A regionális gazdasági fejlődés műszaki innovációs hátterének fejlesztése TÁMOP- 4.2.1/B-09/1/KONV-2010-0006
Energetika, környezetvédelem alprojekt – Fókuszáló napkollektor fejlesztése Divós Ferenc, Németh Gábor, Tatai Sándor, Varga Mihály, NymE Németh Szabolcs, 3B Hungária Kft. 2011.06.21.
Fókuszáló napkollektor 70 darab 30 x 30 cm-es tükörrel 70-80 Co-os meleg vizet előállító berendezést terveztünk. A tükrök egy 40 x 40 cm-es kollektorra vetítik a napból érkező sugarakat. Célunk a látható fény tartományán túl az infravörös tartomány hasznosítása is . A tervezett teljesítmény 4 kW. Elektromos vezérléssel a két tengely körül elforgatható tükörrendszert mindig a nap irányába forgatjuk. A megvalósítás 3 részfeladatra oszlik: - Megfelelő tükör megtalálása - Mozgató mechanizmus (3B Hungária Kft.) - Vezérlés
Fókuszáló napkollektor Tükör kiválasztása
Tükör kiválasztása
Üveg tükör biztonsági üvegből. Készíti: Hirschler Glass Kft. Sopron A ragasztó réteg a szilánkokat összetartja.
Tükör kiválasztása
Tükör reflexiójának vizsgálata. Fém vagy üveg tükör?
Tükör kiválasztása Reflexió (%) vizsgálat Üveg tükör Alu tükör Rozsdamentes acél
Tükör kiválasztása Reflexió (%) vizsgálat Üveg tükör Polírozott Alu tükör Polírozott Alu + lakk
Hullámhossz (nm)
Tükör kiválasztása
Polírozott Alu tükör 5 különböző pontján a reflexió.
Nagy inhomogenitások a tükör felületén.
Tükör kiválasztása Vizsgálatok az infravörös tartományban – felmelegedés vizsgálat Az Alu és az üveg tükör hasonlóan viselkedett. 80
Hőmérséklet (C)
70 60 50 40 30 20 1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Idő (perc)
Üvegtükör
Alu 1+lakk
Alu 2
Alu 3
Tükör kiválasztása Tükrök összehasonlítása Üveg tükör (Ag)
Alu tükör
Előny
Nagy reflexió (90%)
könnyű, nem törik
Hátrány
Törékeny, nehéz
Kisebb reflexió (80%)
Infravörös tartományban
Oxidálódik
kisebb reflexió
Fókuszáló napkollektor Németh Szabolcs (3B Hungária Kft)
2011.06.21.
Szempontok, elvárások Tervezési szempontok Alacsony bekerülési költség
2011.06.21.
Szempontok, elvárások Tervezési szempontok Helyszíni szerelhetőség
2011.06.21.
Szempontok, elvárások Tervezési szempontok Állékonyság
Stabilitás
2011.06.21.
Szempontok, elvárások Tervezési szempontok Időjárásálló felületkezelés
2011.06.21.
Szempontok, elvárások Tervezési szempontok Megfelelő mozgatási lehetőségek
2011.06.21.
Szempontok, elvárások Funkcionális szempontok Horizontális mozgatás
2011.06.21.
Szempontok, elvárások Funkcionális szempontok Vertikális mozgatás
2011.06.21.
Szempontok, elvárások Funkcionális szempontok Fókuszálás
2011.06.21.
Tapasztalatok Fókuszálás A periférián lévő tükrök beállítása nem megvalósítható
2011.06.21.
Tapasztalatok „Nap követése” Félrefókuszál a „tányér”
2011.06.21.
Elképzelések a jövőben Tartószerkezet
Forgástengely és a súlyvonal
közelítése Fókuszálás A tükörfelfogó gömbcsuklók állítási tartományának növelése Áramellátás Napelemes működtetés „Nap követése”
Előre definiált pálya ↔ folyamatos fotodiagnosztika Hatásfok megőrzése Automata tisztítórendszer
2011.06.21.
Vezérlés Feladat: a tükröket tartó szerkezet nap irányába történő forgatása A Nap járása csillagászatilag jól leírt jelenség A látszólagos pálya függ •A földrajzi koordinátától •A dátumtól (Föld forgástengely iránya) •Az időponttól (Universal Time Coordinated, UTC)
http://www.blikk.hu/blikk_aktualis/ilyen-a-nap-utja-2039867?nocache
Egy adott földrajzi helyen a Nap látszólagos mozgása
Irányítástechnikai szempontból kellő pontossággal vezérelhető a Nap követése a csillagászati modell alapján, melyet egy fényérzékelős egységgel lehet pontosítani. A berendezés működtetéséhez két fő mozgás szükséges •billentés •forgatás
2011.06.21.
Vezérlés Feladat: a tükröket tartó szerkezet nap irányába történő forgatása Megvalósítás PLC-vel: • Az elektronika frekvenciaszabályozott villanymotort illetve elektromos lineáris aktuátort működtet, ami a berendezés forgatását ill. billentését végzi • A vezérlés a dátum és a pontos idő függvényében kiszámolja a nap állásának függőleges és a vízszintes koordinátáit és abba az irányba állítja a tükröket. A szerkezet aktuális állását abszolút jeladóról veszi.
Egyéb funkciók: • Túlmelegedés figyelése (hőteljesítmény csökkentése) • Etherneten keresztül monitorozható, átprogramozható • Hőmennyiség mérése, a PLC segítségével adatgyűjtéssel megoldható, meteorológiai adatokkal összevetve a berendezés működése elemezhető
2011.06.21.
