یکی از اصول مهم در افزایش راندمان سلول‌های خورشیدی، زاویه تابش خورشید می‌باشد. این زاویه همواره باید عمود بر سلول‌های خورشیدی باشد، تا بیشترین انرژی توسط پنل های خورشیدی جذب شود. در صورتی که زاویه تابش پنل های یک نیروگاه خورشیدی با خورشید مناسب نباشد، راندمان پنل ها و در کل بازده نیروگاه خورشیدی کاهش خواهد یافت. از طرفی دیگر خورشید در طول روز همواره در حال حرکت بوده و در موقعیت‌های مختلفی قرار می‌گیرد. برای افزایش راندمان پنل های سولار، می‌بایست زاویه پنل های خورشیدی پیرو موقعیت خورشید در آسمان متغیر باشد، به نحوی که زاویه تابش همیشه عمود بر پنل خورشیدی باشد. درنتیجه برای بهره برداری بهتر از میزان تابش انرژی خورشید و جذب حداکثر انرژی از ردیاب خورشیدی (SOLAR TRACKER) که حرکت خورشید را دنبال می‌کند استفاده می‌کنند.
انواع ردیاب در سیستم های خورشیدی
ردیاب خورشیدی الکترونیکی پیوسته با استفاده از روش کنترل دور موتور، خورشید را در هر لحظه از زمان از نظر مکانی تعقیب می کند و بر حسب نوع طرح قسمت کنترل زمان کار موتور و دور معکوس شامل دو نوع اتوماتیک و تمام اتوماتیک می باشد.
- نوع اتوماتیک ردیاب خورشیدی فقط یکبار در روز احتیاج به وجود نیروی انسانی دارد. زمان معینی یا طلوع خورشید آن را روشن کرده، دستگاه به کار خود ادامه داده و خورشید را تعقیب می کند و در غروب خورشید به طور اتوماتیک حرکت معکوس کرده و به جای اول خود برگشته و سپس به طور اتوماتیک خاموش می شود.
- نوع تمام اتوماتیک اصلا احتیاج به وجود شخص برای روشن یا خاموش کردن دستگاه ندارد، درطلوع خورشید به طور اتوماتیک روشن شده و به کار می افتد و خورشید را تعقیب می کند و زمان غروب خورشید به طور اتوماتیک حرکت معکوس کرده و بجای خود برگشته و سپس به طور اتوماتیک خاموش می شود و به همین ترتیب روز بعد به طور اتوماتیک روشن شده و به کار خود ادامه می دهد.
انواع محور تغییر زاویه
-
ردیاب تک محوره
این نوع ردیاب دارای یک درجه آزادی و یک موتور جهت تنظیم زاویه پنل هنگام طلوع خورشید از شرق به غرب جهت تنظیم زاویه (azimuth) می‌باشد. زاویه بهینه ارتفاع پنل ها توسط نصب کننده سیستم روی یک مقدار ثابت برای تمام طول سال یا شروع هر فصل یا شروع هر نیمسال یک بار تنظیم می‌گردد.
-
ردیاب دو محوره
این نوع ردیاب دارای دو درجه آزادی و دو موتور مستقل می‌باشد و هر دو زاویه سمت (azimuth) و ارتفاع (altitude) توسط آن تنظیم می‌گردد. این نوع ردیاب بازده سیستم را از ردیاب نوع اول بیشتر بهبود می‌بخشد اما به دلیل پیچیدگی مکانیزم سخت افزاری و نرم افزاری کنترلر دو جهته آن از نظر هزینه تفاوت چشمگیری نسبت به نوع تک محوره دارد. همچنین به دلیل حرکت دوگانه موتورها در راستای زوایای سمت و ارتفاع پنل ها به فضای باز بیشتری در اطراف خود نیاز دارند.
ردیاب خورشیدی (SOLAR TRACKER) از نظر نحوه عملکرد
۱-پیوسته
این سیستم خورشید را به‌طور پیوسته در هر لحظه از زمان تعقیب می‌کند و مستقل از تشعشعات خورشید (نمایان بودن خورشید) است و از نظر تئوری و عملی کاملاً پیوسته است و براساس حرکت منظم وضعی کره زمین یا حرکت ظاهری خورشید (گذشت زمان) که پیوسته و ثابت است کار می‌کند.
کارکرد مناسب این سیستم به این خاطر است که به علت پیوستگی کاملاً بدون خطا بوده و با پنهان شدن خورشید در زیر ابرها (روز ابری و آفتابی) سیستم بدون خطا همچنان با دقت بسیار به کار خود ادامه داده و خورشید را حتی در زیر ابرها تعقیب می‌کند، یعنی این سیستم در روزهای ابری و آفتابی نیز به خوبی کار می‌کند.
۲-غیر پیوسته یا گسسته
این سیستم خورشید را به‌طور غیر پیوسته در زمان‌های معینی با فواصل زمانی ثابت تعقیب می‌کند و وابسته به تشعشعات خورشید (مایل بودن خورشید) است و از نظر تئوری و عملی غیر پیوسته است و براساس تشعشعات خورشید کار می‌کند. عیب مهم این سیستم این است که به علت عدم پیوستگی اولاً دارای خطا بوده و خطای آن با پنهان شدن ناقص خورشید در زیر ابرها زیاد می‌شود و ثانیاً با پنهان شدن کامل خورشید در زیر ابرها سیستم به طور کلی از کار می افتد.
یعنی این سیستم فقط در روزهایی کاملاً آفتابی (بدون هیچ گونه ابری) کار می‌کند و در روزهای ابری و آفتابی دارای خطای زیاد بوده و یا اصلاً کار نمی‌کند با توجه به این که در کشوری مانند ایران در هر نقطه از کشور در تمام طول سال به‌طور متوسط جمعاً فقط حدود دو ماه روز کاملاً آفتابی (بدون هیچ گونه ابری) می‌باشد سیستم غیر پیوسته غیر قابل استفاده بوده و حتماً باید از سیستم پیوسته استفاده شود. سیستم غیر پیوسته فقط در کشورهای آسیای جنوبی و جنوب شرقی و آفریقا و آفریقای جنوبی قابل استفاده می‌باشد.
روش‌های طراحی ردیاب خورشیدی (SOLAR TRACKER)
-
با استفاده از مقاومت حرارتی
این روش بر اساس اختلاف درجه حرارت نقاط کار می کند. به علت وجود ابعاد هندسی ترمیستور این روش غیر پیوسته است و خطای سیستم با ابعاد هندسی ترمیستور نسبت عکس دارد یعنی هرچه ابعاد هندسی ترمیستور بزرگتر باشد خطای سیستم کمتر و به همان نسبت دقت سیستم زیاد تر خواهد بود .
-
با استفاده از مقاومت نوری
این روش بر اساس روشنایی و تاریکی یعنی اختلاف شدت نور محل‌ها (نقاط یا خطوط نورانی) با سایر نقاط داخل جعبه کار می‌کند.
به علت وجود ابعاد هندسی فتورزیستور این روش غیر پیوسته است و خطای سیستم با ابعاد هندسی فتورزیستور نسبت عکس دارد. یعنی هرچه ابعاد هندسی فتورزیستور بزرگتر باشد خطای سیستم کمتر و به همان نسبت دقت سیستم زیادتر خواهد بود.
-
با استفاده از سلول نوری
این روش نیز بر اساس روشنایی و تاریکی یعنی اختلاف شدت نور نقاط (نقاط یا خطوط نورانی) با سایر نقاط داخل جعبه کار می‌کند و خطای سیستم با ابعاد هندسی فتوسل نسبت عکس دارد. یعنی هرچه ابعاد هندسی فتوسل بزرگتر باشد خطای سیستم کمتر و به همان نسبت دقت سیستم زیادتر خواهد بود.