بهبود بازدهی و هزینه‌‌ی تولید انرژی در سیستم‌های‌ فوتوولتائیک با استفاده از مکانیزم ردیابی هوشمند

امروزه سیستم‌های فوتوولتائیک با توجه به کاربرد گستر ده ای که دارند بسیار مورد توجه قرارگرفته اند. یکی از کاربردهای مهم این سیستم‌ها به‌منظور تامین انرژی برای مراکز حساس خدمات عمومی، امنیتی و انتظامی در شرایط بحرانی است. کاربرد دیگر آنها در مراکز مستقر در مناطق کوهستانی و صعب العبور، راهداری ها و ایستگاههای رله بیسیم می‌باشد. در این مقاله، برای بهبود بازدهی از سیستم‌ فوتوولتائیک متحرک دو محوره به جای سیستم فوتو ولتائیک ثابت استفاده شده است. به طور طبیعی انتظار می‌رود با اضافه شدن تجهیزات ردیابی و ساختار متحرک هزینه‌‌ی سیستم افزایش یابد. برای کاهش هزینه از الگوی ردیابی هوشمند استفاده‌ شده است که بدون نیاز به سنسور تشخیص موقعیت خورشید، با توجه به موقعیت جغرافیایی محل نصب پنل خورشیدی و تقویم نجومی منطقه‌ای مسیر حرکتی خورشید را تولید می‌کند. ابتدا، موتور موردذاستفاده در ردیاب و واحد کنترل ردیاب به ‌تفصیل بررسی و در نرم افزار متلب شبیه‌سازی شد. سپس منحنی‌های توان پرتوهای خورشیدی، توان دریافتی و توان تولیدی پنل خورشیدی و همچنین بازدهی برای هر دو سیستم ثابت و متحرک محاسبه گردید. نتایج حاصل نشان می‌دهد سیستم متحرک می‌تواند تقریباً کل توان حاصل از پرتوهای خورشیدی را دریافت نماید که به بازدهی 20/02 درصد منجر می‌شود درحالی‌که بازدهی سیستم ثابت 14/16 درصد است. علاوه بر این، تحلیل اقتصادی نشان می‌دهد نسبت هزینه به بازدهی برای سیستم ثابت و متحرک به ترتیب برابر 1959 و 1785 دلار به ازای یک درصد بازدهی است که نمایانگر کاهش هزینه‌‌ی تولید انرژی در سیستم فوتو ولتائیک متحرک مبتنی بر ردیابی هوشمند است.

Improving the Efficiency and the Cost of Energy Production in Photovoltaic Systems Using Smart Tracking Mechanism

Nowadays, photovoltaic systems have received a lot of attention due to their widespread application. One of the important applications of these systems is to provide energy for vital public service centers, security centers and law enforcement centers in critical situations. They are also used in centers located in mountains and hardtoreach areas, road control centers and wireless relay stations. In this paper, a tracking photovoltaic system has been used instead of a fixed one to improve efficiency, naturally expected to increase system cost because of adding tracking equipment. In order to decrease the cost, smart tracking algorithm has been used which generates the sun path according to the location of the solar panel and local astronomical calendar, without using any sensor. First, the motor and the control unit of tracking system were analyzed in detail and were simulated using MATLAB. Then, the solar power curve, the received power curve, the generated power curve and the efficiency of both fixed and tracking systems were calculated. The results show that the tracking system is able to receive almost all the power from the sun’s rays which leads to efficiency of 20.02%, meanwhile the fixed system efficiency is 14.16%. Moreover, the economic analysis confirms that the costefficiency ratio of fixed and tracking systems are 1959 and 1785 dollar per unit efficiency, respectively, that represents a reduction in the cost of energy production in a smart trackingbased photovoltaic system.