توسط : پژوهشگران هندی موفق به توسعه دو تکنیک نوین برای بهبود عملکرد ردیاب‌های خورشیدی دومحوره شده‌اند که در صورت ترکیب با یکدیگر می‌توانند توان تولیدی سیستم را تا ۵۴.۳۶ درصد افزایش دهند. یکی از این روش‌ها بر پایه حسگر نوری عمل می‌کند و دیگری از داده‌های GPS و ساعت زمان حقیقی (RTC) بهره می‌گیرد.
به گزارش pv magazine، این دستاورد توسط تیمی از محققان دانشگاه آندرا هند حاصل شده است. آنها دو الگوریتم جدید با ساختار ترکیبی-یکپارچه برای سیستم‌های ترکر خورشیدی دومحوره (DASTS) طراحی کرده و در قالب شبیه‌سازی و آزمایش عملی مورد بررسی قرار داده‌اند.
به گفته پژوهشگران: «اگرچه ردیاب‌های خورشیدی دومحوره توان بیشتری نسبت به پنل‌های ثابت یا تک‌محوره تولید می‌کنند، اما مسائلی مانند پیچیدگی سیستم، خطاهای ردیابی، ناهماهنگی و مصرف بالای انرژی، نیاز به بهینه‌سازی بیشتر را اجتناب‌ناپذیر کرده است. در این مطالعه، الگوریتم‌های نوین ترکیبی معرفی و تأثیر آنها بر عملکرد سامانه فتوولتائیک، توان خروجی و وضعیت شارژ باتری (SOC) ارزیابی شده است.»
بهینه‌سازی عملکرد ردیاب‌های خورشیدی دومحوره
پژوهشگران پیش از ساخت نمونه آزمایشی، طراحی سیستم را با استفاده از نرم‌افزار AutoCAD انجام دادند و سپس شبیه‌سازی آن را در Proteus پیاده‌سازی کردند. در الگوریتمی که با عنوان DASTS-Hybrid STA Combination معرفی شده، حسگرهای نوری برای تشخیص شدت تابش خورشید به‌کار گرفته شدند. سپس معادلات ریاضی موقعیت خورشید را محاسبه کرده و میکروکنترلر براساس این داده‌ها پنل فتوولتائیک را تنظیم می‌کرد. این سیستم برای حرکت، از وزنه‌های تعادلی و موتورهای جریان مستقیم (DC Motors) بهره می‌گرفت که می‌توانستند در حالت پیوسته یا نیمه‌پیوسته عمل کنند.
در الگوریتم دوم با نام DASTS-GPS Integrated Algorithm، به‌جای حسگرهای نوری از ماژول‌های GPS و RTC استفاده شد. داده‌های دریافتی از این دو ماژول توسط میکروکنترلر پردازش و زاویه خورشید محاسبه می‌شد و بر همین اساس، میزان شیب (tilt) و سمت-ارتفاعی (azimuth) پنل‌ها تغییر می‌کرد.
پس از بررسی این دو روش، نمونه اولیه‌ای ساخته شد که شامل پنل‌های خورشیدی ۱۵ وات، جعبه‌دنده (Gearbox)، باتری ۱۲ ولت ۱۴ آمپر‌ساعت، وزنه‌های مکانیکی و یک حسگر نوری جدید بود. این حسگر تازه‌طراحی‌شده برای کاهش خطاهای ناشی از هندسه سنسور به‌کار گرفته شد.
به گفته پژوهشگران، نتایج بررسی‌ها نشان می‌دهد که در مقایسه با یک پنل خورشیدی ثابت که در بهترین زاویه سالانه شیب و سمت-ارتفاعی قرار گرفته، استفاده از سیستم رهگیری دومحوره متداول (DASTS) می‌تواند تولید برق را تا ۵۴.۳۶ درصد افزایش دهد؛ هرچند که این افزایش توان با کاهش ۱۸.۱۲ درصدی وضعیت شارژ باتری (SOC) همراه است. همچنین، روش‌های نوین رهگیری ترکیبی با استفاده از طراحی جدید حسگرهای نوری توانسته‌اند بهبودهای بیشتری را نسبت به DASTS مرسوم ارائه دهند.
براساس نتایج، الگوریتم DASTS-Hybrid STA Combination در حالت رهگیری پیوسته توان خروجی را ۳۸.۶۹ درصد افزایش می‌دهد، اما SOC باتری را ۱۹.۲۹ درصد کاهش می‌دهد. همین الگوریتم در حالت رهگیری نیمه‌پیوسته توان خروجی را ۲۱.۵۴ درصد افزایش داده و کاهش ۱۶.۳۹ درصدی SOC را به‌همراه دارد. در مقابل، الگوریتم DASTS-GPS Integrated توانست ۲۷ درصد افزایش در تولید برق ایجاد کند که با کاهش ۱۵.۲۱ درصدی SOC باتری همراه بوده است.
پژوهشگران در ادامه توضیح دادند: «برای بررسی پایداری سیستم، خطاهای رهگیری در ساعت ۱۰ صبح اعمال شد. نتایج نشان داد زمانی که پنل خورشیدی ثابت به‌عنوان سیستم مرجع قفل‌شده استفاده می‌شود، نوسانات توان قابل‌توجهی رخ می‌دهد، درحالی‌که الگوریتم DASTS-GPS Integrated توانست یک الگوی توان پایدارتر را حفظ کند.»
همچنین بررسی‌ها نشان داد که به‌کارگیری وزنه‌های مکانیکی در سامانه، به بهبود وضعیت شارژ باتری کمک کرده و به‌طور میانگین ۱۵ درصد کاهش در مصرف انرژی را در تمامی روش‌های رهگیری به‌همراه داشته است.
نتایج این تحقیق در مقاله‌ای در مجله Renewable Energy منتشر شده است.
