prínosom, ideálnym použitím a kľúčovým špecifikáciám, na ktoré sa treba zamerať.
Porovnanie heliostatov a solárnych panelov
Heliostaty a solárne panely sú obe technológie používané v solárnych energetických systémoch, no slúžia rôznym účelom a majú odlišné vlastnosti. Heliostat je zariadenie, ktoré využíva zrkadlá na sledovanie pohybu slnka a odráža slnečné svetlo na konkrétny cieľ, napríklad na centrálny prijímač. Heliostaty sa bežne používajú v systémoch koncentrovanej solárnej energie (CSP), kde sa koncentrované slnečné žiarenie využíva na výrobu elektriny alebo tepla. Tieto systémy sú zvyčajne veľkorozmerné a vyžadujú značný priestor, pričom najlepšie fungujú v oblastiach, ako sú rozsiahle púšte. Na využitie heliostatov je potrebnej menej infraštruktúry než pri integrácii solárnych panelov na rovnako veľkej ploche. Heliostaty tiež dosahujú podstatne vyššie úrovne koncentrácie než solárne panely, čo môže viesť k vyšším teplotám a väčšej produkcii energie.
Solárne panely priamo premieňajú slnečné žiarenie na elektrickú energiu pomocou polovodičových materiálov a sú bežnejšou voľbou v rezidenčných, komerčných aj veľkých aplikáciách. Je to preto, že solárne panely možno všestranne inštalovať na strechy, do pozemných systémov alebo kompaktne integrovať do stavebných materiálov. V porovnaní s heliostatmi majú solárne panely nižšiu koncentráciu, no stále dokážu efektívne vyrábať elektrinu. Voľba medzi heliostatmi a solárnymi panelmi závisí od konkrétnej aplikácie, dostupného priestoru, rozpočtových obmedzení a požadovaného energetického výstupu.
Ako sa heliostaty používajú
Priebežným nastavovaním polohy svojich zrkadiel heliostaty zabezpečujú, aby bolo počas celého dňa čo najviac slnečného žiarenia smerované na centrálny prijímač. To pomáha maximalizovať účinnosť zberu a využitia solárnej energie z centrálneho prijímača, ktorý zodpovedá za premenu odrazeného slnečného svetla na teplo alebo elektrinu v rámci:
- solárny panel
- solárny termický kolektor
- solárna pec
- solárny varič
- solárna veža
Solárne pece
Často používaná spolu s heliostatmi, solárna pec je uzavretá ohrievacia konštrukcia využívajúca koncentrovanú solárnu energiu na generovanie tepla. Môže pozostávať z veľkých parabolických zrkadiel, známych ako „koncentrátory“, ale možno ju nájsť aj spolu s poľom heliostatových zrkadiel, ktoré sústreďujú slnečné svetlo na centrálny bod alebo prijímač. Za vhodných podmienok môže koncentrované slnečné svetlo dosiahnuť veľmi vysoké teploty, viac než 3 500 °C. To umožňuje používať solárnu pec na rôzne aplikácie, ako napríklad:
- ohrievanie kvapalín
- tavenie kovov
- generovanie pary/parné turbíny
- výroba elektriny
Solárne variče
Solárne variče existujú v rôznych konštrukciách, vrátane boxových, parabolických a panelových varičov. Tieto riešenia sú podobné solárnym peciam, no v menšej mierke – využívajú slnečné svetlo na:
- varenie vody
- pasterizáciu nápojov
- varenie jedla
- ohrievanie ďalších potravín
Predstavujú udržateľnú a ekologickú alternatívu k tradičným metódam varenia závislým od fosílnych palív. Ako cenovo dostupné a prenosné riešenia sa používajú v oblastiach s obmedzeným prístupom k elektrine alebo plynu, čo je obzvlášť prínosné v rozvojových krajinách.
Dôležité špecifikácie aktuátorov v heliostatoch
Rotáciu heliostatov môže zabezpečovať jednoosový alebo dvojosový systém poháňaný aktuátormi alebo otočnými pohonmi – prevodovkami, ktoré bezpečne udržia radiálne a axiálne zaťaženia a prenášajú krútiaci moment pre rotáciu. Elektrické lineárne aktuátory sa bežne používajú pre systémy sledovania slnka pri solárnych paneloch a heliostatoch. V niektorých prípadoch môžu solárne trackery využívať kombináciu aktuátorov a otočných pohonov; kľúčové špecifikácie, ktoré je vždy potrebné otestovať a zohľadniť pri týchto pohonoch, sú ich:
- Menovitá sila
- Krytie IP (IP rating)
- Možnosti spätnej väzby
- Fyzické rozmery
Menovitá sila
Výber správnej sily pre elektrické lineárne aktuátory je kľúčový pre plynulú prevádzku a dlhú životnosť. Odporúčame vypočítať požadovanú silu vašej aplikácie ešte pred kúpou aktuátora. Solárne aplikácie nemajú vysoké požiadavky na rýchlosť zdvihu, no často profitujú z vyššej menovitej sily. Okrem vyššej konštrukčnej odolnosti vyššia sila, typická pre priemyselné lineárne aktuátory, lepšie zaručuje dostatočný krútiaci moment na uvedenie heliostatov do polohy aj pri silných nárazoch vetra.
Krytie IP
Primerané krytie IP zaisťuje dlhšiu životnosť produktu pri vystavení vode. Pre vonkajšie aplikácie, ako sú heliostaty, odporúčame minimálne IP66. Naše portfólio aktuátorov ponúka možnosti s krytím IP66 pre vonkajšie použitie až po IP68M dynamicky/IP69K staticky pre úplné ponorenie. Jednotky s krytím IP66 sú vhodné pre väčšinu exteriérových použití, keďže odolajú prachu a strednému vnikaniu kvapalín. Certifikácie UV žiarenia a soľnej hmly, ako pri našom PA-100 lineárnom aktuátore pre solárny tracker, tiež zvyšujú celkovú životnosť jednotky v púštiach alebo oblastiach vystavených soli.
Možnosti spätnej väzby
Niektoré existujúce systémy pre heliostaty môžu vyžadovať aktuátory s konkrétnym typom spätnej väzby, aby správne spolupracovali s ich riadiacimi jednotkami. Koncové spínače a senzory polohovej spätnej väzby pomáhajú predchádzať nadmernej rotácii alebo poškodeniu heliostatu počas prevádzky. Je to preto, že určenie polohy aktuátora je užitočné pre aplikácie, ktoré vyžadujú, aby viaceré aktuátory išli rovnakou rýchlosťou, ukladali predvolené polohy a/alebo zbierali polohové informácie na analýzu používateľom. Pri výbere aktuátora je dôležité zabezpečiť, aby mal vhodnú spätnú väzbu pre kompatibilitu s vaším systémom.
Fyzické rozmery
Pred inštaláciou je dôležité overiť, či daný priestor pojme dĺžku, šírku a výšku aktuátora. Rozmer otvor–otvor (H2H) aktuátora v zasunutej polohe je prvým kľúčovým údajom pri určovaní jeho fyzických požiadaviek. Ide o vzdialenosť od stredu zadného montážneho otvoru po stred predného montážneho otvoru. Je nevyhnutné, aby tento rozmer zodpovedal vzdialenosti od stredu zadného montážneho otvoru vašej aplikácie po stred predného montážneho otvoru. Naše priemyselné lineárne aktuátory sú dostupné v rôznych veľkostiach – od kompaktného PA-09 Mini Industrial Actuator až po náš najväčší PA-100 lineárny aktuátor pre solárny tracker – podľa mierky, ktorú pre svoje heliostaty potrebujete.
Jednoosové vs. dvojosové
Jednoosový heliostatický tracker pohybuje zrkadlami len jedným smerom, zvyčajne z východu na západ, a počas dňa sleduje dráhu slnka. Dvojosový heliostatický tracker dokáže pohybovať zrkadlami horizontálne (východ–západ) aj vertikálne (hore–dole), čo umožňuje sledovať polohu slnka nielen počas dňa, ale aj počas celého roka pre vyššiu celkovú účinnosť. Jednoosové trackery sú jednoduchšie a lacnejšie než dvojosové, avšak dvojosové ponúkajú počas roka vyššiu účinnosť.
Voľba medzi jednoosovými a dvojosovými trackermi vo všeobecnosti závisí od faktorov, ako sú konkrétne požiadavky solárneho systému, dostupný priestor, rozpočet a požadovaný energetický výstup. Jednoosové trackery sú spravidla vhodné pre väčšinu aplikácií a ponúkajú dobrý pomer ceny a výkonu. Dvojosové trackery sú zvyčajne lepšie v situáciách, kde je kľúčový maximálny energetický výstup, napríklad v elektrárňach s koncentrovanou solárnou energiou alebo vo vysoko účinných fotovoltických systémoch. Konečné rozhodnutie medzi jednoosovými a dvojosovými heliostatickými trackermi by malo vychádzať zo starostlivého vyhodnotenia špecifických požiadaviek vášho projektu a analýzy prínosov a nákladov.
ZHRNUTIE
Heliostaty môžu priniesť viacero výhod ako čisté a obnoviteľné riešenie na zníženie našej uhlíkovej stopy. V kombinácii s priemyselnými lineárnymi aktuátormi robia nákladová efektívnosť, jednoduchosť a vysoké schopnosti výroby energie z heliostatov zaujímavé možnosti na maximalizáciu využitia solárnej energie vo veľkorozmerných systémoch.
Ako jeden z popredných dodávateľov elektrických lineárnych aktuátorov ponúka Progressive Automations špičkovú flexibilitu, kvalitu, podporu a skúsenosti z terénu, aby splnil všetky vaše potreby. Ak máte ďalšie otázky k tomu, čo ponúkame, neváhajte nás kontaktovať! Sme odborníci v tom, čo robíme, a chceme, aby ste našli najlepšie riešenia pre svoju aplikáciu.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123
