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新型单驱双动式太阳跟踪装置研制成功

归档日期:06-17       文本归类:单动      文章编辑:爱尚语录

  【慧聪太阳能网讯】日前,一种新型单驱双动式太阳跟踪装置在宁夏大学研制成功。该跟踪装置可使太阳能接收器同时在高度角方向与方位角方向对准太阳,而驱动源只有一个,相比传统跟踪器,单驱双动式具有更低的能耗和更高的可靠性。

  此研究成果刊登于《农业工程学报》,题为“基于COSMOSMotion太阳能跟踪凸轮机构的设计”,第一作者为宁夏大学机械工程学院郑硕,通信作者为李明滨教授。

  在化石能源日益枯竭、环境危机日益严重的今天,取之不尽用之不竭、清洁、高效的太阳能是当今最引人注目、开发利用最广泛的新能源。根据欧洲、日本等能源机构预测,2020年,光伏发电将占到全球发电量的1%,2040年将占到全球发电量的21%,2050年左右,太阳能将成为全球主力替代能源。目前尽管相继研究出一系列的太阳能装置如太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能电池等,但太阳能的利用率还很低,究其主要原因,一是太阳能装置的能量转换效率不高,二是太阳能的接受效率不高,而太阳能跟踪系统的研究正是为提高太阳能的接受效率提供了可能。香港大学建筑系的教授KPCheung和SCMKui研究了太阳光照角度与太阳能接收率的关系,表明跟踪式与非跟踪式太阳接收器的能量接收率相差37.7%。由此可见太阳跟踪系统的研制对于提高太阳能利用率、推广与发展新能源具有十分重要的意义。

  纵观目前国内的太阳跟踪装置可分为单轴单向跟踪与双轴双向跟踪两类,单轴跟踪价格便宜但是跟踪精度不高、双轴跟踪精度高而控制系统复杂相应价格昂贵、可靠性差。针对这种情况宁夏大学新能源研究中心联合宁夏大学机械工程学院就开发一种可广泛应用于广大农村地区、适用于小型太阳能装置的太阳跟踪系统进行了研究,成功研制出一套新型单驱双动式——靠单一动力源驱动同时在高度角方向与方位角方向进行跟踪的太阳能跟踪系统。

  该跟踪系统是在预设当地经度与纬度的条件下,由控制器经过程序计算得到太阳位置随时间的变化规律从而输出一定数目的脉冲,在脉冲控制下由驱动器驱动步进电机使太阳能接收器在东西方向上旋转一定角度达到跟踪太阳方位角的目的,而在南北方向太阳高度角上的跟踪是由凸轮推杆机构耦合使东西方向的跟踪经过凸轮传递,由凸轮轮廓线控制达到跟踪方位角的目的,经实验验证该跟踪机构的跟踪精度在7%以内。

  本跟踪系统适用于中小型太阳能光伏发电设备、太阳能灶、太阳能热水器等太阳能利用场合,不仅方便实用、能量转换效率高,而且自身的功耗相对“双轴驱动、双向跟踪”减少,这对于光照资源丰富的西部高原地区太阳能利用率提高、推广与发展新能源的利用具有十分积极地现实意义。同时,对节约能源、保护环境也有重大的意义。

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