ระบบติดตามแสงอาทิตย์แบบสองแกนด้วยการปรับสมดุลระดับน้ำA Water-Balance-Based Dual-Axis Sun Tracking System

Abstract

บทคัดย่อ

บทความนี้นำเสนอเทคนิคใหม่ของระบบติดตามแสงอาทิตย์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าต่ำมาก แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่เชื่อมต่อกับลูกลอยจะเคลื่อนที่ตามแสงอาทิตย์ด้วยการปรับสมดุลระดับน้ำ ซึ่งใช้ปั๊มน้ำฉีดกระจกรถยนต์ขนาด 12 โวลต์ สำหรับการปรับระดับน้ำ ควบคุมการทำงานทั้งหมดด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ โดยรับค่าการตรวจจับแสงผ่านตัวต้านทานเปลี่ยนค่าตามแสง (LDR) และเปรียบเทียบกับแรงดันอ้างอิง ดังนั้นระดับน้ำที่เปลี่ยนแปลงจะสัมพันธ์กับการตั้งฉากกับทิศทางแสงอาทิตย์ ซึ่งจะทำให้ลูกลอยผลักดันแผงให้เคลื่อนที่ตามทิศทางของแสงอาทิตย์ได้อย่างถูกต้อง ระบบที่นำเสนอนี้ สามารถควบคุมทิศทางการเคลื่อนที่ได้ 2 แกน คือ แกนทิศเหนือกับทิศใต้ และแกนทิศตะวันออกกับทิศตะวันตก ผลการทดสอบเปรียบเทียบค่ากำลังไฟฟ้าที่ได้รับจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ 1 แผง ที่ติดตั้งระบบติดตามแสงอาทิตย์ที่นำเสนอและแบบติดตั้งอยู่กับที่ พบว่า แผงที่มีระบบติดตามแสงอาทิตย์ ให้ค่ากำลังไฟฟ้าเฉลี่ยมากกว่าแผงที่ติดตั้งอยู่กับที่ 7.91 วัตต์ หรือสูงกว่าร้อยละ 37.63 และผลการทดสอบการใช้งานเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ระบบติดตามแสงอาทิตย์ที่นำเสนอ เป็นระยะเวลา 5 วัน ๆ ละ 12 ชั่วโมง พบว่า เมื่อใช้เซลล์แสงอาทิตย์ 1 แผง ได้รับพลังงานไฟฟ้า 347.16 วัตต์-ชั่วโมงต่อวัน ใช้พลังงานไฟฟ้าในระบบควบคุม  0.66 วัตต์-ชั่วโมงต่อวัน ส่วนการใช้เซลล์แสงอาทิตย์ 3 แผง ได้รับพลังงานไฟฟ้า 1,212.84 วัตต์-ชั่วโมงต่อวัน และใช้พลังงานไฟฟ้าในระบบควบคุม 1.76 วัตต์-ชั่วโมงต่อวัน ผลการเปรียบเทียบการใช้พลังงานไฟฟ้าในระบบควบคุมการติดตามแสงอาทิตย์ เมื่อใช้เซลล์แสงอาทิตย์ 1 แผง ระหว่างระบบควบคุมที่นำเสนอและระบบที่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง พบว่า ระบบติดตามแสงอาทิตย์ที่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ใช้พลังงานไฟฟ้า 10.8 วัตต์-ชั่วโมงต่อวัน คิดเป็นพลังงานสูญเสียร้อยละ 1.147 ส่วนระบบควบคุมที่นำเสนอใช้พลังงานไฟฟ้า 0.66 วัตต์-ชั่วโมงต่อวัน คิดเป็นพลังงานที่สูญเสียร้อยละ 0.19 ซึ่งต่ำกว่าระบบที่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงร้อยละ 0.958 ดังนั้นระบบควบคุมการติดตามแสงอาทิตย์ที่นำเสนอนี้ สามารถลดพลังงานไฟฟ้าที่สูญเสียได้จริง

Abstract

This paper presents a new technique for solar tracking system with very low power consumption. In order to track the sunlight, the solar panels connecting to the floated-balls are moved by water level balance adjusting. The proposed system is controlled by micro-controller. The signals from light-dependent resistor (LDR) sensor and reference voltage are compared and used to control the 12 V DC windshield washer pump for adjusting the water level which corresponds to the sunlight perpendicular. As a result, the accuracy of solar tracking depending on water level varying is achieved. The proposed system has ability to control with 2 axes; north-south and east-west. A comparison result between the proposed system and conventional method with one solar panel shows that the improvement of the sun power harvest of 7.91 W or higher than 37.63 % is given by the proposed system. It is also found that by using one solar panel for five days operating with twelve hours per day, the proposed solar tracking system has ability to harvest the energy of 347.16 Wh/day with power consumption of 0.66 Wh/day. When three solar panels are employed, the energy harvest of 1212.84 Wh/day with power consumption of 1.76 Wh/day is obtained. Additionally, the power consumptions between the proposed system and the DC motor controller of solar tracking systems using for one solar panel are compared. The results show that the DC motor controller shows power consumption of 10.8 Wh/day or 1.147 % whereas the energy of 0.66 Wh/day or 0.19 % is consumed by the proposed system. It is reveal that the lower power consumption of 0.958 % is given by the proposed system. Therefore, the proposed system has ability to reduce the power consumption of the solar tracking system.