Heliostati in sončni paneli sodijo med najpomembnejše naprave za izkoriščanje sončne energije za obnovljive vire in zmanjševanje ogljičnega odtisa. Čeprav se obe tehnologiji uporabljata v sončnih energetskih sistemih, služita različnim namenom in imata različne značilnosti, ki v določenih pogojih prinašajo različne prednosti. Ta članek obravnava ključne vidike sledenja heliostatom z uporabo industrijskih linearnih aktuatorjev, kot so njihove prednosti, idealne uporabe in pomembne specifikacije, na katere je treba biti pozoren.
Primerjava heliostatov s sončnimi paneli
Heliostati in sončni paneli sta obe tehnologiji, ki se uporabljata v sončnih energetskih sistemih, vendar služita različnim namenom in imata različne značilnosti. Heliostat je naprava, ki uporablja ogledala za sledenje gibanju Sonca ter odbija sončno svetlobo na določeno tarčo, kot je osrednji sprejemnik. Heliostati se pogosto uporabljajo v sistemih koncentrirane sončne energije (CSP), kjer se zbrana sončna svetloba uporablja za proizvodnjo elektrike ali toplote. Ti sistemi so običajno velikih razsežnosti in zahtevajo veliko prostora, najbolje delujejo na območjih, kot so velike puščave. Za uporabo heliostatov je potrebne manj infrastrukture kot za integracijo sončnih panelov na enako velikem območju. Heliostati dosegajo tudi bistveno višje ravni koncentracije kot sončni paneli, kar lahko vodi do višjih temperatur in večje proizvodnje energije.
Sončni paneli neposredno pretvarjajo sončno svetlobo v elektriko s pomočjo polprevodniških materialov in bodo pogosteje uporabljena možnost v stanovanjskih, poslovnih in komunalnih aplikacijah. To zato, ker so sončni paneli dovolj vsestranski za namestitev na strehe, v talno nameščene sisteme ali kompaktno integrirani v gradbene materiale. V primerjavi s heliostati imajo sončni paneli nižjo koncentracijo, a še vedno učinkovito proizvajajo elektriko. Izbira med heliostati in sončnimi paneli je odvisna od konkretne uporabe, razpoložljivega prostora, stroškovnih omejitev in želenega energetskega izplena.
Kako se uporabljajo heliostati
Z neprekinjenim prilagajanjem položaja svojih ogledal heliostati zagotavljajo, da je čez ves dan največja količina sončne svetlobe usmerjena proti osrednjemu sprejemniku. To pomaga maksimirati učinkovitost zajema in izkoriščanja sončne energije iz osrednjega sprejemnika, ki je odgovoren za pretvorbo odbite sončne svetlobe v toplotno energijo ali elektriko, prisotno v:
- sončnem panelu
- sončnem toplotnem zbiralniku
- sončni peči
- sončnem kuhalniku
- sončnem stolpu
Sončne peči
Pogosto uporabljena skupaj s heliostati je sončna peč zaprta grelna struktura, ki uporablja koncentrirano sončno energijo za ustvarjanje toplote. Sestavljena je lahko iz velikih parabolnih ogledal, znanih kot »koncentratorji«, pogosto pa jo najdemo tudi skupaj z naborom heliostatskih ogledal, ki usmerjajo sončno svetlobo na osrednjo točko ali sprejemnik. V pravih pogojih lahko koncentrirana sončna svetloba doseže zelo visoke temperature, preko 3.500 °C. To omogoča uporabo sončne peči za različne aplikacije, kot so:
- ogrevanje tekočin
- taljenje kovin
- proizvodnja pare/parne turbine
- proizvodnja elektrike
Sončni kuhalniki
Sončni kuhalniki so na voljo v različnih izvedbah, med drugim škatlasti, parabolični in panelni kuhalniki. Te zasnove so podobne sončnim pečem, vendar v manjšem merilu, saj uporabljajo sončno svetlobo za:
- vrenje vode
- pasterizacijo pijač
- kuhanje hrane
- segrevanje drugih živil
Ponujajo trajnostno in okolju prijazno alternativo tradicionalnim načinom kuhanja, ki temeljijo na fosilnih gorivih. Kot cenovno dostopne in prenosne rešitve se sončni kuhalniki uporabljajo na območjih z omejenim dostopom do elektrike ali plina, zato so posebej koristni v državah v razvoju.
Pomembne specifikacije aktuatorjev v heliostatih
Vrtenje heliostatov je lahko iz enoosnega ali dvoosnega sistema, ki ga poganjajo aktuatorji ali vrtljivi pogoni – reduktor, ki lahko varno prenaša radialne in aksialne obremenitve ter prenaša navor za vrtenje. Električni linearni aktuatorji se pogosto uporabljajo za sisteme sledenja Soncu pri sončnih panelih in heliostatih. V nekaterih primerih lahko sledilniki Soncu uporabljajo kombinacijo aktuatorjev in vrtljivih pogonov; vendar pa so pomembne specifikacije, ki jih je treba vedno testirati in upoštevati pri teh pogonskih sistemih, njihove:
- Nazivna sila
- Razred zaščite IP
- Možnosti povratne zveze
- Fizične mere
Nazivna sila
Izbira prave sile za električne linearne aktuatorje je ključna za nemoteno delovanje in dolgo življenjsko dobo. Priporočamo, da pred nakupom aktuatorja izračunate potrebno silo za svojo aplikacijo. Sončne aplikacije nimajo visokih zahtev glede hitrosti hoda, vendar pogosto koristijo od visoke nazivne sile. Poleg večje konstrukcijske trpežnosti visoka nazivna sila, ki je tipična za industrijske linearne aktuatorje, bolje zagotavlja, da bo na voljo dovolj navora za premik vaših heliostatov v položaj ob močnih sunkih vetra.
Razred zaščite IP
Ustrezen razred zaščite IP zagotavlja daljšo življenjsko dobo izdelka ob izpostavitvi vodi. Za zunanje aplikacije, kot so heliostati, priporočamo najmanj IP66. V našem naboru aktuatorjev so na voljo razredi zaščite od IP66 za zunanjo uporabo pa vse do IP68M dinamično/IP69K statično za popolno potopitev. Enote z oceno IP66 so primerne za večino zunanjih uporab, saj zdržijo prah in zmeren vdor tekočin. Certifikata UV-žarki in solna megla, kot ju ima naš PA-100 linearni aktuator za sledenje soncu, prav tako prispevata k daljši življenjski dobi enote v puščavah ali na območjih, izpostavljenih soli.
Možnosti povratne zveze
Določeni obstoječi sistemi za heliostate lahko zahtevajo aktuatorje z določeno vrsto povratne zveze, da pravilno delujejo z njihovimi krmilniki. Končna stikala in senzorji povratne zveze položaja so namenjeni preprečevanju prekomernega vrtenja ali poškodb heliostata med delovanjem. To zato, ker je določanje položaja aktuatorja koristno za aplikacije, ki zahtevajo, da več aktuatorjev potuje z enako hitrostjo, shranjuje prednastavljene položaje in/ali zbira podatke o položaju za analizo uporabnika. Pri izbiri aktuatorja je pomembno zagotoviti, da ima ustrezno povratno zvezo za združljivost z vašim sistemom.
Fizične mere
Pred namestitvijo je pomembno preveriti, ali lahko dani prostor sprejme dolžino, širino in višino aktuatorja. Dimenzija H2H (razdalja med luknjama) pri umaknjenem aktuatorju je prva ključna mera pri določanju njegovih fizičnih zahtev. To je razdalja od središča zadnje montažne luknje do središča sprednje montažne luknje. Ključno je zagotoviti, da se ta dimenzija ujema s središčem zadnje montažne luknje vaše aplikacije do središča sprednje montažne luknje. Naši industrijski linearni aktuatorji so na voljo v različnih velikostih, od kompaktnega PA-09 Mini Industrial Actuator do našega največjega PA-100 linearnega aktuatorja za sledenje soncu, odvisno od merila, ki ga potrebujete za vaše heliostate.
Enoosni vs. dvoosni
Enoosni sledilnik heliostatov premika ogledala le v eno smer, običajno od vzhoda proti zahodu, in sledi poti Sonca čez dan. Dvoosni sledilnik heliostatov lahko premika ogledala vodoravno (od vzhoda proti zahodu) in navpično (gor in dol), kar omogoča sledenje položaju Sonca ne le skozi dan, temveč tudi skozi vse leto za večjo skupno učinkovitost. Enoosni sledilniki so enostavnejši in cenejši od dvoosnih, vendar dvoosni skozi vse leto ponujajo večjo učinkovitost.
Izbira med enoosnimi in dvoosnimi sledilniki je praviloma odvisna od dejavnikov, kot so posebne zahteve sončnega energetskega sistema, razpoložljiv prostor, proračun in želeni izhod energije. Enoosni sledilniki so običajno primerni za večino aplikacij in ponujajo dobro ravnovesje med stroški in zmogljivostjo. Dvoosni so praviloma boljši v primerih, ko je ključna največja energijska proizvodnja, kot v napravah za koncentrirano sončno energijo ali visoko učinkovitih fotovoltaičnih sistemih. Končna odločitev med enoosnimi in dvoosnimi sledilniki heliostatov naj temelji na skrbni oceni posebnih zahtev vašega projekta in analizi stroškov in koristi.
POVZETEK
Heliostati lahko ponujajo več prednosti kot čista in obnovljiva energetska rešitev za zmanjšanje našega ogljičnega odtisa. V kombinaciji z industrijskimi linearnimi aktuatorji jih stroškovna učinkovitost, preprostost in visoka zmogljivost proizvodnje energije naredijo za odlične možnosti, ko želite kar najbolje izkoristiti sončno energijo v sistemih velikega obsega.
Progressive Automations kot eden vodilnih dobaviteljev električnih linearnih aktuatorjev ponuja vodilno prilagodljivost, kakovost, podporo in terenske izkušnje, da zadovoljimo vse vaše potrebe. Če imate dodatna vprašanja o naši ponudbi, nas prosimo kontaktirajte! Smo strokovnjaki na svojem področju in želimo zagotoviti, da najdete najboljše rešitve za svojo aplikacijo.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123
