نقش ردیاب‌ها در دیش استرلینگ خورشیدی

این سیستم‌ها اغلب سیستم‌های مکانیکی هستند که وظیفه تنظیم جهت دیش نسبت به خورشید را دارند. دیش همواره باید نسبت به خورشید وضعیتی داشته باشد تا زاویه برخورد حداقل باشد و تابش به سمت کانون حداکثر گردد. عوامل موثر بر این سیستم معمولاً عوامل هندسی و جغرافیای محل هستند که نحوه ی حرکت خورشید و زاویه آن با زمین را در طول ساعات مختلف شبانه روز تعیین می کنند. بدنه سیستم تِرکینگ معمولاً ساز‌ه ای از جنس استیل می باشد.

روابط بین زوایای تابش، زمان و هندسه ی سیستم، ما را به میزان تابش و نوع حرکتی که باید سیستم تعقیب کننده ی خورشید ایجاد کند می رساند. رابطه‌ی زیر، نحوه محاسبه زاویه برخورد را نشان می دهد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

زوایای بین تابش خورشید و محور‌های زمین

 

ردیاب‌ها از نظر نوع عملکرد به دو روش Passive و Active تقسیم می شوند. روش ردیابی خورشید زمانی Passive است که از روش حلقه-باز استفاده کند و زمانی Active است که از یک حلقه ی بسته استفاده کند. روش‌های Passive مکان‌های خورشید را بعنوان تابعی از مکان و زمان محاسبه می کنند. این روش مکان یابی می‌تواند دارای خطا باشد اگر هیچ گونه بازخوردی از مکان نسبی ردیاب در هر لحظه گرفته نشود، روش اکتیو از سنسور‌های اکترونیکی برای موقعیت یابی خورشید استفاده می کنند. محدودیت این روش مربوط خواهد بود به دقت حساسیت سنسور‌ها و هوش سیستم. روش ردیابی اکتیو به روش “درخشانترین نقطه ی آسمان” عمل می کند، بنابراین تغییرات ناخواسته در جستجوی خورشید در شرایط ابری قابل انتظار خواهد بود که موجب مصرف انرژی خواهد شد. بازه ی دقت روش اکتیو بسته به سیستم بین ۰.۲ تا چند درجه است. ترکر‌ها ممکن است از تعداد محور‌های مختلفی تشکیل شده باشند. ساده ترین ترکر‌ها، ترکر‌های تک محوره هستند. این تراکر‌ها تنها یک درجه آزادی دارند و حول یک محور می چرخند. محور چرخش ممکن است افقی، عمودی یا مایل باشد.

نوع دیگر ترکرها، تِرکر‌های دومحوره هستند. این ترکر‌ها معمولاً از دو محور عمود بر هم تشکیل شده اند که یکی از آن‌ها نسبت به زمین ثابت است و محور اصلی نام دارد. سیستم tracking معمولا به دو صورت tip-tilt (قطبی) و آزیموس-ارتفاعی (AADAT) طراحی می شود.

 

سیستم ترکینگ دومحوره: قطبی-آزیموس ارتفاعی

 

در نوع قطبی یک محور وظیفه تعیین حرکت شرق به غرب را دارد و یک محور نسبی دیگر میزان مایل بودن دیش را تعیین می کند. در حالی که در ترکر آزیموث – ارتفاعی یک محور عمود برزمین قرار دارد و یک محور نصب شده بر روی این محور و عمود بر آن وجود دارد که وظیفه جابجایی و کنترل دیش را برعهده دارند.

انتخاب نوع ترکر به عوامل متعددی از قبیل: سایز نصب شده، محدودیت زمین، عرض جغرافیایی و آب و هوا مربوط است. بطور کلی می توان گفت: برای طراحی ردیاب خورشیدی موارد فنی زیر باید تایید شوند:
۱- کمترین مصرف انرژی برای بیشینه کردن بازده کل نصب و بهینه بودن موارد اقتصادی.
۲- قابلیت اطمینان در عملکرد، تحت شرایط مشوش مانند باد، مه، تغییرات دمایی مهم و ....
۳- سادگی سیستم حرکتی (موتور، چرخدنده ها، سنسور‌ها) جهت کاهش قیمت و افزایش عملکرد.
۴- وجود یک سیستم یکپارچه جهت نظارت و کنترل.


در ترکر‌ها بسته به نوع استفاده از موتور و گیربکس‌های الکتریکی و یا پمپ‌های هیدرولیکی و گازی استفاده می شود. در سیستم‌های مکانیکی- الکتریکی موارد فنی مورد نیاز برای به حرکت درآوردن پنل عبارتند از:
DC -۱ موتور الکتریکی
۲- سیستم کنترل موتور از نوع هوشمند، کاملاً دیجیتال که اجازه کنترل دیجیتالی موتور را می دهد.
۳- یک دستگاه اندازه گیری نور و یا نقشه خورشیدی

انتخاب نوع ردیاب به فاکتور‌های زیادی بستگی دارد مانند: ابعاد سیستم، مشخصات نامی سیستم الکتریکی، قیود زمین.،مشخصات منطقه و شرایط آب وهوایی. سیستم‌های تک محوره افقی معمولاً برای سیستم‌های بزرگ تولید پراکنده استفاده می شود. ترکیب بهبود انرژی و هزینه کمتر محصول و سادگی نصب، موجب اقناع سیستم از نظر اقتصادی در جهت استفاده از تجهیزات بزرگ است. به علاوه کارایی بسیار مناسب در هنگام عصر مبحث بسیار ایده آلی است برای فتوولتائیک‌های متصل به شبکه ی بزرگ به این دلیل که معمولاً از توان تولیدی این سیستم‌ها برای تأمین توان مورد نیاز ساعات پیک استفاده می شود. علاوه بر این این سیستم‌ها (سیستم‌های ردیابی افقی) موجب افزایش توان تولیدی در فصول بهار و تابستان که خورشید در ارتفاع بالایی قرار دارد خواهد شد. استحکام ذاتی این نوع سیستم‌ها و همچنین سادگی مکانیسم به کار رفته موجب افزایش قابلیت اطمینان خواهد شد و همچنین هزینه‌های جانبی را پایین نگه خواهد داشت. به این دلیل که پنل‌ها افقی هستند به طور کامل روی محور‌ها قرار میگیرند بدون اینکه زیر سایه خود قرار بگیرند، همچنین هر لحظه امکان تمیز کردن پنل‌ها نیز وجود دارد.

سیستم‌های تک محوره افقی نیز که به صورت ثابت و یا قابل تنظیم برای هر فصل نصب میشوند معمولاً برای مناطق با عرض بالا استفاده می شوند، مناطقی که مسیر خورشیدی خیلی بالا نیست، اما روز‌های بسیار طولانی در تابستان دارند و مسیر حرکت خورشید یک کمان بزرگ است. سیستم‌های دومحوره نیز عموماً برای سیستم‌های کوچک مسکونی و یا در مناطقی که از تسهیلات ویژه و بالای دولتی در زمینه انرژی خورشیدی بهره می برند مناسب هستند.