Next Lesson

Урок 1

Система слежения за солнцем с автоматической регулировкой панели Урок 1

Цель проекта

Ознакомление с источниками энергии в том числе солнечной энергии;
Развивать у учеников навыки 4К;
Сделать из подручных материалов солнечный трекер.

Руководство для учителя

В экспериментальной части проекта ученики работают в группах по 3-4 человек.
Ученики должны быть ознакомлены с темами как экология.
Перед началом экспериментальной части ознакомьте и предоставьте ученикам все необходимые материалы.
Проведите краткую инструкцию по работе с термоклеем.

Для оценивания проекта, на первой неделе, предоставьте данный материал (PBL rubrics) учащимся, для того чтобы:

ученики предварительно понимали по каким критериям им необходимо подготовиться,
ученики сомостоятельно смогли дать соответствующую оценку своим коллегам.

Теоретическая часть

Солнечный трекер – система, которая позиционирует объект под углом относительно Солнца. Наиболее распространенными приложениями для солнечных трекеров являются позиционирование фотоэлектрических панелей (PV) таким образом, чтобы они оставались перпендикулярными солнечным лучам, и позиционирование космических телескопов таким образом, чтобы они могли определять направление Солнца. Фотоэлектрические солнечные трекеры регулируют направление, в котором работает солнечная панель, в соответствии с положением Солнца на небе. Удерживая панель перпендикулярно солнцу, больше солнечного света попадает на солнечную панель, отражается стеклянный свет и поглощается больше энергии. Эта энергия может быть преобразована в энергию.

Как трекер понимает, где Солнце?

Есть несколько методов того, как в течение дня трекер «понимает», что пора поворачивать панели.

Фотоприёмники. На специальные приборы (фотоприёмники) попадает солнечный свет, система анализирует эти данные и корректирует положение фотомодулей, пока на все фотоприёмники не начнёт падать одинаковое количество света. Как только свет снова начнёт падать под углом, система это поймёт и снова откорректирует положение. Это простой и бюджетный вариант с единственным недостатком — в пасмурную погоду трекеры не работают. Ручное управление. Совсем сэкономить можно без умной электроники, а управляя поворотным механизмом вручную. Конечно, это не вариант для повышения дневной выработки электричества, но так гораздо удобнее изменять сезонный угол наклона панелей.

Таймер. Ещё один недорогой вариант, когда трекеры изменяют положение панелей в заданные промежутки времени. То есть система не видит положения Солнца, но понимает, что в конкретное время модули должны смотреть в определённую сторону. Это приемлемый вариант, если система учитывает годовое изменение положения Солнца на небосводе. SPA (Алгоритм солнечной позиции). Программа, учитывая местоположение трекера (координаты и высота), просчитывает, где именно будет находиться Солнце в каждый временной отрезок. Исходя из этого, трекер поворачивается в наиболее выгодное положение. Увеличивает ли трекер эффективность солнечных батарей? Использование солнечных трекеров может увеличить производство электроэнергии примерно на 25-30%, а в некоторых регионах — на целых 40-50% по сравнению с модулями с фиксированным углом.

Практическая часть

Фоторезистор

Плато Arduino Uno

Servo двигатель

Провода папа-мама

Провода папа-папа

Резисторы

Шаг 1. Берем 4 фанера , и с помощью термоклея закрепляем как показано на рисунке.

Шаг 2. Датчики света, они же фоторезисторы, размещаются на той же лицевой плоскости, что и солнечная панель. И с боковой стороны закрепляется двигатель сервоматора.