СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ СОЛНЕЧНОГО ТРЕКЕРА НА БАЗЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА ARM 7 - Студенческий научный форум

IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Личный портфель

СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ СОЛНЕЧНОГО ТРЕКЕРА НА БАЗЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА ARM 7

Мамаджанов Т.Д. 1
1Тобольский индустриальный институт филиал ТИУ
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Сегодня все большее внимание уделяется альтернативной энергетике в связи с исчерпаемостью традиционных источников энергии (нефть, газ, уголь, торф). Солнечная энергетика - достаточно молодая отрасль, но имеющая ряд существенных преимуществ: возобновляемость, доступность, экологичность, безопасность. Сегодня первое место по использованию солнечной энергии занимает Германия, что говорит о возможности ее использовании и в России [1].

В ходе исследования мы обосновали возможность использования солнечных батарей в климатических условиях Западной Сибири [2]:

  1. По технической документации температурный диапазон эксплуатации солнечных батарей составляет от -50 до +90оС. Как показывают метеоданные самая низкая температура за последние 15 лет в нашей местности наблюдалась в 2006 г. - -43о. Самая высокая - +36о (2004 г.).

  2. Наибольшее количество энергии вырабатывается солнечными батареями в ясные дни. Было выяснено, что неэффективная эксплуатация солнечных батарей составляет всего 9 дней – это 0,02%.

  3. Поверхность солнечных батареи способна противостоять граду до 25 мм. при скорости 23 м/с. Осадков с такой мощностью у нас не зафиксировано.

Таким образом, климатические данные позволяют использовать солнечные батареи в условиях Западной Сибири.

Как известно (1-ый закон фотоэффекта Столетова), количество вырабатываемой электроэнергии солнечными батареями напрямую зависит от плотности светового потока. Следовательно, для эффективной работы солнечной батареи она должна располагаться перпендикулярно направлению движения светового потока. Суть данной проблемы заключается в том, что зимой и летом угол наклона солнечных батарей должен быть различным, так как в зимнее время в нашем регионе солнце над линией горизонта поднимается значительно ниже, чем в летнее. Кроме того, движение солнца летом от точки восхода на горизонте до точки заката составляет почти 270о , в то время как зимой – чуть более 100о . Следовательно, для эффективной работы в конструкцию солнечной батареи должен быть включен трекер, позволяющий устанавливать ее перпендикулярно световому потоку. Позиционирование батареи должно определяться не только азимутом солнца на небосводе, но и соответствовать высоте его положения над линией горизонта. Управление поворотным механизмом должно осуществляться автоматически.

Исходя из результатов исследования, нами были сформулированы следующие технические требования к конструкции. Она должна иметь: солнечную батарею;солнечный трекер (Solar tracker) – поворотный механизм, предназначенный для отслеживания положения солнца и ориентирования несущей конструкции таким образом, чтобы получить максимальный КПД от солнечных батарей; контроллер, который по нескольким датчикам определяет оптимальное положение для солнечной батареи и подает сигнал на солнечный трекер, по наступлению темного времени суток автоматически активирует систему освещения, с наступлением светлого времени суток, освещение автоматически отключается и система переходит в режим генерации и накопления электроэнергии; аккумуляторная батарея; светодиодный светильник.

В ходе исследования была сконструирована полнофункциональная модель солнечного трекера на основе микроконтроллера ARM 7, 4-х датчиков освещенности, солнечной батареи, мультиметра, и двух сервомоторов. Система автоматического управления была разработана в упрощенной среде потокового программирования LabVIEW [3].

Так же был выполнен сравнительный экономический расчет эффективности использования для уличного освещения светильников на основе ламп ДНаТ-250 и автономного освещения с трекером. Результаты показали значительное преимущество в долгосрочной перспективе использования предлагаемого нами варианта.

Литература:

  1. Солнечная энергетика России: перспективы и проблемы развития; URL: https://gisee.ru/articles/solar-energy/24510/ (дата обращения 20.09.2016)

  2. Климат: Тюменская область; URL: https://ru.climate-data.org/region/730/ (дата обращения 18.09.2016)

  3. Буслова Н.С., Ечмаева Г.А., Клименко Е.В. НИР бакалавров педвуза в области информатики: от идеи к итогам (учебно-методическое пособие). // Международный журнал экспериментального образования. 2014. - № 3-2. - С. 123.

Просмотров работы: 260