RU2716361C1 - Method of orientation of solar energy receiving device on the sun and its conversion into other types of energy - Google Patents

Method of orientation of solar energy receiving device on the sun and its conversion into other types of energy Download PDF

Info

Publication number
RU2716361C1
RU2716361C1 RU2019119690A RU2019119690A RU2716361C1 RU 2716361 C1 RU2716361 C1 RU 2716361C1 RU 2019119690 A RU2019119690 A RU 2019119690A RU 2019119690 A RU2019119690 A RU 2019119690A RU 2716361 C1 RU2716361 C1 RU 2716361C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
azimuth
receiving device
sun
central axis
time
Prior art date
Application number
RU2019119690A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Владимирович Панченко
Владимир Николаевич Панченко
Original Assignee
Алексей Владимирович Панченко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Владимирович Панченко filed Critical Алексей Владимирович Панченко
Priority to RU2019119690A priority Critical patent/RU2716361C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2716361C1 publication Critical patent/RU2716361C1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47Mountings or tracking

Abstract

FIELD: solar engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of solar engineering, in particular to methods for orientation of the receiving device on the Sun and conversion of solar energy to other types of energy, including a receiving device containing concentrators of solar radiation with a narrow-band sensitivity zone. Method for orientation of solar energy receiving device to the Sun and its conversion to other types of energy includes turns at step-by-step angle along azimuth of receiving device after alignment in area along azimuth direction of central axis of sensitivity zone of receiving device with direction to the Sun and start-up of receiving device at the beginning of one of consecutive time intervals. Step-by-step angle is made constant and does not exceed angle of solution of sensitivity zone of receiving device, which is measured from its above central axis, time interval is maintained with constant duration, which is equal to the time, during which the astronomical angular coordinate of the Sun's azimuth on the day of operation of the receiving device is increased by the value of a step-by-step angle, starting from 12 p.m. on the local average time in the middle and high latitudes of the Earth.
EFFECT: technical result consists in improvement of orientation method accuracy.
1 cl

Description

Изобретение относится к области гелиотехники, в частности, к способам ориентации на местности приемного устройства на Солнце и преобразования солнечной энергии в другие виды энергии, в том числе приемного устройства, содержащего концентраторы солнечного излучения с узконаправленной зоной чувствительности.The invention relates to the field of solar engineering, in particular, to methods for orienting the receiving device in the Sun on the terrain and converting solar energy into other types of energy, including a receiving device containing solar radiation concentrators with a narrowly focused sensitivity zone.

Известны поворотные устройства фирмы "Селтек" [http://selteq.com.], включающее в себя компьютерную систему, обеспечивающую автоматическое слежение за Солнцем. В нем управление поворотным устройством осуществляется с помощью микропроцессора, который реализует заложенный программный алгоритм на основе траектории движения Солнца. Вышеуказанный программный алгоритм обеспечивает выдачу управляющих команд с учетом времени года, а также эксплуатацию поворотного устройства в любой территориальной точке. В соответствии с сигналом от микроконтроллера устройство осуществляет слежение за Солнцем по азимуту и углу возвышения (элевации) благодаря двум электродвигателям. Недостатком таких устройств является их низкая эффективность, вызванная неоправданно высокими затратами на изготовление, настройку и эксплуатацию подобных устройств.Known rotary device company "Seltek" [http://selteq.com.], Which includes a computer system that provides automatic tracking of the Sun. In it, the control of the rotary device is carried out using a microprocessor, which implements the embedded software algorithm based on the trajectory of the sun. The above program algorithm ensures the issuance of control commands taking into account the time of year, as well as the operation of the rotary device at any territorial point. In accordance with the signal from the microcontroller, the device monitors the Sun in azimuth and elevation (elevation) angle thanks to two electric motors. The disadvantage of such devices is their low efficiency, caused by unreasonably high costs for the manufacture, configuration and operation of such devices.

Также известен способ размещения панелей солнечных батарей (см. патент RU 2285209, F24J 2/00, опубликован 10.10.2006 г. ), согласно которому панели солнечных батарей располагают рядами друг за другом параллельно длинными торцами друг к другу, а плоскостями - перпендикулярно или с максимально большим углом к направлению солнечных лучей в данном районе с технологическим интервалом между рядами, таким образом, чтобы тень от предыдущего ряда панелей при оптимальной высоте солнца не накрывала последующего ряда, а технологический интервал внутри рядов между панелями устанавливают не более 0,1…0,15 длины панели, причем по высоте панели располагают над поверхностью земли, равной среднему росту обслуживающего персонала. Недостатком известного способа является его низкая эффективность в сравнении с повышенной удельной выработкой энергии каждой панелью в случае применения слежения каждой панелью за перемещением Солнца на небосводе.Also known is a method of placing solar panels (see patent RU 2285209, F24J 2/00, published 10.10.2006), according to which solar panels are arranged in rows one after another parallel with long ends to each other, and the planes are perpendicular or the largest possible angle to the direction of the sun's rays in a given area with the technological interval between the rows, so that the shadow from the previous row of panels at the optimum height of the sun does not cover the next row, and the technological interval inside the rows between panels set no more than 0.1 ... 0.15 of the length of the panel, and the height of the panel is placed above the ground surface equal to the average growth of staff. The disadvantage of this method is its low efficiency in comparison with the increased specific energy production of each panel in the case of applying tracking by each panel for the movement of the Sun in the sky.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого способа ориентации на Солнце устройства для приема и преобразования солнечной энергии в другие виды является способ и устройство для вращения панелей солнечных батарей (см. Патент RU 2474768, F24J 2/54, опубликован 10.02.2013 г.).The closest analogue (prototype) of the proposed method of orientation to the Sun of a device for receiving and converting solar energy into other types is a method and device for rotating solar panels (see Patent RU 2474768, F24J 2/54, published 02/10/2013).

Согласно известному способу, вращение панелей солнечных батарей в световой отрезок времени включает в себя поступление воды из резервуара в рабочую емкость, давящую на устройство с ограничителями, которые регулируют равномерное понижение емкости, при этом барабан вращается и разворачивает панели солнечных батарей вокруг своей оси. Устройство для вращения панелей солнечных батарей содержит резервуар с водой со стоком, рабочую емкость, установленную на устройстве с ограничителями, которая связана при помощи троса с барабаном и панелями солнечных батарей.According to the known method, the rotation of the solar panels in the light period of time includes the flow of water from the reservoir into the working capacity, pressing on the device with limiters, which regulate the uniform decrease in capacity, while the drum rotates and rotates the solar panels around its axis. A device for rotating solar panels contains a tank with water with drain, a working capacity installed on the device with limiters, which is connected via a cable to the drum and solar panels.

Недостатком способа прототипа является низкая точность и эффективность ориентации панелей в результате неконтролируемого отставания или опережения центральной осью зоны чувствительности панели солнечной батареи от направления на Солнце при равномерном развороте по азимуту панели вокруг своей оси (см. поз. (8) на фиг, 1, где также обозначены вертикальные стойки для панелей - поз. 8 при пояснении сущности изобретения РФ №2474768). Способ осуществляет равномерное вращение (по сути - пошаговые повороты) панелей, в результате постепенного опускания рабочей емкости с использованием пошагово расположенных ограничителей поз.4, фиг. 1. Такое равномерное вращение не учитывает неравномерное, нелинейное изменение азимута при повороте Солнца после восхода, перед заходом и при приближении его к полуденной кульминации в средней части дня (см. изменения азимута Солнца в различные дни года (И.И. Смульский. «Феномены Солнца в исторической перспективе», 2016 г., Тюмень, рис. 10, рис. 11, стр. 25). Особенно это явление проявляется в средних широтах, близких к экваториальной зоне (см. влияние широты на изменение азимута Солнца: astronomy.ru, Форум от 17. 06. 2002., А.А. Волчков, стр. 2). Кроме этого, этим известным способом реализуется неэкономный расход энергии на обеспечение собственной работоспособности, поскольку расходование энергии, в виде большого расхода воды в течение светового дня, непрерывно в течение всего времени работы панелей.The disadvantage of the prototype method is the low accuracy and efficiency of the orientation of the panels as a result of an uncontrolled lag or ahead of the central axis of the sensitivity zone of the solar panel panel from the direction to the Sun with uniform rotation in the azimuth of the panel around its axis (see pos. (8) in Fig. 1, where vertical racks for panels are also indicated - item 8 when explaining the essence of the invention of the Russian Federation No. 2474768). The method performs uniform rotation (in fact - step-by-step turns) of the panels, as a result of the gradual lowering of the working capacity using step-by-step limiters pos.4, FIG. 1. Such uniform rotation does not take into account the non-uniform, non-linear change in azimuth when the Sun turns after sunrise, before sunset and when it approaches its midday culmination in the middle of the day (see changes in the azimuth of the Sun on different days of the year (II Smulsky. “Phenomena The historical perspective of the Sun ”, 2016, Tyumen, Fig. 10, Fig. 11, p. 25) This phenomenon is especially evident in middle latitudes close to the equatorial zone (see the effect of latitude on the change in the azimuth of the Sun: astronomy.ru , Forum dated 17. 06. 2002., A.A. Volchkov, p. 2) .In addition, this stnym method implemented wasteful energy consumption to ensure their own health, because the use of energy, in the form of a large water consumption during daylight hours, continuously for the entire duration of the panels.

Задачей изобретения является повышение точности и эффективности способа ориентации на Солнце при его реализации в приемном устройстве солнечной энергии за счет учета нелинейного поворота Солнца по азимуту после восхода, перед заходом и в средней части светового дня в зависимости от широты местности путем определения ожидаемой единовременной разности координат между астрономической угловой координатой азимута направления на Солнце и угловой координатой азимута направления центральной оси. Последующую, по сути, корректировку положения оси чувствительности приемного устройства относительно текущего положения направления на Солнце по азимуту выполняют, учитывая величину этой ожидаемой разности координат, выставляя (см. патент RU 2325309 от 26.01.2006) ось впереди направления на Солнце путем поворота на один пошаговый угол или удерживая ось в неподвижном положении в отдельных очередных промежутках времени.The objective of the invention is to improve the accuracy and efficiency of the method of orientation to the Sun when it is implemented in the receiving device of solar energy by taking into account the non-linear rotation of the Sun in azimuth after sunrise, before sunset and in the middle of daylight, depending on the latitude of the terrain, by determining the expected one-time difference between the coordinates the astronomical angular coordinate of the azimuth of the direction to the Sun and the angular coordinate of the azimuth of the direction of the central axis. The subsequent, in fact, adjustment of the position of the sensitivity axis of the receiving device relative to the current position of the direction to the Sun in azimuth is performed taking into account the value of this expected coordinate difference, setting (see patent RU 2325309 from 01.26.2006) the axis in front of the direction to the Sun by turning one step angle or keeping the axis stationary in separate successive periods of time.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности и точности способа ориентации на Солнце приемного устройства солнечной энергии за счет повышения удельной выработки энергии каждым устройством путем повышения точности ориентации. При этом также снижены затраты энергии на обеспечение достигают за счет пошаговых поворотов и своевременных удержаний центральной оси зоны чувствительности приемного устройства в соответствии с существенным нелинейным изменением азимута Солнца, например, в южных широтах Земли после восхода Солнца, перед заходом и особенно в средней части светового дня. Расчеты ожидаемой разности координат от каждого пошагового поворота могут проводиться предварительно - до начала работы приемного устройства, а тогда во время ориентации уже необходимо выполнять приемным устройством только простейший алгоритм действий без объемных вычислений на открытой местности, требующих больших затрат особенно при крайних температурах окружающей среды.The technical result of the claimed invention is to increase the efficiency and accuracy of the method of orientation to the Sun of the receiving device of solar energy by increasing the specific energy production of each device by increasing the accuracy of orientation. At the same time, the energy costs for maintenance are reduced due to step-by-step turns and timely retention of the central axis of the sensitivity zone of the receiving device in accordance with a significant non-linear change in the azimuth of the Sun, for example, in the southern latitudes of the Earth after sunrise, before sunset and especially in the middle of daylight . Calculations of the expected coordinate difference from each step-by-step turn can be carried out previously - before the receiver starts operating, and then during the orientation it is already necessary for the receiver to perform only the simplest algorithm of actions without volumetric calculations in the open area, which are expensive, especially at extreme ambient temperatures.

Сущность изобретения состоит в том, что способ ориентации на Солнце приемного устройства солнечной энергии и преобразования ее в другие виды включает в себя повороты на пошаговый угол по азимуту приемного устройства после совмещения на местности по азимуту направления центральной оси зоны чувствительности приемного устройства с направлением на Солнце и пуска в работу приемного устройства в начале одного из последовательных промежутков времени.The essence of the invention lies in the fact that the method of orienting the receiving device of solar energy on the Sun and converting it into other types includes rotations by a step angle in the azimuth of the receiving device after combining on the ground in azimuth the direction of the central axis of the sensitivity zone of the receiving device with the direction to the Sun and start-up of the receiving device at the beginning of one of consecutive time intervals.

При этом пошаговый угол по величине выполняют постоянным и не превышающим угол раствора зоны чувствительности приемного устройства, который измеряют от ее вышеуказанной центральной оси,In this case, the step-by-step angle in magnitude is constant and does not exceed the angle of the solution of the sensitivity zone of the receiving device, which is measured from its above-mentioned central axis,

а промежуток времени с каждым поворотом выдерживают с постоянной длительностью, равной времени, за которое астрономическая угловая координата азимута Солнца в день работы приемного устройства увеличивается на величину пошагового угла, начиная с 12 часов дня по местному среднему времени в средних и высоких широтах Земли.and the time interval with each rotation is maintained with a constant duration equal to the time during which the astronomical angular coordinate of the azimuth of the Sun on the day of the operation of the receiving device increases by the value of the step-by-step angle, starting from 12 pm local average time in the middle and high latitudes of the Earth.

Причем, начиная с пуска, определяют ожидаемую разность координат D между астрономической угловой координатой азимута направления на Солнце и очередной угловой координатой азимута направления центральной оси в конце промежутка времени от поворота центральной оси на один пошаговый угол в соответствии с выражениемMoreover, starting from the start, the expected difference of coordinates D between the astronomical angular coordinate of the azimuth of the direction to the Sun and the next angular coordinate of the azimuth of the direction of the central axis at the end of the time interval from the rotation of the central axis by one step angle is determined in accordance with the expression

Figure 00000001
Figure 00000001

где:

Figure 00000002
- астрономическая угловая координата азимута направления на Солнце в конце текущего промежутка времени, которую принимают равной астрономической угловой координате азимута направления на Солнце в начале следующего промежутка времени;Where:
Figure 00000002
- the astronomical angular coordinate of the azimuth of the direction to the Sun at the end of the current time interval, which is taken equal to the astronomical angular coordinate of the azimuth of the direction to the Sun at the beginning of the next time period;

i - местное среднее время суток в начале каждого текущего промежутка времени;i is the local average time of the day at the beginning of each current time interval;

Δt - промежуток времени;Δt is the time interval;

i+Δt -местное среднее время суток в конце промежутка времени;i + Δt is the local average time of the day at the end of the time interval;

Ai - угловая координата азимута центральной оси в начале очередного текущего промежутка времени;A i is the angular coordinate of the azimuth of the central axis at the beginning of the next current time interval;

s - пошаговый уголs - step angle

и центральную ось с помощью привода по азимуту выставляют впереди направления на Солнце путем поворота на один пошаговый угол, начиная с пуска, и в начале каждого того промежутка времени, в котором модуль ожидаемой разности координат D соответствует диапазону изменений его углового значения, определяемому из выраженияand the central axis using the drive in azimuth is set ahead of the direction to the Sun by turning one step-by-step angle, starting from the start, and at the beginning of each period of time in which the module of the expected coordinate difference D corresponds to the range of changes in its angular value determined from the expression

Figure 00000003
Figure 00000003

где: Q - угол раствора зоны чувствительности приемного устройства,where: Q is the angle of the solution of the sensitivity zone of the receiving device,

причем после каждого поворота центральную ось удерживают в неподвижном положении по азимуту до конца промежутка времени и ее удерживают в неподвижном положении по азимуту в каждом том промежутке времени, в котором ожидаемая разность координат D от поворота центральной оси на один пошаговый угол имеет угловое значение, которое определяют из выраженияmoreover, after each rotation, the central axis is kept stationary in azimuth until the end of the time interval and it is held stationary in azimuth in each time interval in which the expected difference of the coordinates D from the rotation of the central axis by one step angle has an angular value that determines from expression

Figure 00000004
Figure 00000004

Совокупность признаков заявленного изобретения, составляющих вышеприведенную сущность изобретения, обеспечивают достижение вышеуказанного технического результата.The combination of features of the claimed invention that make up the above essence of the invention, achieve the above technical result.

Способ осуществлен в приемном устройстве солнечной энергии и преобразования ее в другие виды, например, в электрическую энергию следующим образом.The method is implemented in the receiving device of solar energy and converting it into other types, for example, into electrical energy as follows.

1. В качестве приемника и преобразователя энергии солнечного излучения применен, например, фотоэлектрический преобразователь энергии солнечного излучения в электрическую энергию. В этом фотоэлектрическом преобразователе угол раствора зоны чувствительности - Q, измеряемый от центральной оси его зоны чувствительности, равен 15 градусам при выработке 97% фототока от максимума (см., например, рис. 1 - Дараев А.М., Алферов А.Н. Системы слежения за Солнцем для гелиоэнергетики, - Вестник №6, КазНИТУ им. К.И. Сатпаева, 24.12.2013 г.).1. As a receiver and converter of solar radiation energy, for example, a photoelectric converter of solar radiation energy into electrical energy is used. In this photoelectric converter, the angle of the sensitivity zone - Q, measured from the central axis of its sensitivity zone, is 15 degrees when generating 97% of the photocurrent from the maximum (see, for example, Fig. 1 - Daraev A.M., Alferov A.N. Solar tracking systems for solar energy, - Bulletin No. 6, KazNITU named after K.I. Satpayev, 12.24.2013).

2. Определен постоянный пошаговый угол s при повороте по азимуту центральной оси не превышающий угол раствора зоны чувствительности и принят равным 15 градусам.2. A constant step-by-step angle s was determined when turning along the azimuth of the central axis not exceeding the angle of the solution of the sensitivity zone and taken equal to 15 degrees.

3. Приемное устройство установлено для работы, например, в заданный день года 14 мая (это 134-й день не високосного года, отсчитываемый от 01 января) на местности с широтой 23,5 градусов и долготой 60 градусов.3. The receiving device is installed to work, for example, on a given day of the year on May 14 (this is the 134th day of a non-leap year, counted from January 01) in an area with a latitude of 23.5 degrees and a longitude of 60 degrees.

4. Определен промежуток времени Δt с постоянной длительностью равной 6 минутам времени. За это время астрономическая угловая координата азимута Солнца, в день работы приемного устройства 14 мая, увеличивается на величину пошагового угла в 15 градусов, начиная с азимута 10 градусов в 12 часов дня по местному среднему времени в начале средней широты 23,5 градуса до азимута равного 25 градусам. В этот промежуток времени этого дня работы премного устройства происходят наиболее быстрые, нелинейные изменения азимута Солнца.4. The time interval Δt with a constant duration equal to 6 minutes of time is determined. During this time, the astronomical angular coordinate of the azimuth of the Sun, on the day of the receiving device operation on May 14, increases by the value of the step-by-step angle of 15 degrees, starting from the azimuth of 10 degrees at 12 noon according to local average time at the beginning of the average latitude of 23.5 degrees to the azimuth of 25 degrees. In this period of time of this day of operation of the premier device, the fastest, nonlinear changes in the azimuth of the Sun occur.

5. Для местности с широтой 23,5 градусов и долготой 60 градусов для заданного дня работы устройства 14 мая, например, заблаговременно до пуска приемного устройства в работу определены значения астрономических угловых координат азимута направления на Солнце в начале каждого из последовательных промежутков времени светового дня работы устройства и приведены ниже для отдельных промежутков. Координаты определены, например, расчетным способом с учетом алгоритмов, приведенных на стр. 61, 67, 184 книги «David A. Vallado, Wayne D. McClain Fundamentals of astrodynamics and applications. The McGraw-Hill Companies, Inc., P. 945, ISBN 0-07-066829-9, 1997». При этом за начало отсчета азимута Солнца принято направление на юг.5. For an area with a latitude of 23.5 degrees and a longitude of 60 degrees for a given day of operation of the device on May 14, for example, the astronomical angular coordinates of the azimuth of the direction to the Sun at the beginning of each of the successive time intervals of the daylight hours are determined well in advance of the receiving device devices and are given below for individual intervals. The coordinates are determined, for example, by a calculation method taking into account the algorithms given on pages 61, 67, 184 of the book David A. Vallado, Wayne D. McClain Fundamentals of astrodynamics and applications. The McGraw-Hill Companies, Inc., P. 945, ISBN 0-07-066829-9, 1997. " In this case, the direction to the south is taken as the reference point of the azimuth of the Sun.

6. На местности совмещено по азимуту направление центральной оси зоны чувствительности приемного устройства с направлением на Солнце. Для этого центральная ось зоны чувствительности приемного устройства заблаговременно установлена на местности по азимуту под углом, равным 250,4 градуса, который равен углу азимута направления на Солнце в момент пуска устройства по местному среднему времени в начале одного из этих последовательных промежутков времени, например, во время i=5-30.6. On the ground, the direction of the central axis of the sensitivity zone of the receiving device is aligned in azimuth with the direction to the Sun. For this, the central axis of the sensitivity zone of the receiving device is set in advance on the ground in azimuth at an angle equal to 250.4 degrees, which is equal to the angle of the azimuth of the direction to the Sun at the time of starting the device according to local average time at the beginning of one of these successive time intervals, for example, time i = 5-30.

Восход Солнца 14 мая на данной местности происходит в 5 часов 24 минуты, а заход - в 18 часов ЗОминут; высота Солнца над горизонтом при пуске равна 1,5 градусов, а высота Солнца при окончании работы устройства в i=18-24 равна 1,3 градуса.Sunrise on May 14 in this area occurs at 5 hours 24 minutes, and sunset - at 18 hours ZOMinut; the height of the Sun above the horizon at launch is 1.5 degrees, and the height of the Sun at the end of the device at i = 18-24 is 1.3 degrees.

Ориентацию центральной оси по высоте Солнца осуществляют при этом любым способом, например, установкой центральной оси зоны чувствительности приемного устройства под неизменным оптимальным углом к горизонту.The orientation of the central axis along the height of the Sun is carried out in this way in any way, for example, by setting the central axis of the sensitivity zone of the receiving device at a constant optimal angle to the horizon.

7. До начала промежутка времени, в котором выполняют пуск, определена ожидаемая разность координат D между астрономической угловой координатой азимута направления на Солнце (равна 251,0 градусу на начало следующего промежутка) и очередной угловой координатой азимута направления центральной оси в конце промежутка времени (равна сумме (250,4+15=265,4 градуса) в случае выполнения поворота центральной оси на один пошаговый угол в начале этого промежутка времени) в соответствии с выражением7. Before the start of the time interval in which the launch is performed, the expected difference of the coordinates D between the astronomical angular coordinate of the azimuth of the direction to the Sun (equal to 251.0 degrees at the beginning of the next interval) and the next angular coordinate of the azimuth of the direction of the central axis at the end of the time interval (equal to the sum (250.4 + 15 = 265.4 degrees) if the central axis is rotated one step at the beginning of this period of time) in accordance with the expression

Figure 00000005
Разность D=251,0-(250,4+15)=-14,4.
Figure 00000005
The difference D = 251.0- (250.4 + 15) = - 14.4.

8. При пуске центральную ось с помощью привода по азимуту выставили впереди направления на Солнце путем поворота на один пошаговый угол в начале промежутка времени в 5 часов 30 минут (i=5-30), так как модуль ожидаемой разности координат D соответствует диапазону изменений его углового значения, определяемому из выражения

Figure 00000006
, что подтверждается неравенством8. When starting up, the central axis using the drive in azimuth was set ahead of the direction to the Sun by turning one step angle at the beginning of the time interval of 5 hours 30 minutes (i = 5-30), since the module of the expected coordinate difference D corresponds to the range of its changes angular value determined from the expression
Figure 00000006
, which is confirmed by the inequality

0≤|-14,4|≤15. После поворота центральную ось удерживали в неподвижном положении по азимуту до конца промежутка времени, то есть ее удерживали до начала следующего промежутка 5-36.0≤ | -14.4 | ≤15. After the rotation, the central axis was kept stationary in azimuth until the end of the time interval, that is, it was held until the beginning of the next interval 5-36.

9. До начала следующего промежутка времени в i=5-36 определена ожидаемая разность координат D между астрономической угловой координатой азимута направления на Солнце и очередная угловой координатой азимута направления центральной оси в конце этого промежутка времени от поворота центральной оси на один пошаговый угол в соответствии с выражением9. Before the start of the next time interval, i = 5-36 determines the expected difference in the coordinates D between the astronomical angular coordinate of the azimuth of the direction to the Sun and the next angular coordinate of the azimuth of the direction of the central axis at the end of this time interval from the rotation of the central axis by one step angle in accordance with expression

Figure 00000007
Имеем: D=251,6-(265,4+15)=-28,8,
Figure 00000007
We have: D = 251.6- (265.4 + 15) = - 28.8,

10. Центральную ось удержана в неподвижном положении по азимуту в этом промежутке времени с началом в i=5-36, так как ожидаемая разность координат D от поворота центральной оси на один пошаговый угол имеет угловое значение, которое соответствует значению из выражения10. The central axis is kept stationary in azimuth during this period of time with the beginning at i = 5-36, since the expected difference in the coordinates D from the rotation of the central axis by one step angle has an angular value that corresponds to the value from the expression

Figure 00000008
Имеем: -28,8<-15.
Figure 00000008
We have: -28.8 <-15.

11. Центральная ось удержана в неподвижном положении по азимуту во всех последующих промежутках включительно до промежутка времени i=10-24, так как ожидаемая разность координат D в них от поворота центральной оси на один пошаговый угол имеет угловое значение, которое соответствует значению из выражения:11. The central axis is kept stationary in azimuth in all subsequent intervals up to the time interval i = 10-24, since the expected difference in the coordinates of D from them from turning the central axis by one step angle has an angular value that corresponds to the value from the expression:

Figure 00000008
Figure 00000008

Удержание в неподвижном положении по азимуту центральной оси в этих промежутках времени обусловлено очень замедленным изменением азимута Солнца в этой части светового дня на данной местности.Holding in a fixed position along the azimuth of the central axis at these time intervals is due to a very slow change in the azimuth of the sun in this part of the daylight hours in a given area.

12. Центральную ось с помощью привода по азимуту выставили впереди направления на Солнце путем поворота на один пошаговый угол в начале промежутка времени i=10-30, в котором модуль ожидаемой разности координат

Figure 00000009
равен D=280,9-(265,4+15)=0,5. Это значение D соответствует диапазону изменений его углового значения, определяемому из выражения:12. The central axis using the drive in azimuth was set ahead of the direction to the Sun by turning one step angle at the beginning of the time interval i = 10-30, in which the module of the expected coordinate difference
Figure 00000009
equal to D = 280.9- (265.4 + 15) = 0.5. This value of D corresponds to the range of changes in its angular value, determined from the expression:

Figure 00000003
что подтверждаться неравенством 0≤|0,5|≤15.
Figure 00000003
which is confirmed by the inequality 0≤ | 0.5 | ≤15.

13. В следующем промежутке i=10-36 и во всех последующих промежутках времени до промежутка i=11-12 включительно центральную ось удерживали в неподвижном положении по азимуту согласно выражениям (1) и (3).13. In the next interval i = 10-36 and in all subsequent periods of time up to the interval i = 11-12 inclusive, the central axis was kept stationary in azimuth according to expressions (1) and (3).

14. Центральную ось по азимуту выставили впереди на один пошаговый угол в начале промежутка времени i=11-18.14. The central axis in azimuth was set ahead by one step angle at the beginning of the time interval i = 11-18.

15. Центральную ось удерживали в неподвижном положении по азимуту согласно выражениям (1) и (3) в промежутках времени i=11-24 и i=11-30.15. The central axis was kept stationary in azimuth according to expressions (1) and (3) at time intervals i = 11-24 and i = 11-30.

16. В последующей части светового дня центральную ось по азимуту:16. In the subsequent part of daylight, the central axis in azimuth:

- выставили впереди Солнца в начале промежутков времени 11-36, 11-48, 11-54, 12-00, 12-12, 12-18, 12-24, 12-54, 13.54, и 16,42;- set ahead of the Sun at the beginning of the time intervals 11-36, 11-48, 11-54, 12-00, 12-12, 12-18, 12-24, 12-54, 13.54, and 16.42;

- удержали в неподвижном положении в промежутках времени 11-42, 12-06. с 12-36 до 12-48 включительно, с 13-00 до 13-48 включительно, с 14-00 до 16-36 включительно и с 16-48 до 18-30 включительно.- kept stationary at intervals of 11-42, 12-06. from 12-36 to 12-48 inclusive, from 13-00 to 13-48 inclusive, from 14-00 to 16-36 inclusive and from 16-48 to 18-30 inclusive.

Claims (18)

Способ ориентации на Солнце приемного устройства солнечной энергии и преобразования ее в другие виды энергии,The method of orientation to the sun of the receiving device of solar energy and converting it into other types of energy, включающий в себя повороты на пошаговый угол по азимуту приемного устройства на местности после совмещения по азимуту направления центральной оси зоны чувствительности приемного устройства с направлением на Солнце и пуска в работу приемного устройства в начале одного из последовательных промежутков времени,including turns on a step-by-step angle in azimuth of the receiving device on the ground after combining in the azimuth of the direction of the central axis of the sensitivity zone of the receiving device with the direction to the Sun and putting the receiving device into operation at the beginning of one of successive time intervals, отличающийся тем, чтоcharacterized in that пошаговый угол по величине выполняют постоянным и не превышающим угол раствора зоны чувствительности приемного устройства, который измеряют от ее вышеуказанной центральной оси,the step-by-step angle in magnitude is performed constant and not exceeding the angle of the solution of the sensitivity zone of the receiving device, which is measured from its above-mentioned central axis, промежуток времени с каждым поворотом выдерживают с постоянной длительностью, равной времени, за которое астрономическая угловая координата азимута Солнца в день работы приемного устройства увеличивается на величину пошагового угла, начиная с 12 часов дня по местному среднему времени в средних и высоких широтах Земли,the interval of time with each rotation is maintained with a constant duration equal to the time during which the astronomical angular coordinate of the azimuth of the Sun on the day of operation of the receiving device increases by the value of the step-by-step angle, starting from 12 noon local average time in the middle and high latitudes of the Earth, причем, начиная с пуска, определяют ожидаемую разность координат D между астрономической угловой координатой азимута направления на Солнце и очередной угловой координатой азимута направления центральной оси в конце промежутка времени от поворота центральной оси на один пошаговый угол в соответствии с выражением:moreover, starting from the start, the expected difference of coordinates D between the astronomical angular coordinate of the azimuth of the direction to the Sun and the next angular coordinate of the azimuth of the direction of the central axis at the end of the time interval from the rotation of the central axis by one step angle is determined in accordance with the expression:
Figure 00000010
Figure 00000010
где:
Figure 00000011
- астрономическая угловая координата азимута направления на Солнце в конце текущего промежутка времени, которую принимают равной астрономической угловой координате азимута направления на Солнце в начале следующего промежутка времени;
Where:
Figure 00000011
- the astronomical angular coordinate of the azimuth of the direction to the Sun at the end of the current time interval, which is taken equal to the astronomical angular coordinate of the azimuth of the direction to the Sun at the beginning of the next time period;
i - местное среднее время суток в начале каждого текущего промежутка времени;i is the local average time of the day at the beginning of each current time interval; Δt - промежуток времени;Δt is the time interval; i+Δt - местное среднее время суток в конце промежутка времени;i + Δt is the local average time of day at the end of the time interval; Ai - угловая координата азимута центральной оси в начале очередного текущего промежутка времени;A i is the angular coordinate of the azimuth of the central axis at the beginning of the next current time interval; s - пошаговый угол,s is the step angle и центральную ось с помощью привода по азимуту выставляют впереди направления на Солнце путем поворота на один пошаговый угол, начиная с пуска, и в начале каждого того промежутка времени, в котором модуль ожидаемой разности координат D соответствует диапазону изменений его углового значения, определяемому из выражения:and the central axis using the drive in azimuth is set ahead of the direction to the Sun by turning one step-by-step angle, starting from the start, and at the beginning of each period of time in which the module of the expected coordinate difference D corresponds to the range of changes in its angular value determined from the expression:
Figure 00000012
Figure 00000012
где: Q - угол раствора зоны чувствительности приемного устройства,where: Q is the angle of the solution of the sensitivity zone of the receiving device, причем после каждого поворота центральную ось удерживают в неподвижном положении по азимуту до конца промежутка времени и ее удерживают в неподвижном положении по азимуту в каждом том промежутке времени, в котором ожидаемая разность координат D от поворота центральной оси на один пошаговый угол имеет угловое значение, которое определяют из выражения:moreover, after each rotation, the central axis is kept stationary in azimuth until the end of the time interval and it is held stationary in azimuth in each time interval in which the expected difference of the coordinates D from the rotation of the central axis by one step angle has an angular value that determines from the expression:
Figure 00000013
Figure 00000013
RU2019119690A 2019-06-25 2019-06-25 Method of orientation of solar energy receiving device on the sun and its conversion into other types of energy RU2716361C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019119690A RU2716361C1 (en) 2019-06-25 2019-06-25 Method of orientation of solar energy receiving device on the sun and its conversion into other types of energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019119690A RU2716361C1 (en) 2019-06-25 2019-06-25 Method of orientation of solar energy receiving device on the sun and its conversion into other types of energy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2716361C1 true RU2716361C1 (en) 2020-03-11

Family

ID=69898237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019119690A RU2716361C1 (en) 2019-06-25 2019-06-25 Method of orientation of solar energy receiving device on the sun and its conversion into other types of energy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2716361C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2748086C1 (en) * 2020-10-07 2021-05-19 Елизавета Сергеевна Шараборова Method of thermal stabilization of permafrost soils

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2300058C2 (en) * 2005-08-15 2007-05-27 Юлий Меркурьевич Рылов Cylindrical parabolic sun energy concentrator with absorber and sun tracking system
RU2381426C2 (en) * 2007-10-25 2010-02-10 Открытое акционерное общество Завод "Красное знамя" Turning device for solar power module
RU2474768C2 (en) * 2010-08-23 2013-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дагестанский государственный университет Method and device for rotation of panels of solar batteries
FR3037133B1 (en) * 2015-06-03 2017-06-23 Optimum Tracker METHOD OF CONTROLLING PREDICTIVE ORIENTATION OF A SOLAR FOLLOWER
RU2657684C2 (en) * 2013-02-21 2018-06-14 Вью, Инк. Control method for tintable windows

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2300058C2 (en) * 2005-08-15 2007-05-27 Юлий Меркурьевич Рылов Cylindrical parabolic sun energy concentrator with absorber and sun tracking system
RU2381426C2 (en) * 2007-10-25 2010-02-10 Открытое акционерное общество Завод "Красное знамя" Turning device for solar power module
RU2474768C2 (en) * 2010-08-23 2013-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дагестанский государственный университет Method and device for rotation of panels of solar batteries
RU2657684C2 (en) * 2013-02-21 2018-06-14 Вью, Инк. Control method for tintable windows
FR3037133B1 (en) * 2015-06-03 2017-06-23 Optimum Tracker METHOD OF CONTROLLING PREDICTIVE ORIENTATION OF A SOLAR FOLLOWER

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2748086C1 (en) * 2020-10-07 2021-05-19 Елизавета Сергеевна Шараборова Method of thermal stabilization of permafrost soils

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sidek et al. Automated positioning dual-axis solar tracking system with precision elevation and azimuth angle control
Al-Mohamad Efficiency improvements of photo-voltaic panels using a Sun-tracking system
Mousazadeh et al. A review of principle and sun-tracking methods for maximizing solar systems output
US4290411A (en) Solar energy collector sun-tracking apparatus and method
Muhammad et al. A review on solar tracking system: A technique of solar power output enhancement
Elagib et al. Design and implementation of dual axis solar tracker based on solar maps
US8481906B2 (en) Tilting/tracking system for solar devices
US20190052223A1 (en) In-plane rotation sun-tracking for concentrated photovoltaic panel
CN105958930A (en) Intelligent type solar tracker control system and intelligent type solar tracking bracket
RU2716361C1 (en) Method of orientation of solar energy receiving device on the sun and its conversion into other types of energy
Oh et al. Development of an embedded solar tracker for the enhancement of solar energy utilization
Er et al. Dual axis solar angle tracking system without any sensor
Whavale et al. A review of Adaptive solar tracking for performance enhancement of solar power plant
Bouzakri et al. Biaxial equatorial solar tracker with high precision and low consumption: modelling and realization
Munna et al. Design, implementation and performance analysis of a dual-axis autonomous solar tracker
Parveen et al. IoT based solar tracking system for efficient power generation
Notton et al. Available solar energy for flat-plate solar collectors mounted on a fixed or tracking structure
Sharma et al. An analysis of automatic dual axis sun tracking solar system
Karkee et al. Comparing and optimizing of solar insolation on yearly, monthly and seasonally basis for solar devices performance in Nepal
Quinn et al. A simple formula for estimating the optimum tilt angles of photovoltaic panels
Stjepanović et al. Microcontroller based solar tracking system
Alboteanu et al. Positioning systems for solar panels placed in isolated areas
Rashid et al. Dual-axis solar tracking system for maximum power production in PV systems
Rahman et al. Fabrication and Performance Analysis of a Higher Efficient Dual-Axis Automated Solar Tracker
Soulayman et al. Design and Performance of Two Axes Solar Tracker