PL247326B1 - A method of positioning photovoltaic PV panels in a tracking system and a dual-axis tracker obtained in this way - Google Patents

A method of positioning photovoltaic PV panels in a tracking system and a dual-axis tracker obtained in this way Download PDF

Info

Publication number
PL247326B1
PL247326B1 PL445021A PL44502123A PL247326B1 PL 247326 B1 PL247326 B1 PL 247326B1 PL 445021 A PL445021 A PL 445021A PL 44502123 A PL44502123 A PL 44502123A PL 247326 B1 PL247326 B1 PL 247326B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
panels
shaft
sun
axis
angle
Prior art date
Application number
PL445021A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL445021A1 (en
Inventor
Andrzej Wręczycki
Łukasz Stefański
Michał WRĘCZYCKI
Michał Wręczycki
Original Assignee
Stefanski Lukasz
Wreczycki Andrzej
Wreczycki Michal
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stefanski Lukasz, Wreczycki Andrzej, Wreczycki Michal filed Critical Stefanski Lukasz
Priority to PL445021A priority Critical patent/PL247326B1/en
Priority to PCT/PL2024/000030 priority patent/WO2024248640A1/en
Publication of PL445021A1 publication Critical patent/PL445021A1/en
Publication of PL247326B1 publication Critical patent/PL247326B1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/45—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with two rotation axes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/45—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with two rotation axes
    • F24S30/452—Vertical primary axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00—Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/20—Arrangements for controlling solar heat collectors for tracking
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/30—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
    • H02S20/32—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment specially adapted for solar tracking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S2030/10—Special components
    • F24S2030/13—Transmissions
    • F24S2030/131—Transmissions in the form of articulated bars
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S2030/10—Special components
    • F24S2030/14—Movement guiding means
    • F24S2030/145—Tracks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47—Mountings or tracking

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób pozycjonowania paneli fotowoltaicznych PV w systemie nadążnym, w otwartym układzie sterowania, według kalendarza słonecznego i azymutu, z wykorzystaniem konstrukcji trackera z paraelektrycznymi osiami obrotu i mechanizmem zegarowym oraz tracker solarny otrzymany tym sposobem. Prostopadłe ustawienie paneli (1) do Słońca, w czasie jego pozornej wędrówki po niebie, jest następstwem złożenia ruchu postępowego kolumny wsporczej (2) w cyklu roku słonecznego i ruchu obrotowego jednostajnego wału (3) z panelami (1) w cyklu dobowym od górowania do górowania Słońca. Kolumna wsporcza (2) jest usytuowana w osi północ-południe, wyznaczonej za pomocą kompasu magnetycznego. Kolumna wsporcza (2) w podstawie jest zamocowana do fundamentu uchylnie oraz nastawnie w osi O1, adekwatnie do wartości kąta padania promieni słonecznych α w danym dniu wyliczonej na podstawie zależności: β=90 – kąt α padania promieni w roku słonecznym dla danej szerokości geograficznej. W kolumnie wsporczej (2), wzdłuż jej osi podłużnej O2, osadzony jest wał (3), do którego zamocowany jest na sztywno stelaż (4) z panelami (1). Wolny koniec wału (3) połączony jest przesuwnie wzdłuż łukowej podpory stabilizującej (5) zakotwionej do fundamentu. Zmiana kąta nastawienia kolumny wsporczej dokonywana jest za pomocą siłownika (6) z zaprogramowanym sterownikiem. Obrót wału (3) realizowany jest za pomocą siłownika (7) z mechanizmem zegarowym. Wał wykonuje równomiernie obroty w kierunku od wschodu do zachodu o 360° w cyklu dobowym od górowania do górowania Słońca. W cyklu dobowym obrotu wału (3) podczas górowania Słońca panele (1) są ustawione prostopadle do kierunku promieni słonecznych, a krawędzie poprzeczne (8) do osi wału (3) w stelażu (4) są wypoziomowane, co stanowi podstawę kalibracji mechanizmu trackera. Obrót wału w cyklu dobowym jest składową ruchu obrotowego paneli w azymucie. Zmiana kąta β wychylenia kolumny jest składową ruchu postępowego paneli w układzie góra-dół, odpowiednio do pozycji Słońca w roku słonecznym.The subject of the application is a method of positioning photovoltaic PV panels in a tracking system, in an open control system, according to the solar calendar and azimuth, using a tracker structure with paraelectric axes of rotation and a clock mechanism, and a solar tracker obtained in this way. The perpendicular positioning of the panels (1) to the Sun, during its apparent journey across the sky, is a consequence of the combination of the translational motion of the support column (2) in the solar year cycle and the uniform rotational motion of the shaft (3) with panels (1) in the daily cycle from the Sun's dominance to its dominance. The support column (2) is positioned in the north-south axis, determined by means of a magnetic compass. The support column (2) is attached to the foundation in a tilting and adjustable manner in the O1 axis, adequately to the value of the angle of incidence of the sun's rays α on a given day calculated based on the relationship: β=90 – angle α of the rays in the solar year for a given geographical latitude. In the support column (2), along its longitudinal axis O2, a shaft (3) is mounted, to which a frame (4) with panels (1) is rigidly attached. The free end of the shaft (3) is slidably connected along an arched stabilizing support (5) anchored to the foundation. The change in the angle of the support column is made by means of an actuator (6) with a programmed controller. The rotation of the shaft (3) is realized by means of an actuator (7) with a clock mechanism. The shaft rotates evenly in the direction from east to west by 360° in the daily cycle from the Sun's dominance to its dominance. In the daily cycle of the shaft (3) rotation during the Sun's elevation, the panels (1) are positioned perpendicularly to the direction of the Sun's rays, and the transverse edges (8) to the shaft (3) axis in the frame (4) are leveled, which is the basis for the calibration of the tracker mechanism. The shaft rotation in the daily cycle is a component of the rotational movement of the panels in azimuth. The change in the angle β of the column deflection is a component of the translational movement of the panels in the up-down system, corresponding to the position of the Sun in the solar year.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób naprowadzania paneli fotowoltaicznych PV w systemie nadążnym oraz tracker dwuosiowy, w którym zaimplementowano algorytm sterowania oparty na kalendarzu słonecznym, azymucie i specjalnym instrumentarium trackera.The subject of the invention is a method of guiding photovoltaic PV panels in a tracking system and a two-axis tracker in which a control algorithm based on a solar calendar, azimuth and special tracker instruments is implemented.

W odniesieniu do sposobu pozycjonowania paneli w trackerach, pracujących w systemie nadążnym, stosuje się algorytmy sterowania w układach zamkniętych, otwartych lub hybrydowych. W układach zamkniętych sterownik korzystając z czujników oświetlenia lub GPS, wyznacza optymalne w danym momencie ułożenie systemu fotowoltaicznego względem Słońca i przemieszcza konstrukcję zgodnie z nim. W otwartych układach sterowania wykorzystuje się dane z kalendarza astronomicznego.In relation to the method of positioning the panels in trackers, working in a tracking system, control algorithms are used in closed, open or hybrid systems. In closed systems, the controller, using lighting sensors or GPS, determines the optimal position of the photovoltaic system in relation to the Sun at a given moment and moves the structure in accordance with it. In open control systems, data from the astronomical calendar are used.

Sposób według wynalazku dotyczy sterowania w układzie otwartym. W znanych rozwiązaniach tego typu sterowanie na podstawie wyliczonej pozycji Słońca realizowane jest za pomocą dostępnych na rynku sterowników PLC, które mają wbudowane jako jednostkę sterującą np. mikrokontroler STM32 NUCLEO z wbudowanym systemem zegara czasu rzeczywistego (RTC) lub kalkulatory słoneczne, np. S7-1200:SPA_Calc_Sun_Vector oraz specjalizowane bloki komunikacyjne KNX, Modbus. Zależności pozwalające na wyliczenie aktualnej pozycji Słońca w określonym dniu, godzinie i minucie są bardzo skomplikowane. Korzysta się np. z dostępnych plików „NOAA_Solar_Calculations”, które należy dostosować do ustalonej długości i szerokości geograficznej wraz z uwzględnieniem strefy czasowej. W trybie automatycznym sterownik po zmianie położenia Słońca o 1° uruchamia siłownik liniowy na zadany czas, który obraca konstrukcję w przestrzeni.The method according to the invention concerns control in an open system. In known solutions of this type, control based on the calculated position of the Sun is implemented using commercially available PLC controllers, which have a built-in control unit, e.g. STM32 NUCLEO microcontroller with a built-in real-time clock system (RTC) or solar calculators, e.g. S7-1200:SPA_Calc_Sun_Vector and specialized KNX, Modbus communication blocks. The dependencies allowing for calculating the current position of the Sun on a given day, hour and minute are very complicated. For example, available files "NOAA_Solar_Calculations" are used, which must be adjusted to the established longitude and latitude, including the time zone. In automatic mode, after changing the position of the Sun by 1°, the controller starts the linear actuator for a given time, which rotates the structure in space.

W sposobie według wynalazku zastosowano inny sposób sterowania w układzie otwartym. Z kalendarza słonecznego wykorzystano dane o kącie padania promieni w cyklu roku słonecznego dla określonej szerokości geograficznej i czasie rzeczywistym górowania Słońca w połączeniu z nietypowym mechanizmem, w którym kardynalną rolę spełnia ustawienie trackera według azymutu.In the method according to the invention, a different method of control in an open system was used. Data on the angle of incidence of rays in the solar year cycle for a specific geographical latitude and the real time of the Sun's elevation were used from the solar calendar in combination with an unusual mechanism in which the cardinal role is played by the setting of the tracker according to the azimuth.

W odniesieniu do konstrukcji trackerów dwuosiowych, niezależnie od przyjętego układu sterowania, na pionowo zamocowanym do fundamentu maszcie/słupie/kolumnie wsporczej umieszczona jest obrotowa głowica/przyłącze, umożliwiająca przemieszczanie stelaża z panelami w azymucie w granicach 240°-270° oraz w pionie od 0 do 90°. Połączenie paneli z głowicą/przyłączem, umiejscowione w środku geometrycznym stelaża, jest newralgicznym elementem konstrukcji trackera. W dziennym cyklu pracy układy sterujące ustawiają stelaż z panelami za Słońcem po czym następuje powrót do punktu wyjścia. Mankamentem trackerów dwuosiowych jest skomplikowany system sterowania i wytrzymałość mechaniczna konstrukcji w miejscu przyłączenia stelaża z panelami do głowicy/przyłącza.In relation to the design of two-axis trackers, regardless of the adopted control system, a rotating head/connector is placed on a vertically attached to the foundation mast/pole/support column, allowing the movement of the frame with panels in the azimuth within the range of 240°-270° and vertically from 0 to 90°. The connection of the panels with the head/connector, located in the geometric center of the frame, is a critical element of the tracker's design. In the daily work cycle, the control systems position the frame with panels behind the Sun, after which it returns to the starting point. The disadvantage of two-axis trackers is the complicated control system and the mechanical strength of the structure at the point of connection of the frame with panels to the head/connector.

Znany jest z polskiego zgłoszenia wzoru użytkowego W. 129483 tracker panelu ogniw fotowoltaicznych, który poprzez system belek i siłowników osadzonych na stabilnym slupie umożliwia dwuosiowe, w pionie i poziomie, poruszanie ramą z panelami fotowoltaicznymi. Znana z polskiego zgłoszenia wynalazku nr P.438100 jest konstrukcja wsporcza z dwiema osiami obrotu do paneli fotowoltaicznych oraz system do obracania w dwóch osiach obrotu, w której pionowy maszt zamocowany do podstawy może obracać się wokół własnej osi podłużnej, a w jego górnej części osadzony jest stelaż z panelami fotowoltaicznymi połączony z nim wahliwie. W międzynarodowym zgłoszeniu patentowym WO20120300225 opisano zespół panelu słonecznego w układzie paralaktycznych osi obrotu, gdzie sprzężony jest napęd obrotu panelu w azymucie z wychyleniem paneli góra-dół. Dodatkowo połączone szeregowo autonomiczne trackery mają wspólny system napędu. W opisie patentowym US2010175741 panele mogą być montowane obrotowo wzdłuż osi podłużnej obrotowych ram. Sterownik może zsynchronizować przechylanie paneli i obrót tam tak, że panele ustawiają się prostopadle do kierunku promieniowania słonecznego. W opisie zgłoszeniowym P.442010 podano sposób mocowania pozycjonujący ramę panelu fotowoltaicznego. Jego istotą jest to, że składa się z pionowego słupa zamocowanego do podłoża a na drogim końcu słupa zamocowana jest za pomocą przegubu kulowego tuleja, w której znajduje się przesuwnie osadzony pręt sprzężony z zamocowaną do podłoża wyprofilowaną prowadnicą. Opis zgłoszenia patentowego CN107425794A przedstawia mechanizm mocowania panelu, w którym więcej niż jeden element w kształcie łuku przymocowany jest do ramy nośnej po przeciwnej stronie osi obrotu ramy. W opisie zgłoszenia patentowego CN108964594A przedstawiono mechanizm ustawiania panelu fotowoltaicznego umieszczonego na cokole, który zamocowany jest na podłożu ustawionym pod odpowiednim kątem, zależnym od szerokości geograficznej, i osadzony jest na obracającym się trzpieniu. Opis zgłoszenia patentowego CN109347416A przedstawia mechanizm obracający moduł fotowoltaiczny za pomocą korbowodu, którego górny koniec połączony jest ruchomo z ramą modułu, a dolny koniec jest ruchomo połączony z kulistym blokiem ślizgowym w płycie montażowej. W znanych różnych rozwiązaniach mechanizmów mocowania paneli fotowoltaicznych problemem jest ich ustawienie w optymalnej pozycji do Słońca.Known from the Polish utility model application W. 129483 is a photovoltaic cell panel tracker, which, through a system of beams and actuators mounted on a stable pole, enables two-axis, vertical and horizontal, movement of the frame with photovoltaic panels. Known from the Polish patent application no. P.438100 is a support structure with two axes of rotation for photovoltaic panels and a system for rotating in two axes of rotation, in which a vertical mast attached to the base can rotate around its own longitudinal axis, and in its upper part a frame with photovoltaic panels is mounted, connected to it in an oscillating manner. International patent application WO20120300225 describes a solar panel assembly in a system of parallactic axes of rotation, where the drive for rotating the panel in azimuth is coupled with the up-down tilt of the panels. Additionally, autonomous trackers connected in series have a common drive system. In the patent description US2010175741 the panels can be mounted rotatably along the longitudinal axis of the rotating frames. The controller can synchronize the tilting of the panels and the rotation there so that the panels are positioned perpendicular to the direction of solar radiation. The application description P.442010 provides a method of mounting positioning the frame of the photovoltaic panel. Its essence is that it consists of a vertical pole attached to the ground and at the far end of the pole a sleeve is attached by means of a ball joint, in which there is a slidably mounted rod coupled to a profiled guide attached to the ground. The description of the patent application CN107425794A presents a panel mounting mechanism in which more than one arc-shaped element is attached to the supporting frame on the opposite side of the axis of rotation of the frame. The description of patent application CN108964594A presents a mechanism for setting a photovoltaic panel placed on a pedestal, which is mounted on a substrate set at an appropriate angle, depending on the geographical latitude, and is mounted on a rotating mandrel. The description of patent application CN109347416A presents a mechanism for rotating a photovoltaic module by means of a connecting rod, the upper end of which is movably connected to the module frame, and the lower end is movably connected to a spherical sliding block in the mounting plate. In the known various solutions of photovoltaic panel mounting mechanisms, the problem is their setting in an optimal position to the Sun.

Zadaniem wynalazku jest określenie sposobu naprowadzania paneli fotowoltaicznych prostopadle do kierunku promieni słonecznych, aby uzyskać maksymalną konwersję energii słonecznej na prąd elektryczny. Zadanie to zostało według wynalazku rozwiązane w ten sposób, że opracowano innowacyjny algorytm sterowania, w którym zawarto dostrzeżoną szczególną prawidłowość wynikającą z prostopadłego do Słońca ułożenia paneli na południku słonecznym w czasie górowania Słońca, co w połączeniu z konstrukcją trackera z paralektycznymi osiami obrotu i mechanizmem zegarowym realizuje cel.The task of the invention is to determine the method of guiding photovoltaic panels perpendicularly to the direction of the sun's rays in order to obtain the maximum conversion of solar energy into electric current. This task was solved according to the invention in such a way that an innovative control algorithm was developed, which included the observed special regularity resulting from the perpendicular arrangement of the panels on the solar meridian at the time of the sun's elevation, which in combination with the tracker construction with paralectic axes of rotation and the clock mechanism realizes the goal.

Szczegółowe cele wynalazku obejmują: 1. opracowanie sposobu nastawiania paneli fotowoltaicznych prostopadle do kierunku padania promieni słonecznych od świtu do zachodu Słońca; 2. opracowanie mechanizmu sterowania panelami w systemie nadążnym za pomocą algorytmu wykorzystującego azymut i kalendarz słoneczny oraz instrumentarium trackera; 3. określenie sposobu kalibracji mechanizmu sterowania; 4. opracowanie procedury bezpiecznego składania paneli; 5, konstrukcyjne wzmocnienie odporności trackera na porywy wiatru; 6. opracowanie konstrukcji trackera dwuosiowego do realizacji celu 1-5.The specific objectives of the invention include: 1. developing a method for adjusting photovoltaic panels perpendicular to the direction of sunlight from dawn to sunset; 2. developing a mechanism for controlling the panels in a tracking system using an algorithm using the azimuth and solar calendar and the tracker instrumentation; 3. determining a method for calibrating the control mechanism; 4. developing a procedure for safe folding of the panels; 5. structurally strengthening the tracker's resistance to wind gusts; 6. developing a two-axis tracker design to implement objectives 1-5.

Cechą istotną wynalazku jest generowanie prostopadłego ustawienia paneli do Słońca, w czasie jego pozornej wędrówki po niebie, w następstwie ruchu wału (3) w wyniku złożenia ruchów obrotowych w osi O1 w cyklu roku słonecznego i w osi O2 w cyklu dobowym.An essential feature of the invention is the generation of a perpendicular position of the panels to the Sun during its apparent journey across the sky, as a result of the movement of the shaft (3) resulting from the combination of rotational movements in the O1 axis in the solar year cycle and in the O2 axis in the daily cycle.

Cechą istotną wynalazku jest to, że wał (3) osadzony jest w kolumnie wsporczej (2) usytuowanej w osi północ-południe i nastawianej uchylnie w osi O1 na północ pod kątem β, gdzie β=90° - kąt α padania promieni dla danej szerokości geograficznej.An essential feature of the invention is that the shaft (3) is mounted in a support column (2) situated along the north-south axis and tilted along the O1 axis to the north at an angle β, where β=90° - the angle α of incidence of the rays for a given geographical latitude.

Cechą istotną wynalazku jest to, że do walu (3) zamocowany jest na sztywno stelaż (4) z panelami (1).An essential feature of the invention is that a frame (4) with panels (1) is rigidly attached to the shaft (3).

Cechą istotną wynalazku jest to, że obrót wału (3) w osi O2 jest równomierny w kierunku od wschodu do zachodu o 360° w cyklu dobowym.An essential feature of the invention is that the rotation of the shaft (3) about the O2 axis is uniform in the direction from east to west by 360° in a daily cycle.

Cechą istotną wynalazku jest to, że w cyklu dobowym obrotu wału (3) podczas górowania Słońca panele (1) są ustawione prostopadle do kierunku promieni słonecznych a krawędzie poprzeczne (8) do osi wału (3) w stelażu (4) są wypoziomowane.An essential feature of the invention is that in the daily rotation cycle of the shaft (3) when the Sun is at its highest point, the panels (1) are positioned perpendicularly to the direction of the Sun's rays and the transverse edges (8) to the axis of the shaft (3) in the frame (4) are level.

Cechą istotną wynalazku jest to, że kolumna wsporcza (2) usytuowana w osi północ-południe jest w podstawie zamocowana do fundamentu uchylnie oraz nastawnie w osi O1.An essential feature of the invention is that the supporting column (2) situated in the north-south axis is attached to the foundation in a tilting and adjustable manner in the axis O1.

Cechą istotną wynalazku jest to, że kolumna wychylana jest na północ pod kątem β, gdzie β =90° - kąt α padania promieni w roku słonecznym dla danej szerokości geograficznej.An essential feature of the invention is that the column is tilted to the north at an angle β, where β =90° - the angle α of incidence of the rays in the solar year for a given geographical latitude.

Cechą istotną wynalazku jest to, że panele (1) w stelażu (4) są zamontowane na sztywno do wału (3) osadzonego obrotowo w kolumnie (2) wzdłuż osi podłużnej O2.An essential feature of the invention is that the panels (1) in the frame (4) are rigidly mounted to the shaft (3) rotatably mounted in the column (2) along the longitudinal axis O2.

Cechą istotną wynalazku jest to, że wolny koniec wału połączony jest przesuwnie z podporą stabilizującą (5) zakotwioną do fundamentu.An essential feature of the invention is that the free end of the shaft is slidably connected to a stabilizing support (5) anchored to the foundation.

Cechą istotną wynalazku jest to, że obrót wału w osiach O1 i O2 pozycjonuje panele prostopadle do kierunku padania promieni podczas górowania Słońca, co implikuje wypoziomowanie poprzecznych do osi wału (3) krawędzi (8) w stelażu (4).An essential feature of the invention is that the rotation of the shaft in the axes O1 and O2 positions the panels perpendicularly to the direction of incidence of the rays when the Sun is at its highest, which implies the leveling of the edges (8) in the frame (4) transverse to the axis of the shaft (3).

Cechą istotną wynalazku jest to, że wał (3) w osi O2 wykonuje równomiernie w kierunku od wschodu do zachodu obroty o 360° w cyklu dobowym od górowania do górowania Słońca.An essential feature of the invention is that the shaft (3) in the O2 axis rotates evenly by 360° in the direction from east to west in the daily cycle from the Sun's dominance to its dominance.

Cechą istotną wynalazku jest to, że kalibracja trackera oparta jest na wykorzystaniu charakterystycznych sekwencji mechanizmu działania: wypoziomowanie poprzecznych krawędzi (8) w stelażu (4) podczas górowania lub dołowania Słońca albo pionowe ustawienie paneli o godzinie 600 i 1800 według czasu prawdziwego natomiast w awaryjnym ustawieniu trackera poprzeczne krawędzie (8) w stelaża (4) są wypoziomowane a kolumna wsporcza (2) wychylona do poziomu.An essential feature of the invention is that the calibration of the tracker is based on the use of characteristic sequences of the operating mechanism: leveling of the transverse edges (8) in the frame (4) during the rising or falling of the Sun or vertical setting of the panels at 6:00 and 18:00 according to the real time, whereas in the emergency setting of the tracker the transverse edges (8) in the frame (4) are leveled and the support column (2) is tilted to the horizontal.

Zalety wynalazku dotyczą kilku aspektów: 1. panele na stałe i niezmiennie ustawione są prostopadle do promieni słonecznych podczas całej pozornej wędrówki Słońca od świtu do zachodu, także podczas dołowania Słońca, czego korzystnym efektem jest zwiększenie sprawności konwersji energii słonecznej na prąd elektryczny, co stanowi istotę rozwoju fotowoltaiki; 2. jednokierunkowy obrót paneli za Słońcem upraszcza sposób sterowania panelami i konstrukcję mechanizmu, ponieważ nie ma potrzeby każdorazowego nastawiania (cofania) paneli do pozycji oczekiwania na wschód Słońca; 3. algorytm naprowadzania paneli nie wymaga stosowania czujników oświetlenia i GPS, sterowników PLC, mikrokontrolerów ustalających położenie Słońca na podstawie skomplikowanych programów k omputerowych; 4. kalibracja mechanizmu odnosi się bezpośrednio do wielkości fizycznych, które mierzalne są prostymi przyrządami: kompas, poziomica, pion, zegar; 5. stelaż z panelami zamontowany jest sztywno do wału, który przechodzi przez kolumnę, co zwiększa wytrzymałość mechaniczną konstrukcji; 6. wał z panelami zamontowany jest dualnie pomiędzy kolumną wsporczą i podporą zakotwionymi do podłoża, co zwiększa odporność trackera na wiatr; 7. w cyklu dobowym panele wykonują tylko dwa rodzaje ruchu: minimalna zmiana kąta wychylenia w osi zamocowania kolumny oraz ruch obrotowy jednostajny wału wokół własnej osi, co ułatwia sterowanie i przekłada się dodatkowo na niskie zużycie energii elektrycznej; 8. w sytuacji awaryjnej tracker składa się do wysokości podłoża, co ma znaczenie w przypadku silnego wiatru; 9. panele mogą być złożone do podłoża stroną instalacyjną lub światłoczułą co ułatwia mycie i konserwację paneli; 10. wyposażenie mechanizmu trackera składa się ze standardowych prostych przekładni mechanicznych i siłowników a system sterowania nie wymaga stosowania czujników oświetlenia i GPS co przekłada się na koszty produkcji i eksploatacji trackera; 11. w cyklu dobowym panele wykonuję obrót o 360° względem podłoża co powoduje ich samooczyszczanie podczas opadów śniegu; 12. zaproponowane rozwiązanie ogranicza koszty stale produkcji instalacji, obniża koszty eksploatacji, zwiększa niezawodność konstrukcji fotowoltaicznych.The advantages of the invention concern several aspects: 1. the panels are permanently and invariably positioned perpendicular to the sun's rays during the entire apparent journey of the Sun from dawn to sunset, also during the setting of the Sun, the beneficial effect of which is the increased efficiency of solar energy conversion into electric current, which is the essence of the development of photovoltaics; 2. the unidirectional rotation of the panels behind the Sun simplifies the method of controlling the panels and the construction of the mechanism, because there is no need to set (return) the panels to the waiting position for sunrise each time; 3. the panel guidance algorithm does not require the use of lighting and GPS sensors, PLC controllers, microcontrollers determining the position of the Sun based on complicated computer programs; 4. the calibration of the mechanism refers directly to physical quantities that are measurable with simple devices: compass, spirit level, plumb line, clock; 5. the frame with the panels is rigidly mounted to the shaft that passes through the column, which increases the mechanical strength of the structure; 6. the shaft with the panels is mounted in a dual manner between the support column and the support anchored to the ground, which increases the tracker's resistance to wind; 7. in the daily cycle, the panels perform only two types of movement: minimal change in the angle of inclination in the axis of the column mounting and uniform rotational movement of the shaft around its own axis, which facilitates control and additionally translates into low electricity consumption; 8. in an emergency, the tracker folds to the height of the ground, which is important in the event of strong wind; 9. the panels can be folded to the ground with the installation or photosensitive side, which facilitates washing and maintenance of the panels; 10. the tracker mechanism equipment consists of standard simple mechanical gears and actuators, and the control system does not require the use of lighting and GPS sensors, which translates into the costs of production and operation of the tracker; 11. in the daily cycle, the panels rotate 360° relative to the ground, which causes them to self-clean during snowfall; 12. the proposed solution reduces the permanent production costs of the installation, lowers operating costs and increases the reliability of photovoltaic structures.

Przedmiot wynalazku w korzystnym przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia budowę, mechanizm działania i sposób naprowadzania paneli w trackerze pracującym w systemie nadążnym i w otwartym układzie sterowania.The subject of the invention in a preferred embodiment is shown in the drawing, in which Fig. 1 shows the structure, mechanism of operation and method of guiding panels in a tracker operating in a tracking system and in an open control system.

Według przykładu wykonania tracker składa się z paneli fotowoltaicznych (1) zamontowanych w stelażu (4), kolumny wsporczej (2), wału (3), podpory stabilizującej (5), siłownika wychylenia kolumny (6) ze sterownikiem i siłownika obrotu wału (7) z mechanizmem zegarowym. Kolumna wsporcza (2) jest usytuowana w osi północ-południe wyznaczonej za pomocą kompasu magnetycznego. Kolumna wsporcza (2) w podstawie jest zamocowana do fundamentu uchylnie oraz nastawnie w osi O1, adekwatnie do wartości kąta β, wyliczonej na podstawie zależności β = 90 - kąt α padania promieni w roku słonecznym dla danej szerokości geograficznej. W kolumnie wsporczej (2), wzdłuż jej osi podłużnej O2, osadzony jest wał (3), do którego zamocowany jest na sztywno stelaż (4) z panelami (1). Wolny koniec wału (3) połączony jest przesuwnie wzdłuż lukowej podpory stabilizującej (5) zakotwionej do fundamentu. Zmiana kąta nastawienia kolumny wsporczej w osi O1 dokonywana jest za pomocą siłownika (6) z zaprogramowanym sterownikiem. Obrót wału (3) w osi O2 realizowany jest za pomocą siłownika (7) z mechanizmem zegarowym. Wał wykonuje równomiernie obroty w kierunku od wschodu do zachodu o 360°w cyklu dobowym od górowania do górowania Słońca. Kolumna wsporcza (2) i osadzony w niej łożyskowany wał (3) wykonane są ze stali i mają kształt rur, które umieszczone są współosiowo.According to an embodiment, the tracker consists of photovoltaic panels (1) mounted in a frame (4), a support column (2), a shaft (3), a stabilizing support (5), a column tilt actuator (6) with a controller and a shaft rotation actuator (7) with a clock mechanism. The support column (2) is located in the north-south axis determined by a magnetic compass. The support column (2) is attached to the foundation in a tilting and adjustable manner in the axis O1, in accordance with the value of angle β, calculated based on the relationship β = 90 - angle α of rays in the solar year for a given geographical latitude. In the support column (2), along its longitudinal axis O2, a shaft (3) is mounted, to which the frame (4) with panels (1) is rigidly attached. The free end of the shaft (3) is connected slidably along the arc stabilizing support (5) anchored to the foundation. The change of the angle of the support column in the O1 axis is performed by means of an actuator (6) with a programmed controller. The rotation of the shaft (3) in the O2 axis is realized by means of an actuator (7) with a clock mechanism. The shaft rotates evenly in the direction from east to west by 360° in a daily cycle from the Sun's dominance to its dominance. The support column (2) and the shaft (3) mounted in it with bearings are made of steel and have the shape of pipes, which are placed coaxially.

Sposób pozycjonowania paneli fotowoltaicznych przedstawiono w przykładzie wykonania.The method of positioning photovoltaic panels is presented in the example embodiment.

W sposobie naprowadzania pozycja paneli (1) względem Słońca jest wynikiem ruchu wału (3) w wyniku złożenia ruchów obrotowych w osi O1 w cyklu roku słonecznego i w osi O2 w cyklu dobowym. Obrót wału w cyklu dobowym jest składową ruchu paneli w azymucie. Zmiana kąta β wychylenia kolumny jest składową ruchu paneli w układzie góra-dół, odpowiednio do pozycji Słońca w roku słonecznym.In the guiding method, the position of the panels (1) relative to the Sun is the result of the movement of the shaft (3) as a result of the combination of rotational movements in the O1 axis in the solar year cycle and in the O2 axis in the daily cycle. The rotation of the shaft in the daily cycle is a component of the movement of the panels in azimuth. The change of the angle β of the column deflection is a component of the movement of the panels in the up-down system, corresponding to the position of the Sun in the solar year.

Zasadniczym elementem, który stanowi punkt odniesienia dla sposobu naprowadzania paneli i podstawę mechanizmu sterowania jest uchylna kolumna wsporcza (2) usytuowana w osi północ-południe. Wychylenie kolumny na północ skorelowane jest z kątem padania promieni słonecznych w danym dniu według zależności: kąt wychylenia kolumny β = 90° - kąt α padania promieni w roku słonecznym dla danej szerokości geograficznej. W ciągu roku słonecznego kąt β wychylenia kolumny zmienia się w dwóch cyklach: zmniejsza się od przesilenia zimowego do przesilenia letniego a następnie zwiększa do przesilenia zimowego.The basic element, which is the reference point for the method of guiding the panels and the basis of the control mechanism, is a tilting support column (2) located on the north-south axis. The column's tilt to the north is correlated with the angle of incidence of the sun's rays on a given day according to the relationship: angle of inclination of the column β = 90° - angle α of incidence of the rays in the solar year for a given geographical latitude. During the solar year, the angle β of the column's tilt changes in two cycles: it decreases from the winter solstice to the summer solstice and then increases to the winter solstice.

W algorytmie sterowania wykorzystano dostrzeżoną szczególną prawidłowość: prostopadłe do Słońca ustawienie paneli na południku słonecznym w czasie górowania Słońca skutkuje wypoziomowaniem poprzecznych do osi wału krawędzi stelaża z panelami. Efekt poziomowania krawędzi poprzecznych stelaża w momencie górowania Słońca stanowi istotę mechanizmu naprowadzania paneli. Konsekwencją tej zależności jest fakt, że zawsze podczas górowania Słońca w dowolnym dniu roku słonecznego, gdy na południku słonecznym panele ułożone są prostopadle do kierunku promieni słonecznych ale skośnie pod kątem β do podłoża, krawędzie stelaża poprzeczne do osi wału muszą być ułożone poziomo, co stanowi podstawę kalibracji mechanizmu. Następstwem i konsekwencją ruchu obrotowego wału w cyklu dobowym, skorelowanym z pozornym przemieszczaniem się Słońca na nieboskłonie, jest także pionowe ustawianie się paneli o godzinie 600 i 1800 według czasu prawdziwego, co jest również charakterystycznym punktem odniesienia do kalibracji mechanizmu. Oczywistą konsekwencją implikacji jest również wypoziomowanie krawędzi poprzecznych stelaża o północy w momencie dołowania Słońca, wtedy jednak panele są odwrócone stroną światłoczułą do podłoża.The control algorithm uses a specific regularity that has been observed: the perpendicular positioning of the panels on the solar meridian during the Sun's elevation results in the leveling of the frame edges with panels that are transverse to the shaft axis. The effect of leveling the transverse edges of the frame at the time of the Sun's elevation is the essence of the panel guiding mechanism. The consequence of this relationship is the fact that always during the Sun's elevation on any day of the solar year, when the panels are positioned perpendicular to the direction of the sun's rays on the solar meridian but obliquely at an angle β to the ground, the frame edges transverse to the shaft axis must be positioned horizontally, which is the basis for the calibration of the mechanism. The consequence and consequence of the rotational movement of the shaft in the daily cycle, correlated with the apparent movement of the Sun on the sky, is also the vertical positioning of the panels at 6:00 and 18:00 according to the real time, which is also a characteristic reference point for the calibration of the mechanism. An obvious consequence of the implication is also the leveling of the transverse edges of the frame at midnight when the Sun is setting, but then the panels are turned so that the photosensitive side is facing the ground.

Algorytm działania trackera wymaga spełnienia warunków początkowych dla miejsca jego lokalizacji oraz instrumentarium:The tracker operation algorithm requires meeting initial conditions for its location and instrumentation:

A. Dane dla miejsca lokalizacji trackera: 1. wyznaczenie kierunku osi północ-południe; 2. zestawienie wyliczenia kąta β wychylenia kolumny; 3. określenie momentu górowania Słońca a zatem wyliczenie czasu południa słonecznego według czasu prawdziwego; 4. wyliczenie czasu prawdziwego równoważnego godzinie 600 i 1800 według czasu lokalnego.A. Data for the tracker location: 1. determination of the north-south axis direction; 2. calculation of the column deflection angle β; 3. determination of the moment of solar elevation and therefore calculation of the time of solar noon according to true time; 4. calculation of the true time equivalent to 6:00 and 18:00 according to local time.

B. Instrumentarium trackera: 1. kolumna: zamocowana w osi północ-południe, uchylna w kierunku północnym, o kącie wychylenia w granicach od 0° (pozycja awaryjna) do wyliczonej maksymalnej wielkości kąta β, kąt wychylenia nastawiany siłownikiem; 2. Stelaż z panelami zamontowany do wału osadzonego w uchylnej kolumnie; 4. obrót wału za pomocą siłownika;B. Tracker instrumentation: 1. column: mounted along the north-south axis, tilted towards the north, with a tilt angle within the range from 0° (emergency position) to the calculated maximum value of angle β, the tilt angle is adjusted by an actuator; 2. Frame with panels mounted to the shaft mounted in the tilting column; 4. rotation of the shaft by means of an actuator;

5. działanie siłowników poprzez zaprogramowane sterowniki: a) siłownik wychylenia kolumny - od 0° przy poziomowaniu trackera do wyliczonego kąta β; b) siłownik obrotu wału - równomiernie, w kierunku wschód-zachód, o 360° w cyklu dobowym.5. operation of actuators via programmed controllers: a) column tilt actuator - from 0° when leveling the tracker to the calculated angle β; b) shaft rotation actuator - evenly, in the east-west direction, by 360° in a daily cycle.

Kalibracja trackera oparta jest na wykorzystaniu charakterystycznych sekwencji mechanizmu działania: 1. nastawne wychylenie kolumny w osi północ-południe stosownie do kata β; 2. poziome położenie krawędzi poprzecznych stelaża w momencie górowania i dołowania Słońca; 3. pionowe położenie paneli o godz. 6°°i 1800 w przeliczeniu na czas prawdziwy; 4. dobowy cykl obrotu paneli według czasu prawdziwego. Do kalibracji używane są mierzalne i obiektywne punkty odniesienia: 1. wyznaczenie kompasem kierunku osi północ-południe; 2. wyznaczenie poziomu i pionu za pomocą poziomicy i pionu; 3. określony według zegara czas prawdziwy, wyliczony po uwzględnieniu poprawki równania czasu do czasu lokalnego.Tracker calibration is based on the use of characteristic sequences of the operating mechanism: 1. adjustable column deflection in the north-south axis according to angle β; 2. horizontal position of the transverse edges of the frame at the moment of the Sun's ascent and descent; 3. vertical position of the panels at 6°° and 18:00 converted to real time; 4. daily cycle of panel rotation according to real time. Measurable and objective reference points are used for calibration: 1. determining the direction of the north-south axis with a compass; 2. determining the level and vertical using a spirit level and a plumb line; 3. real time determined by the clock, calculated after taking into account the correction of the time equation to local time.

Kalibracja i uruchomienie trackera przebiega w następującej kolejności: 1. wychylenie kolumny wsporczej (2) pod kątem β stosownie do daty dziennej; 2. wypoziomowanie (według poziomicy) za pomocą siłownika (7) krawędzi poprzecznych (8) stelaża (4) w momencie górowania lub dołowania Słońca albo pionowanie paneli ( według pionu) o godzinie 600 i 1800 według czasu prawdziwego; 3. uruchomienie siłownika (7) obrotu wału i siłownika (6) wychylenia kolumny w zaprogramowanym interwale czasowym.Calibration and start-up of the tracker is carried out in the following order: 1. tilting the support column (2) at angle β according to the day's date; 2. leveling (according to the spirit level) using the actuator (7) of the transverse edges (8) of the frame (4) at the time of the Sun's rise or fall or plumb the panels (according to the vertical) at 6:00 and 18:00 according to the real time; 3. starting the actuator (7) of shaft rotation and the actuator (6) of column tilt in the programmed time interval.

Awaryjne składanie trackera może nastąpić w dowolnym momencie (np. wskutek odczytu wiatromierza), natomiast kalibracja w adekwatnym czasie wystąpienia charakterystycznych sekwencji mechanizmu działania. Postępowanie awaryjne w przypadku silnego wiatru, konserwacji, mycia paneli: 1. wypoziomowanie poprzecznych krawędzi (8) stelaża za pomocą siłownika (7) obrotu wału; 2. Położenie kolumny do poziomu za pomocą siłownika (6) wychylenia kolumny.Emergency folding of the tracker can occur at any time (e.g. as a result of the anemometer reading), while calibration can be performed at an appropriate time of occurrence of characteristic sequences of the operating mechanism. Emergency procedure in case of strong wind, maintenance, washing of panels: 1. leveling of the transverse edges (8) of the frame using the shaft rotation actuator (7); 2. positioning of the column to the horizontal using the column tilt actuator (6).

Według wynalazku rzeczywiste ustawienie paneli względem Słońca jest następstwem ruchu wału (3) w wyniku złożenia ruchów obrotowych w osi O1 w cyklu roku słonecznego i w osi O2 w cyklu dobowym. W cyklu dobowym obrót wału z panelami w kolumnie wychylonej pod kątem β, skorelowany z adekwatnym ułożeniem paneli podczas górowania i dołowania Słońca oraz o godzinie 600 i 1800 według czasu prawdziwego, implikuje prostopadłe ustawienie paneli do Słońca przez całą dobę.According to the invention, the actual positioning of the panels relative to the Sun is a consequence of the movement of the shaft (3) as a result of combining rotational movements in the O1 axis in the solar year cycle and in the O2 axis in the daily cycle. In the daily cycle, the rotation of the shaft with the panels in the column tilted at angle β, correlated with the adequate positioning of the panels during the ascending and descending of the Sun and at 6:00 and 18:00 according to the real time, implies the perpendicular positioning of the panels to the Sun throughout the day.

Według wynalazku algorytm naprowadzania paneli fotowoltaicznych PV w systemie nadążnym, w układzie otwartym sterowania, według kalendarza słonecznego, azymutu, konstrukcji trackera z paralektycznymi osiami obrotu i mechanizmem zegarowym, jest następujący: jeżeli na bazie przedstawionego rozwiązania konstrukcyjnego zostaną zsynchronizowane poniższe komponenty: 1. wychylenie kolumny wsporczej w osi północ-południe pod kątem β; 2. nastawienie paneli w adekwatnym położeniu względem czasu prawdziwego; 3. obrót paneli w cyklu dobowym; - to z natury rzeczy przez całą dobę panele będą ustawione prostopadle do Słońca w jego pozornej wędrówce, co stanowi istotę trackara.According to the invention, the algorithm for guiding photovoltaic PV panels in a tracking system, in an open control system, according to the solar calendar, azimuth, tracker structure with paralectic axes of rotation and a clock mechanism, is as follows: if, on the basis of the presented design solution, the following components are synchronized: 1. deflection of the support column in the north-south axis at angle β; 2. setting the panels in an adequate position relative to the real time; 3. rotation of the panels in a daily cycle; - then, by nature, throughout the day, the panels will be positioned perpendicular to the Sun in its apparent journey, which is the essence of the tracker.

Umiejscowienie trackera w przykładzie wykonania na danej szerokości geograficznej pozwala skonkretyzować zakres działania mechanizmów trackera. Przykładowo dla Warszawy 21° E 52° N; kąt padania promieni słonecznych: przesilenie zimowe 14° i przesilenie letnie 61° natomiast wychylenie kątowe kolumny β, wyliczone na podstawie zależności β = 90 - kąt α padania promieni w roku słonecznym dla danej szerokości geograficznej, zawiera się w granicach ok. 47°, pomiędzy 76° dla przesilenia zimowego i 29° dla przesilenia letniego. Poziome ułożenie krawędzi poprzecznych stelaża paneli występuje o godzinie 12.35 i 0.35 w czasie górowania i dołowania Słońca a pionowe ułożenie paneli o godzinie 6.35 i 18.35 według czasu lokalnego, po uwzględnieniu poprawki równania czasu.The location of the tracker in the example embodiment at a given geographical latitude allows to specify the scope of the tracker mechanisms operation. For example, for Warsaw 21° E 52° N; angle of incidence of the sun's rays: winter solstice 14° and summer solstice 61°, while the angular deflection of the column β, calculated on the basis of the relationship β = 90 - angle α of incidence of the rays in the solar year for a given geographical latitude, is within the range of approx. 47°, between 76° for the winter solstice and 29° for the summer solstice. The horizontal arrangement of the transverse edges of the panel frame occurs at 12:35 and 0:35 during the Sun's ascent and descent, and the vertical arrangement of the panels at 6:35 and 18:35 according to local time, after taking into account the correction of the equation of time.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowePatent Claims 1. Sposób pozycjonowania paneli fotowoltaicznych PV w systemie nadążnym, w otwartym układzie sterowania, według kalendarza słonecznego i azymutu, z wykorzystaniem konstrukcji trackera z paralektycznymi osiami obrotu i mechanizmem zegarowym, znamienny tym, że prostopadle ustawienie paneli (1) do Słońca, w czasie jego pozornej wędrówki po niebie, jest następstwem ruchu wału (3) w wyniku złożenia ruchów obrotowych w osi O1 w cyklu roku słonecznego i w osi O2 w cyklu dobowym, przy czym wał (3) osadzony jest w kolumnie wsporczej (2) usytuowanej w osi północ-południe i nastawianej uchylnie w osi O1 na północ pod kątem β, gdzie β = 90° - kąt α padania promieni dla danej szerokości geograficznej, nadto do wału (3) zamocowany jest na sztywno stelaż (4) z panelami (1), z kolei obrót walu (3) w osi O2 jest równomierny w kierunku od wschodu do zachodu o 360° w cyklu dobowym, przy czym w cyklu dobowym obrotu walu (3) podczas górowania Słońca panele (1) są ustawione prostopadle do kierunku promieni słonecznych a krawędzie poprzeczne (8) do osi wału (3) w stelażu (4) są wypoziomowane.1. A method of positioning photovoltaic PV panels in a tracking system, in an open control system, according to the solar calendar and azimuth, using a tracker structure with paralectic axes of rotation and a clock mechanism, characterized in that the perpendicular positioning of the panels (1) to the Sun, during its apparent journey across the sky, is a consequence of the movement of the shaft (3) as a result of the combination of rotational movements in the O1 axis in the solar year cycle and in the O2 axis in the daily cycle, wherein the shaft (3) is mounted in a support column (2) located in the north-south axis and tilted in the O1 axis to the north at an angle β, where β = 90° - the angle α of the rays of incidence for a given geographical latitude, furthermore, a frame (4) with panels (1) is rigidly attached to the shaft (3), while the rotation of the shaft (3) in the O2 axis is uniform in the direction from east to west by 360° in a daily cycle, wherein in the daily cycle of the shaft (3) rotation when the Sun is at its highest point, the panels (1) are positioned perpendicularly to the direction of the Sun's rays and the transverse edges (8) to the shaft (3) axis in the frame (4) are level. 2. Tracker dwuosiowy do pozycjonowania paneli fotowoltaicznych PV, składający się z kolumny wsporczej (2), podpory stabilizującej (5), wału (3) z panelami (1), siłowników (6) i (7) ze sterownikami, znamienny tym, że kolumna wsporcza (2) usytuowana w osi północ-południe jest w podstawie zamocowana do fundamentu uchylnie oraz nastawnie w osi O1, przy czym kolumna wychylana jest na północ pod kątem β, gdzie β = 90° - kąt α padania promieni w roku słonecznym dla danej szerokości geograficznej, natomiast panele (1) w stelażu (4) są zamontowane na sztywno do wału (3) osadzonego obrotowo w kolumnie (2) wzdłuż osi podłużnej O2, do tego wolny koniec wału połączony jest przesuwnie z podporą stabilizującą (5) zakotwioną do fundamentu, z kolei obrót wału w osiach O 1 i O2 pozycjonuje panele prostopadle do kierunku padania promieni podczas górowania Słońca co implikuje wypoziomowanie poprzecznych do osi wału (3) krawędzi (8) w stelażu (4), przy czym wał (3) w osi O2 wykonuje równomiernie w kierunku od wschodu do zachodu obroty o 360° w cyklu dobowym od górowania do górowania Słońca, przy tym kalibracja trackera oparta jest na wykorzystaniu charakterystycznych sekwencji mechanizmu działania: wypoziomowanie poprzecznych krawędzi (8) w stelażu (4) podczas górowania lub dołowania Słońca albo pionowe ustawienie paneli o godzinie 600 i 1800 według czasu prawdziwego natomiast w awaryjnym ustawieniu trackera poprzeczne krawędzie (8) w stelaża (4) są wypoziomowane a kolumna wsporcza (2) wychylona do poziomu.2. A two-axis tracker for positioning photovoltaic PV panels, consisting of a support column (2), a stabilizing support (5), a shaft (3) with panels (1), actuators (6) and (7) with controllers, characterized in that the support column (2) located in the north-south axis is attached to the foundation in a tilting manner at the base and adjustable in the O1 axis, wherein the column is tilted to the north at an angle β, where β = 90° - the angle α of the rays of incidence in the solar year for a given geographical latitude, while the panels (1) in the frame (4) are rigidly mounted to the shaft (3) rotatably mounted in the column (2) along the longitudinal axis O2, in addition, the free end of the shaft is slidably connected to the stabilizing support (5) anchored to the foundation, while the rotation of the shaft in the O1 and O2 axes positions panels perpendicularly to the direction of incidence of rays during the Sun's dominance, which implies leveling of the edges (8) transverse to the shaft (3) axis in the frame (4), wherein the shaft (3) in the O2 axis evenly rotates by 360° from east to west in the daily cycle from the Sun's dominance to its dominance, and the calibration of the tracker is based on the use of characteristic sequences of the operating mechanism: leveling of the transverse edges (8) in the frame (4) during the Sun's dominance or dominance, or vertical positioning of the panels at 6:00 and 18:00 according to the real time, while in the emergency positioning of the tracker, the transverse edges (8) in the frame (4) are leveled and the support column (2) is tilted to the horizontal.
PL445021A 2023-05-26 2023-05-26 A method of positioning photovoltaic PV panels in a tracking system and a dual-axis tracker obtained in this way PL247326B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL445021A PL247326B1 (en) 2023-05-26 2023-05-26 A method of positioning photovoltaic PV panels in a tracking system and a dual-axis tracker obtained in this way
PCT/PL2024/000030 WO2024248640A1 (en) 2023-05-26 2024-05-28 Method of positioning photovoltaic panels and two-axis tracker

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL445021A PL247326B1 (en) 2023-05-26 2023-05-26 A method of positioning photovoltaic PV panels in a tracking system and a dual-axis tracker obtained in this way

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL445021A1 PL445021A1 (en) 2024-12-02
PL247326B1 true PL247326B1 (en) 2025-06-16

Family

ID=93658272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL445021A PL247326B1 (en) 2023-05-26 2023-05-26 A method of positioning photovoltaic PV panels in a tracking system and a dual-axis tracker obtained in this way

Country Status (2)

Country Link
PL (1) PL247326B1 (en)
WO (1) WO2024248640A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004013547A1 (en) * 2002-08-05 2004-02-12 Robert Edgar Whelan Dish assembly
WO2018020452A1 (en) * 2016-07-28 2018-02-01 Ediltorino S.N.C. Di Valente Mario & C. Motorized support for zenith adjustment or for elevation of solar panels, antennas and the like
CN115483878A (en) * 2022-11-01 2022-12-16 德清万投新能源有限公司 Vertical solar power station

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN212875723U (en) * 2020-07-25 2021-04-02 江苏瑞旺能源科技有限公司 Adjustable solar cell panel mounting device
IE20210232A1 (en) * 2020-10-16 2023-08-16 Fakhari Vahid Dual-axis solar tracker with hybrid control and possibility of full rotation
PL246268B1 (en) * 2022-07-19 2024-12-23 Lubelska Polt A mechanism for mounting, especially photovoltaic panels on acoustic screen poles

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004013547A1 (en) * 2002-08-05 2004-02-12 Robert Edgar Whelan Dish assembly
WO2018020452A1 (en) * 2016-07-28 2018-02-01 Ediltorino S.N.C. Di Valente Mario & C. Motorized support for zenith adjustment or for elevation of solar panels, antennas and the like
CN115483878A (en) * 2022-11-01 2022-12-16 德清万投新能源有限公司 Vertical solar power station

Also Published As

Publication number Publication date
PL445021A1 (en) 2024-12-02
WO2024248640A4 (en) 2025-01-23
WO2024248640A1 (en) 2024-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yao et al. A multipurpose dual-axis solar tracker with two tracking strategies
Sidek et al. GPS based portable dual-axis solar tracking system using astronomical equation
US8481906B2 (en) Tilting/tracking system for solar devices
CN101825904B (en) Tracking control method for installing bracket of solar cell module
Tirmikci et al. Comparison of solar trackers and application of a sensor less dual axis solar tracker
Hafez et al. A comprehensive review for solar tracking systems design in Photovoltaic cell, module, panel, array, and systems applications
CN114415739B (en) Tracking device of heliostat concentrating photovoltaic generator
Assaf Design and implementation of a two axis solar tracking system using plc techniques by an inexpensive method
Gupta et al. Design and performance analysis of three axis solar tracking system
CN104615148B (en) Solar tracking control method of solar cell panel for solar streetlamp
RU2715901C1 (en) Sun tracking unit and method of its orientation
Oli et al. Comparative Study on Efficiency Analysis of Fixed and Dual-Axis Solar Tracking System
WO2024248640A1 (en) Method of positioning photovoltaic panels and two-axis tracker
CN111338392A (en) Sun tracking method and system
Thabe Design and Implementation of a Two Axis Solar Tracking System: Using PLC Techniques for Measuring Solar Radiation by an Inexpensive Method
Khurwolah et al. Investigating the Performance of a Dual-Axis Solar Tracking System in a Tropical Climate
CN112099536A (en) Low-cost and high-efficiency power generation control method for photovoltaic panel
Visconti et al. Electronic system for improvement of solar plant efficiency by optimized algorithm implemented in biaxial solar trackers
CN110597299A (en) Design of flexible solar energy collection counterweight type tracking system based on sundial projection
CN102749932A (en) Sun-tracking control system and method for solar streetlamp
CN114610082A (en) Solar cell panel sun tracking control system and control method
Engin et al. Sun tracking control strategy for improved reliability and performance
US8525976B2 (en) Method for positioning a surface in relation to a light source using sensors
JP2008014508A (en) Solar light reflection control method and daylighting device
Rashid et al. Dual-axis solar tracking system for maximum power production in PV systems