Контроллер солнечного трекера СОНЯХ

---

Известно, что кроме направленного солнечного излучения на земную поверхность падает значительная доля рассеянного света из атмосферы, составляющая даже в ясный день 10-20%, а в условиях дымки или облачности – 50-90% и более.

Очевидно, что рассеянный и отраженный от других предметов свет наряду с прямым солнечным – также дополнительно освещает нашу панель или нагревает коллектор, увеличивая их отдачу как минимум на вот эти 10-20%, и хорошо было бы эту часть также учитывать и использовать.

Однако направление этого излучения – зачастую не совпадает с направлением прямых солнечных лучей (примеры: зимнее солнце и яркий снежный покров-рефлектор снизу, солнце на горизонте и яркая дымка вверху на небе, равномерная облачность и др.) Как сориентировать солнечную панель в такое время, чтобы максимально использовать и то, и другое?

Эксперименты (см. видео) показали, что в таких условиях значительно эффективнее ориентация нормали к плоскости панели панели – не строго на солнце, а на некоторый, определяемый опытным путем, оптимальный угол, в котором наблюдается максимум ее освещенности и выходной мощности.

Возникает вопрос: почему же тогда обычно стараются «навести» солнечные панели всегда прямо на солнце, «закрывая глаза» на реальную световую картину, ведь при этом теряется часть энергии? Ответы такие: «потому что так проще, не нужны датчики освещенности, не нужно думать над проблемами с облачностью, солнце каждый день ходит почти по одному и тому же пути».  Вот по такому принципу работает пассивное устройство слежения за солнцем, выполняющее наведение солнечных панелей “вслепую” на теоретическое положение Солнца, по расчету с использованием географических координат и времени (GРS, тaймеp). Прирост выработки энергии при этом в сравнении с неподвижно стоящими солнечными панелями составляет 40%.

“Собрать” же дополнительную солнечную энергию – Вы можете, перейдя к активной системе ориентации, выполняющей не просто механический поворот солнечных панелей во времени – а именно поиск такого положения, в котором сейчас наблюдается максимум освещенности вашей солнечной панели. За день работы такой алгоритм по выработке дает максимум от того, что можно вообще получить от солнечной батареи за счет её ориентации.

Получите +50% генерации с активной системой слежения за солнцем

В активном устройстве слежения за солнцем присутствует специальный фотометрический датчик, который устанавливается на подвижной части трекера вместе с солнечными панелями, и по сигналам которого  блок управления непрерывно анализирует: находятся ли сейчас панели в “положении максимальной мощности”? И через приводы при необходимости позиционирует их в это положение. И так – в течение дня.

Эффективная система слежения “следит” не за положением Солнца – а за тем, чтобы за счет наилучшей ориентации солнечного трекера в текущей световой картине – “выжать” максимум энергии из ваших солнечных панелей!

Конечно, везде есть свои сильные и слабые стороны – скажете Вы. И будете абсолютно правы. Да, нужен датчик. Да, он именно оптический, и это дополнительный элемент и пр.  Но здесь вопрос приоритетов, и каждый выбирает сам.

У нас изначально стояла задача: где взять надежный, простой и эффективный блок управления для установки на наши двухосевые солнечные трекеры (AADAT, ориентация по азимуту и элевации). После ряда неудовлетворительных экспериментов с существующими контроллерами, как отечественных пассивного типа, так и активных из братского Китая✈ (“купишь даром – выйдет боком”) – мы начали разработку своего продукта, и пошли именно по оптическому пути.

Основное внимание при этом уделено максимальной эффективности ориентации не только в ясную погоду, но и в переменную облачность. Созданию новых алгоритмов адаптивного микропроцессорного управления, которые работают лучше, точнее, защищеннее от помех в полевых условиях, чем простейшие схемы на ..фоторезисторах и транзисторах, которыми наполнен Интернет.

Начиная с 2017 года контроллер СОНЯХ внедрен на солнечных трекерах ведущих украинских производителей  и за это время максимально адаптирован для наших пользователей и условий установки.  С 2019 года устройство слежения за солнцем выпускается серийно, работает на солнечных электростанциях мощностью от сотни ватт до десятков киловатт  и имеет положительные рекомендации в отношении качества работы.  Принципы управления солнечным трекером, заложенные в контроллере СОНЯХ, защищены патентом Украины.

Видеообзоры контроллера СОНЯХ:

Основные преимущества контроллера СОНЯХ:

• ++ Активная система – максимум выработки энергии.  С контроллером солнечного трекера СОНЯХ ваша система слежения будет ориентироваться не по теоретическому положению солнца – а по реальной световой картине. После внедрения контроллера СОНЯХ продуктивность солнечных батарей на трекерах за день превышает получаемую в статике на 50% и выше.  Пример: зимой этот небольшой трекер на 2.4 кВт панелей дает энергии даже немного больше (!), чем 8 кВт стационарных панелей, установленных рядом под наклоном 25°.
• ⛅ Помехоустойчивость, защита от “рыскания” в облачность. Оригинальная модель позиционирования, выполняемая микроконтроллером, с возможностью тонкой настройки ее “поведения” в меню. В этом отличие от простейших схем на фоторезисторах, известных нам “качеством” своей работы.
• 24/7 Автономная работа. С автоматикой СОНЯХ ваш солнечный трекер работает всегда, независимо от помех и качества сигнала GРS, и без необходимости постоянного вмешательства, проведения какой-то коррекции и т.п.
• ☂ Надежная защита вашего трекера солнечных панелей в неблагоприятных погодных условиях: ветер, снег, град. Зимой панели на трекере – всегда чистые!
• ⭕ Простота приводов. Построить солнечный трекер с блоком управления СОНЯХ самостоятельно, своими руками – очень просто и доступно, поскольку не требуются дорогостоящие актуаторы со счетчиком оборотов, датчики Холла, герконы и т.п. Два обычных имеющихся в наличии мотор-редуктора (=12/24/~220В) + четыре концевых выключателя – это всё что нужно для полноценной работы.  Можно использовать любые актуаторы и даже гидравлический привод! 
• ①② Универсальность: одна или две оси. Контроллер СОНЯХ может выполнять ориентацию солнечных элементов как на двухосевых, так и на одноосевых солнечных трекерах. Вы можете вначале сделать солнечный трекер одноосным, а в дальнейшем – полноценным двухосным.
• ⚠ Защита приводов от перегрузки, а трекера – от повреждений: останов если нагрузка превышает критическое значение, задаваемое индивидуально для каждого привода. Например, бывают случаи: примерз привод, не сработал концевик, трекер при повороте уперся в препятствие, снег и пр.  При этом Вы гарантированно избежите повреждения механики и электроники.
• ┻ Простота установки основания. Для трекера солнечных панелей с контроллером СОНЯХ  не требуется точная привязка по азимуту и вертикали (как в пассивных системах, где ошибка ориентации основания входит в общую погрешность слежения, поэтому там это крайне важно).  СОНЯХ – активная система слежения за солнцем с обратной связью по датчикам, поэтому Вы можете устанавливать основание не особо задумываясь об углах. Точный поиск солнца будет выполнен автоматически, сразу после включения питания.
• ♻ Построение автономных систем.  Работа от резервной аккумуляторной батареи в случае перебоев электроснабжения, аварийная парковка (“по ветру”) – при низком ее заряде, отключение системы – при полном разряде, и восстановление нормальной работы солнечного трекера – после того, как появится электропитание, и АКБ наберет достаточный заряд.
• ⬜ Наглядная настройка контроллера через интуитивно понятное и простое меню, графический дисплей, удобная диагностика (отображение входных сигналов в цифровой форме и в виде графиков и пр.)
• ☕ Удобство обслуживания трекеров с помощью пультов ДУ (ИК или радио 433 МГц)
• $ Доступная цена, а также возможность одновременного управления одним блоком – целым массивом солнечных трекеров
• ☎ Поддержка разработчиком: онлайн-консультации, гарантия работы системы после установки (в отличие от китайских прототипов), обновление прошивки, доработка функций по индивидуальному заказу

Универсальная плата контроллера солнечного трекера СОНЯХ содержит дисплей и пять кнопок: “C, OK, вверх, вниз” и “Авто/ручной режим” – для отключения автомата и ручного позиционирования трекера влево-вправо-вверх-вниз. В удобном иерархическом меню (как в телефонах Nokia) можно изменять значительное число параметров, влияющих на работу солнечного трекера, просматривать состояние датчиков в числовом и графическом виде. Присутствует сброс к рекомендуемым настройкам по умолчанию (DEFAULT), где не нужно ничего настраивать: система изначально работоспособна – достаточно лишь запустить обучение в меню “Привод”.

Слева на плате расположены входы для фотометрического датчика (EL, ER, ED, EU), вверху в левой половине – входы для четырех концевиков (SL, SR, SD, SU)  и четыре дополнительных входа:

• Em!: аварийная кнопка для принудительной ручной парковки трекера вверх (в зенит, панели при этом параллельно земле)
• Wind: вход частотного сигнала датчика ветра (анемометра) – то же, но для автоматической парковки трекера при сильном ветре
• Hail: вход дискретного сигнала датчика снега / града для парковки трекера вниз (на горизонт, панели при этом вертикально) – для защиты от града или сброса снега
• OVL! – вход дискретного сигнала перегрузки приводов – для останова при возникновении препятствия при движении

Управление двумя приводами, выполняющими поворот солнечных панелей по азимуту X и элевации (углу высоты) солнца Y, выполняется по четырем NPN NO выходам (ML, MR, MD, MU), к которым подключаются любые подходящие реле или наши силовые модули для AC-двигателей или для DC-двигателей.

Вариант с реле – проще, но не имеет защиты привода от перегрузки. Можно использовать релейные модули на 4-8 реле 5/12/24 В 10 А, промежуточные реле 12/24 В 5-10 А с монтажной колодкой на DIN-рейку или мощные автомобильные реле 12/24 В 40-100 А.  Вариант с силовым модулем DC – сложнее, но обеспечивает защиту приводов от перегрузки, что позволяет защитить ваш трекер от повреждений.

Питание (+Vin, PGND или +V, GND) – постоянным напряжением в широком диапазоне от 8 до 30 В. На плате есть мощный выход +5 В 0.5 А для питания, например, реле.  Контроллер очень экономичен: потребляемый ток составляет 10-20 мА, что позволяет строить полностью автономные системы с питанием от АКБ.

Технические характеристики:

• Габариты платы контроллера: 90 x 66 мм
• Крепление платы: 4 винта М3, 82 x 47 мм
• Габариты корпуса датчика (без креплений и кабеля): 83 x 58 x 34 мм
• Боковые крепления: 2 отв. ∅4 мм на расстоянии 96 мм
• Длина кабеля датчика: 8 м (уточняется при заказе)
• Рекомендуемое время движения привода X: 2-20 мин
• Рекомендуемое время движения привода Y: 0.5-2 мин
• Максимально допустимое время движения приводов X, Y: 40 мин
• Текущая версия прошивки: 6.10c

Кроме рассмотренной выше универсальной платы контроллер солнечного трекера СОНЯХ существует в нескольких вариантах исполнения:

• эконом-вариант в небольшом в герметичном корпусе с монтажом прямо на солнечную панель СОНЯХ mini
• максимальная боксовая версия в герметичном корпусе из поликарбоната СОНЯХ BOX
• наиболее популярная версия в корпусе на DIN-рeйку СОНЯХ DIN
• и готовый металлический шкаф СОНЯХ DIN BOX с ИБП, АКБ 24V 

Производство и продажа готовых солнечных трекеров – наши партнеры:

---