Sistem Tenaga Suria Penjejakan Matahari

Pengenalan

Sumber tenaga

Dengan perkembangan yang semakin meningkat, timbul keperluan tenaga seterusnya untuk setiap bahagian kehidupan manusia. Sumber tenaga utama adalah alam, yang menyediakan beberapa sumber seperti bahan bakar fosil. Sumber semula jadi boleh diklasifikasikan menjadi sumber tenaga yang tidak boleh diperbaharui dan boleh diperbaharui.

Sumber tenaga yang tidak boleh diperbaharui seperti arang batu, minyak, gas asli banyak digunakan, tetapi tidak dapat diisi semula. Juga, faktor-faktor seperti pemanasan global, kenaikan bahan bakar yang berterusan menimbulkan halangan dalam menggunakan sumber tenaga ini.

Oleh itu, satu-satunya cara adalah menggunakan sumber tenaga yang boleh diperbaharui, yang dapat diisi semula dan diganti. Contohnya ialah tenaga angin, tenaga suria, tenaga haba.

Dari tenaga suria ini adalah yang paling utama.

Lihat projek langsung dari Panel Suria Penjejakan Matahari

Matahari sebagai Sumber Tenaga

Peleburan nuklear di teras aktif matahari menghasilkan suhu dalaman 10⁷K dan aliran sinaran dalaman taburan spektrum tidak sekata. Sinaran dalaman ini diserap di lapisan pasif luar yang dipanaskan hingga kira-kira 5800K. Sinaran ini menghasilkan tenaga cahaya dalam bentuk foton yang membawa sejumlah besar tenaga dan momentum. Foton-foton ini boleh dipesongkan atau dapat menyerap semasa perjalanan mereka dari matahari ke bumi.

Bumi menerima kuasa sinaran suria sekitar 1.73 * 10¹⁴KW. Kuasa yang diterima secara berterusan ini bergabung dengan jumlah tenaga 5.46 * 10^{dua puluh satu}MJ setahun. Oleh itu, tenaga suria adalah sumber tenaga yang paling relevan yang diperlukan untuk memenuhi permintaan manusia yang semakin meningkat.

Terdapat tiga cara berbeza untuk mengumpulkan tenaga ini, berdasarkan jenis pengumpul:

• Pengumpul plat rata adalah jenis pemungut yang biasa digunakan sekarang. Mereka adalah susunan panel solar yang disusun dalam satah sederhana.
• Pengumpul fokus pada dasarnya adalah pengumpul satah rata dengan alat optik yang disusun untuk memaksimumkan radiasi yang jatuh pada fokus pengumpul. Ini hanya digunakan di beberapa kawasan yang tersebar. Tungku suria adalah contoh pemungut jenis ini.
• Pengumpul pasif sama sekali berbeza dengan dua jenis pengumpul yang lain. Pengumpul pasif menyerap radiasi dan mengubahnya menjadi panas secara semula jadi, tanpa dirancang dan dibina untuk melakukannya.

Panel solar

Dari plat rata ini, pengumpul paling banyak digunakan. Contohnya ialah panel solar.

Panel solar adalah sekumpulan sel suria yang disusun dalam matriks. Panel ini dapat mengumpulkan tenaga antara 10 hingga 300W.

Sel solar adalah peranti semikonduktor berlapis dua yang digunakan untuk menyerap sinaran. Ia berfungsi berdasarkan prinsip fotovoltaik, yang menyiratkan penjanaan voltan melalui cahaya kejadian. Apabila cahaya jatuh di atas lapisan, ia membangkitkan elektron, menyebabkannya melompat dari satu lapisan ke lapisan lain, membentuk muatan elektrik.

Sumber gambar - etap - etap

Sistem penerimaan tenaga suria khas terdiri daripada bahagian-bahagian berikut

1. Panel Suria- Untuk mengumpulkan tenaga.
2. Inverter- Untuk menukar kuasa DC yang diterima menjadi AC.
3. Bateri- Untuk menyimpan kuasa DC yang diterima.

Pemasangan Panel Suria

Salah satu kekangan utama dalam penggunaan panel suria adalah cara pemasangannya untuk menerima tenaga cahaya maksimum dari matahari.

Faktor-faktor yang mempengaruhi output atau kecekapan panel suria adalah seperti berikut:

• Arah: Sekiranya lokasinya berada di Hemisfera Utara, panel harus menghadap ke utara dan lokasi menjadi Belahan Selatan, panel harus menghadap ke selatan.
• Kecondongan atau Orientasi : Panel Suria mesti mempunyai kemiringan sama dengan garis lintang lokasi mereka. Apabila kecondongan putaran bumi berubah, panel suria perlu disesuaikan untuk mendapatkan cahaya maksimum.
• Jenis permukaan : Permukaan yang lebih luas kebanyakannya disukai, kerana ia menerima cahaya matahari dalam jumlah maksimum.

Untuk membuat pemasangan panel yang cekap, sehingga mereka menerima sinar matahari yang cukup, digunakan alat yang disebut Tracker yang mengarahkan panel ke arah bumi.

Terdapat dua jenis pelacak:

a. Penjejak Pasif :

Pelacak pasif menggunakan sistem di mana cecair bergerak ketika dipanaskan oleh sinar matahari dan digunakan untuk menggerakkan panel, secara automatik kembali ke posisi yang betul untuk pagi. Ia terdiri daripada dua tangki tiub yang diletakkan di sisi panel solar sehingga sekiranya Panel tidak sejajar dengan matahari, cecair di dalam tangki dipanaskan secara tidak rata sehingga menyebabkan perbezaan tekanan. Perbezaan tekanan ini, seterusnya, menyebabkan cecair bergerak ke arah tangki dengan suhu rendah. Oleh kerana tahap cecair berubah-ubah di antara dua tangki, peralihan berat menyebabkan graviti memutar pelacak bersama dengan orientasi Matahari. Mereka lebih murah dan tidak memerlukan peralatan elektrik dan memerlukan penyelenggaraan yang lebih sedikit. Walau bagaimanapun, mekanisme penginderaan cahaya konvensional mungkin tidak terbukti tepat semasa hari mendung dan juga tidak berkesan.

b. Penjejak Aktif :

Active Tracker biasanya terdiri daripada motor seperti Servo Motor atau a Motor stepper untuk memutarkan panel. Sebaik-baiknya, sinaran suria menyerang panel pada sudut 90⁰. Motor mengekalkan panel pada sudut itu, untuk menerima sinaran maksimum. Pengendalian motor boleh dilakukan dengan salah satu daripada dua cara tersebut. Salah satu cara adalah menggunakan sistem elektronik untuk mengira kedudukan astronomi matahari di lokasi tertentu dan dengan itu putar panel suria pada arah yang tegak lurus dengan matahari pada selang waktu yang ditetapkan. Alat kawalan lain adalah menggunakan susunan sensor untuk merasakan kecerahan di langit dan dengan demikian memutar panel pada sudut tepat ke arah matahari.

Penerapan Kaedah Di Atas

Aplikasi Pemasangan Panel Suria

Motor stepper dikawal menggunakan mikrokontroler 8051 , melalui pemacu geganti IC ULN2003A. Ia terdiri dari panel daya rendah pada porosnya dan memberikan putaran 0 hingga 180⁰ putaran dalam langkah selang 5 saat. Putaran motor stepper ini sesuai dengan putaran bumi di sekitar matahari, yang menyumbang 180⁰ perubahan arah bumi mengenai matahari. Motor stepper diprogramkan untuk memberikan putaran 90⁰ sepanjang masa.