Защо слънчевите тракери се нуждаят от въртящи се задвижвания - и защо задвижването е тракерът
Соларна система с фиксиран наклон е обърната на юг (в северното полукълбо) под статичен ъгъл. Тя улавя максимално облъчване само по слънчев обяд — през останалата част от деня ъгълът на падане между слънчевата светлина и повърхността на панела е неоптимален, което намалява улавянето на енергия с 25 до 40% в сравнение с панел, който е непрекъснато обърнат към слънцето.
Система за проследяване на слънчевата енергия завърта панелния масив, за да поддържа оптималния ъгъл през целия ден. планетарна скоростна кутия с въртящо се задвижване не е просто компонент на тракера — в повечето съвременни дизайни той Е тракерът. Въртящото се задвижване служи едновременно като структурен лагер (поддържащ тежестта на панела), ротационен механизъм (завъртащ панела) и заключване на позицията (задържащ панела срещу вятъра). Никой друг компонент в слънчевата индустрия не изпълнява три структурни и механични функции в едно устройство.
Въртящото се задвижване Е соларният тракер: то поддържа теглото на панела, завърта масива и се заключва срещу вятър - три функции в едно интегрирано устройство.
Едноосен срещу двуосен — две архитектури за проследяване, две различни изисквания към задвижването
Системите за проследяване на слънцето се разделят на две категории, всяка от които поставя различни изисквания към задвижването на въртенето. Разбирането на разликата е от съществено значение за определянето на правилното задвижване - защото едноосно задвижване, използвано в двуосно приложение, ще се повреди от допълнителните натоварвания от накланяне, а двуосно задвижване, използвано в едноосно приложение, води до прахосване на разходи за ненужен капацитет.
| Параметър | Едноосен тракер | Двуосен тракер |
|---|---|---|
| Оси на въртене | 1 (азимут изток-запад) | 2 (азимут + кота) |
| Добив на енергия спрямо фиксирана | +25 до 30% | +35 до 45% |
| Въртящи задвижвания на тракер | 1 | 2 (по един на ос) |
| Площ на панела за тракер | 20 – 120 м2 | 4 – 30 м2 |
| Пазарен дял (комунални услуги) | 85 – 90% | 10 – 15% |
| Въртящ момент на изхода на задвижването | 2000 – 8000 Нм | 500 – 3000 Нм |
| Въртящ момент от спиране на вятъра | 15 000 – 50 000 Нм | 3 000 – 15 000 Нм |
Защо въртящият момент на спиране на вятъра превишава задвижващия момент от 3 до 8 пъти: Въртящият момент на двигателя, необходим за завъртане на панелния масив по време на спокойно проследяване, е скромен - от 2000 до 8000 Nm за едноосен тракер. Но въртящият момент, необходим за ЗАДРЪЖДАНЕ на масива в буря - издържащ на ветрови натоварвания от 150 км/ч върху повърхност на панела от 60 до 120 м2 - е от 15 000 до 50 000 Nm. Задвижващото устройство за въртене трябва да е оразмерено за това условие на задържане, а не за условието на проследяване. Повечето соларни задвижващи устройства за въртене прекарват 99,91 TP3T от живота си при по-малко от 201 TP3T от номиналния си капацитет - и трябва да преживеят бури от 0,11 TP3T при 1001 TP3T.
Двуосните тракери използват две задвижващи механизми за въртене: един за азимут (хоризонтално въртене) и един за елевация (ъгъл на наклон). Едноосните тракери използват едно задвижване за основното движение за проследяване изток-запад.
Самозаключване — свойството, което елиминира спирачките, двигателите и консумацията на енергия между движенията
Повечето промишлени въртящи се задвижвания използват цилиндрични или спирални планетарни зъбни колела, които са с обратно задвижване - натоварване на изхода може да завърти зъбните колела назад и да задвижи двигателя. Това изисква спирачка, която да задържи позицията, когато двигателят е изключен. Въртящите се задвижвания със слънчеви тракери използват различна архитектура: входен етап на червячна предавка, комбиниран с планетарен изходен етап. Червячната предавка осигурява самозаключване - ъгълът на триене на червячната резба надвишава ъгъла на водещо движение, което прави механично невъзможно изходното натоварване (вятърът върху панелите) да задвижи обратно входа.
Това самозаключващо се свойство елиминира три компонента: задържащата спирачка, непрекъснатото захранване на двигателя и обратната връзка на сензора за положение. Между движенията за проследяване, двигателят се изключва от захранването и панелите се задържат на място от механичната геометрия на червячната предавка – без консумация на електроенергия. За слънчева електроцентрала с мощност 100 MW с 15 000 тракера, елиминираната енергия от спирачката и задържащия двигател представлява значително намаляване на паразитното натоварване.
Компромисът за ефективност: Самозаключването на червячната предавка си има цена: ефективността на червячна степен е 40 до 651 TP3T - много по-ниска от 94 до 971 TP3T на цилиндрична планетарна степен. Но при слънчево проследяване тази ниска ефективност е приемлива, тъй като натоварването на проследяването е много малко (двигателят работи само от 2 до 5 минути на час) и консумираната енергия по време на проследяване е по-малка от 0,11 TP3T от енергията, произвеждана от тракера. Предимството на самозаключването - нулева енергия за задържане, без спирачка, без риск от загуба на позиция по време на прекъсвания на захранването - далеч надвишава загубата на ефективност по време на кратките движения при проследяване.
Принцип на планетарната предавка. Задвижванията за въртене със слънчев тракер комбинират самозаключващ се червячен входен етап с планетарен изходен етап, умножаващ въртящия момент, като съчетават способността за задържане на позицията с висок изходен въртящ момент.
30-годишен живот в пустинята — екологичните предизвикателства, които определят инженерството на соларните задвижвания
По-голямата част от слънчевите паркове с голям мащаб се намират в пустинни, полусухи или силно облъчени среди - същите места, които произвеждат най-висок слънчев добив, създават и най-суровите условия за механичното оборудване. Задвижващото устройство трябва да издържи на тези условия в продължение на 25 до 30 години без планирана подмяна.
Обем и качество — Защо слънчевите задвижвания изискват последователност в производството в голям мащаб
Един проект за слънчева електроцентрала с мощност 100 MW изисква поръчки на 10 000 до 20 000 въртящи се задвижвания – наведнъж, доставени на едно място и инсталирани в рамките на 6 до 12 месеца. Ако 1% от тези задвижвания се повредят през първите 5 години, това означава 100 до 200 подмени на място – всяка от които изисква сервизен камион, техник, кран или повдигащо устройство и 2 до 4 часа труд на задвижване. При цена от 500 до 800 щатски долара на посещение за обслужване плюс цената на подмяната на задвижването, ранният процент на повреда на 1% струва 75 000 до 200 000 щатски долара за непланирана поддръжка.
Ето защо разработчиците на слънчеви паркове и изпълнителите на EPC проектите дават приоритет на производствената консистентност пред спецификациите за пикова производителност. Задвижване, което постига еднородност на партидата от 99.9% при 90% от теоретичния максимален въртящ момент, е по-ценно от задвижване, което постига въртящ момент от 100% с вариация на партидата от 2%. Корея Евър-Пауър Производствените мощности са оборудвани за обемите на партидите и производителността на тестване, които изискват проекти за соларни системи от комунален мащаб.
Горе: Производствено съоръжение на Korea Ever-Power. Долу: Изпитателен център за проверка на качеството на партидите. Слънчевите проекти изискват тестване на изходния въртящ момент 100% на всеки блок в партиди от 5000 до 20 000.
Три режима на повреда, които определят спецификацията на соларното задвижване
По време на буря, контролерът командва всички тракери да заемат позиция за спиране на вятъра (обикновено хоризонтално или под предварително зададен ъгъл на прибиране). Задвижващото устройство за въртене трябва да задържи тази позиция срещу ветрови натоварвания от 150 км/ч или повече — генерирайки моменти от 15 000 до 50 000 Nm на изходния вал. Ако самозаключващата се червячна предавка не може да задържи, панелният масив се завърта неконтролирано и вятърът улавя панелите под висок ъгъл на атака — генерирайки сили, които могат да огънат тръбата за задвижване на въртящия момент, да разкъсат скобите на панела или да съборят цялата конструкция на тракера. Номиналният въртящ момент при спиране на вятъра е най-важната спецификация в целия информационен лист за задвижващото устройство за слънчево въртене.
В пустинна среда, фин пясък прониква в корпуса през уплътнения, вентилационни отвори и точки за вход на кабели в продължение на десетилетия. Пясъчните частици се натрупват в греста на червячната предавка и действат като непрекъснато притискащо съединение върху повърхностите на червяка и зъбите на колелото. В продължение на 15 до 20 години това абразивно износване увеличава хлабината и намалява надеждността на самозаключването - ъгълът на червяка се променя с износването на профила на резбата, което потенциално компрометира състоянието на заключването. След като способността за самозаключване се влоши, задвижването не може надеждно да се държи при бурни условия.
Слънчевите паркове в крайбрежни зони (в рамките на 5 км от морето), тропически региони и райони с висока влажност и промишлено замърсяване изпитват ускорена корозия на корпуса на въртящото се задвижване, лагера на въртящия се пръстен и крепежните елементи. Комбинацията от солен въздух, ежедневна кондензация и 30-годишно излагане води до скорости на корозия, които могат да намалят дебелината на стената на корпуса с 1 до 2 мм през целия експлоатационен живот на проекта. Пътеката на въртящия се пръстен – лагерната повърхност, която носи тежестта на панела – е особено уязвима, тъй като всяка корозионна точкова корозия по пътеката инициира преждевременна умора на лагера.
Горе: Монтажна работилница със станции за контрол на качеството. Долу: Задвижващо устройство за въртене от серия ZR — интегрирана архитектура от лагер + редуктор, използвана в системи за проследяване на слънчева енергия.
Планетарна скоростна кутия с въртящо се задвижване за системи за проследяване на слънчева светлина — Често задавани въпроси
Korea Ever-Power предлага планетарни скоростни кутии с въртящо се задвижване за слънчеви тракери в големи обеми със самозаключващи се червячни степени, интегрирани въртящи се лагери и защита от пустинна/морска/тропическа среда. Предоставете дизайна на вашия тракер и обема на проекта за спецификация и оферта за партида.
Редактор: Cxm
