Odnawialne źródła energii (OZE) stanowią poważną alternatywę dla tradycyjnych, pierwotnych, nieodnawialnych nośników energii (paliw kopalnych). Energię ze źródeł odnawialnych można pozyskać z energii wody, wiatru, promieniowania słonecznego, źródeł geotermalnych, fal prądów i pływów morskich etc.
Na podstawie raportu GUS „energia_ze_źródeł_odnawialnych_2016” w latach 2012-2016, udział energii z OZE w energii pierwotnej w Polsce ogółem wzrósł z 11,7% w 2012 r. do 13,5% w 2016.
Udział energii ze źródeł odnawialnych w energii pierwotnej ogółem
Analizując strukturę pozyskania energii ze źródeł odnawialnych w Polsce wg nośników w 2016 r. można zauważyć, że dominującą pozycję zajmują biopaliwa stałe. Pozyskiwanie energii ze słońca staje się popularniejsze, a jej konsumpcja wzrasta z roku na rok. Jednak energia słoneczna posiada mały procent udziału w całości i jest to ok. 0,58%. Przy budowanie instalacji fotowoltaicznej warto zastanowić się nad podniesieniem uzysku energii. Jednym ze sposobów na podniesienie sprawności instalacji fotowoltaicznych jest stosowanie systemów nadążnych tzw. trackerów słonecznych.
Struktura pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych w Polsce wg nośników w 2016 r.
Jak podwyższyć sprawność instalacji fotowoltaicznej?
Jednym z rozwiązań zwiększających efektywność instalacji fotowoltaicznych są systemy nadążne, śledzące położenie słońca podczas dnia. Korzyści płynące z stosowania systemów nadążnych to możliwość nakierowania powierzchni modułów fotowoltaicznych pod najkorzystniejszym kątem padania promieni słonecznych. Jest to metoda, która pozwala na zwiększenie uzysku energetycznego względem stacjonarnego systemu fotowoltaicznego nawet o 45%.
Energia promieniowania słonecznego możliwa do pozyskania zależy od lokalizacji geograficznej odbiornika energii słonecznej oraz warunków meteorologicznych. Czynniki negatywnie wpływające na ilość wytwarzanej energii można znacznie zniwelować poprzez optymalne ustawienie odbiornika względem padania promieni słonecznych.
Tracker słoneczny
W procesie optymalnego wykorzystania energii słonecznej ważną kwestią jest odpowiednie zaprojektowanie instalacji fotowoltaicznej. Najważniejszym czynnikiem decydującym o maksymalizacji ilości uzyskiwanej energii jest odpowiednie ustawienie ogniw słonecznych. Należy dobrać określony kąt azymutu modułu fotowoltaicznego. Maksymalną odbieraną moc przez system można uzyskać w przypadku prostopadłego padania promieni słonecznych na powierzchnie modułu.
Rodzaje systemów nadążnych (trackerów)
W praktyce stosuje się dwa rodzaje systemów nadążnych:
a) jednoosiowe – panele fotowoltaiczne nachylane są automatycznie lub ręcznie względem osi pionowej. System jednoosiowy umożliwia zwiększenie uzysku maksymalnie do 30% w stosunku do systemu bez regulacji położenia.
b) dwuosiowe – panele fotowoltaiczne poruszają się w dwóch osiach dążących do ustawienia ich powierzchni pod kątem 90 stopni w stosunku do osi padania promieniowania słonecznego. System dwuosiowy pozwala na uzyskanie do 35-40% energii w stosunku do systemu stacjonarnego
Napęd:
- elektryczny – silniki elektryczne, serwomechanizmy, silniki krokowe
- inne – np. nowoczesne stopy z pamięcią kształtu, wykorzystywanie zjawisk termicznych
Sposób zasilania:
- systemy autonomiczne – posiadają niezależne źródło zasilania pochodzące z zewnętrznej sieci energetycznej lub mogą być zrealizowane z dodatkowego panelu fotowoltaicznego
System sterowania:
- układ otwarty – moduły są ustawiane na podstawie obliczonej pozycji słońca dla danej szerokości geograficznej
- układ zamknięty – pobierane są informacje o oświetleniu
- układ hybrydowy – połączenie układu zamkniętego i otwartego
Rodzaj układów sterujących:
- analogowe – sterowanie wykorzystujące analogowe podzespoły pneumatyczne, hydrauliczne bądź mechaniczne
- cyfrowe – zastosowanie elektronicznych układów cyfrowych. Najczęściej wykorzystywane są układy mikroprocesorowe wyposażone w analogowe układy we/wy. Wykorzystywane są również sterowniki PLC
W celu uzyskania jak największej ilości energii słonecznej należy wykorzystywać systemy nadążne, stale podążające za słońcem. Poniżej przedstawione są rezultaty eksperymentów przeprowadzonych przez amerykańską organizację „Florida Solar Center”, które wskazują na sensowność stosowania systemów nadążnych.
System nadążny stara się maksymalizować uzysk dla każdej pory dnia. W rzeczywistości tylko o godzinie 12:00 zyski energetyczne elektrowni z systemem nadążnym pokrywają się z uzyskami elektrowni stacjonarnej.
Maciej Kurantowicz, WAGO.PL