Sistem pentru urmărirea soarelui în vederea concentrării radiației solare cu lentile Fresnel

Ciprian ȘORÂNDARU, Simona ILIE, Traian ZAMFIR, Ioan LUMINOSU,

Universitatea „Politehnica” din Timișoara

Pe un suport format din două cadre de bare sunt plasate 10 lentile Fresnel cu dimensiunile 24×24 cm și cu distanța focală de 20 cm. Agentul de lucru circulă printr-o țeavă de Cu cu diametru de 20 mm. Temperatura agentului de lucru este de 200 – 250˚ C .

1. INTRODUCERE

Sistemele de orientare “solar tracking systems” sunt realizate pentru a obține normalitatea radiației incidente fie pe apertura de intrare a concentratorilor solari, fie pe suprafețele absorbante ale colectoarelor fotovoltaice sau termale [1,2,3,4].

Lentila Fresnel este echivalentă cu o lentilă convergentă sau divergentă, sferică sau asferică, din care se scoate o mare cantitate de material și care este aproximată cu o serie de inele concentrice având profil triunghiular (figura 1).

În prezent, se realizează lentile Fresnel convergente sau divergente cu caracteristici optice și dimensiuni de gabarit foarte variate: (f’=(5…600)mm, gabarit: 15×15…700×1000 mm), cu grosimi foarte reduse (d=(1.5…5)mm).

Dintre instituțiile de cercetare care dezvoltă programe de instalații cu concentrarea radiației solare amintim: The Sandia National Laboratories (USA), The Martin Marietta, The Entech care au dezvoltat împreună un program pentru a produce instalații modulare cu concentratori Fresnel. Pe fiecare unitate sunt plasate 4 lentile. Suportul este turnat din masă plastică, dimensiunile fiecărei lentile sunt 30x30cm. Radiația este concentrată pe celule fotovoltaice, fiecare având diametrul de 6 cm. Concentrarea lentilelor este de 33x. S-a realizat un progres în construcția acestor sisteme prin echiparea acestora cu lentile cu dimensiunile 23x23cm și raportul de concentrare 70x.

Actual, studii asupra sistemelor cu concentratori ale radiației solare care urmăresc soarele pe boltă sunt dezvoltate de către: Universitatea Națională din Australia, Universitatea Politehnica din Madrid, Institutul pentru energie solară Fraunhofer din Germania, Laboratorul Național pentru energii regenerabile, Amonix, Inc. and Sun Power Corporation.

Lentilele Fresnel prezintă o puternică asimetrie, ceea ce impune plasarea lor corectă în raport cu planele conjugate obiect și imagine. Ca regulă generală, suprafața profilată se situează spre abscisa mai mare, iar suprafața plană spre abscisa mai mică. Așezarea incorectă a lentilei conduce la manifestarea unor aberații foarte mari [5].

2. SCHEMA DE PRINCIPIU A SISTEMULUI DE URMĂRIRE A SOARELUI

Cea mai simplă metodă pentru a urmări mișcarea soarelui se bazează pe detecția variației intensității radiației pe suprafața unui fotorezistor.

O altă metodă este cea care utilizează doi fototranzistori și este descrisă în [6].

2.1 Schema electronică a blocului de comandă

Figura 2 prezintă schema electrică a unui sistem de urmărire a soarelui pe boltă. Sistemul se compune din fotocelule poziționate pe laturile opuse ale unui separator central, numit bloc-umbră. Umbra blocului cade pe un senzor sau pe celălalt în funcție de poziția soarelui pe cer.

Articolul integral il puteti citi in editia tiparita a revistei Electricianul nr. 8/2013.