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.
Fókuszáló napkollektor 70 darab 30 x 30 cm-es tükörrel 70-80 C o -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.
Hőmérséklet (C) Tükör kiválasztása Vizsgálatok az infravörös tartományban felmelegedés vizsgálat Az Alu és az üveg tükör hasonlóan viselkedett. 80 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 kisebb reflexió Oxidálódik
Fókuszáló napkollektor Németh Szabolcs (3B Hungária Kft)
Szempontok, elvárások Tervezési szempontok Alacsony bekerülési költség
Szempontok, elvárások Tervezési szempontok Helyszíni szerelhetőség
Szempontok, elvárások Tervezési szempontok Állékonyság Stabilitás
Szempontok, elvárások Tervezési szempontok Időjárásálló felületkezelés
Szempontok, elvárások Tervezési szempontok Megfelelő mozgatási lehetőségek
Szempontok, elvárások Funkcionális szempontok Horizontális mozgatás
Szempontok, elvárások Funkcionális szempontok Vertikális mozgatás
Szempontok, elvárások Funkcionális szempontok Fókuszálás
Tapasztalatok Fókuszálás A periférián lévő tükrök beállítása nem megvalósítható
Tapasztalatok Nap követése Félrefókuszál a tányér
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
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
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