Inženýrské výzvy v oboru solární energie
Solární systémy založené na koncentraci (CPV, CSP) vyžadují přesný návrh optického systému soustřeďujícího sluneční záření na malou plochu fotovoltaického článku nebo tepelného absorbéru. I malé chyby ve tvaru Fresnelovy čočky, parabolického zrcadla nebo koncentrátoru CPC se promítají do nerovnoměrného osvětlení článku — a to vede ke vzniku hotspotů a degradaci účinnosti.
Klasické ploché fotovoltaické panely rovněž využívají optické simulace — modelování antireflexních vrstev, analýzy stínění rámy a konstrukcí, optimalizaci úhlu sklonu a geometrie matice modulů. TracePro umožňuje kompletní analýzu systému — od zdroje (modelu Slunce s úhlovým rozložením) přes koncentrační optiku až po rozložení fluence na článku.
Jak náš software podporuje návrh?
| Produkt | Role v této oblasti |
|---|---|
 | Koncentrátory CPV (Fresnel, parabolické, CPC), analýza stínění, rovnoměrnost osvětlení článku |
 | Návrh Fresnelových čoček a kolimační optiky pro systémy CPV |
 | Simulace detekčních a monitorovacích systémů v solárních instalacích s optickými spoji |
Příklad použití: optimalizace pevného solárního kolektoru pro více poloh Slunce
Návrhové předpoklady
Cílem projektu byl návrh a optimalizace pevného solárního kolektoru bez sledovacího systému, který maximalizuje tok záření dopadající na přijímač po celý den i přes měnící se polohu Slunce na obloze. Celý proces, od tvorby modelu přes analýzu až po optimalizaci, byl proveden v programu TracePro.
Model kolektoru v TracePro
Geometrie koncentrátoru a přijímače byla vytvořena přímo v TracePro nebo importována ze systému CAD, poté byly přiřazeny vlastnosti povrchu (odrazivost zrcadla, absorpce přijímače) a materiálů. Po definování slunečního zdroje se skutečným úhlovým rozložením bylo provedeno sledování paprsků a analýza rozložení toku a ozáření na povrchu přijímače.
Analýza polohy Slunce v modulu Solar Emulator
Pomocí modulu Solar Emulator byla na základě geografických souřadnic a zadaného časového rozsahu (datum, hodina, časové pásmo) určena skutečná trajektorie Slunce na obloze. To umožnilo posoudit výkonnost systému v různých denních a ročních obdobích a porovnat provoz pevného kolektoru s variantou se sledováním (solar tracking).
Optimalizace geometrie
V interaktivním optimalizátoru TracePro byly definovány proměnné popisující geometrii koncentrátoru a cílové operandy zaměřené na maximalizaci toku dopadajícího na přijímač. Po úvodním sledování paprsků ověřujícím správnost nastavení byla provedena automatická optimalizace profilu, která zlepšila koncentraci a rovnoměrnost osvětlení absorbéru.
Doladění pro více poloh Slunce
Klíčová fáze pro pevný kolektor: byla definována sada zdrojů odpovídajících postupným polohám Slunce v průběhu dne a geometrie byla optimalizována současně vůči všem těmto konfiguracím (Source Configuration). Díky tomu jeden nehybný tvar zajišťuje dobrý energetický výnos v širokém rozsahu úhlů dopadu, nejen v hodinách kolem poledne.
Ověřený návrh
Simulace umožnila zvolit geometrii kolektoru, odhadnout energetický výnos v denním cyklu a porovnat konstrukční varianty ještě před stavbou prototypu. Hotový model poskytl data pro výrobu prvku a další testy, čímž omezil nákladné hardwarové iterace.
Nejčastější dotazy
Solární energie
Obsahuje TracePro spektrální model slunečního záření AM1.5?
Ano. TracePro obsahuje standardní spektra AM0 (mimo atmosféru) a AM1.5 (na úrovni moře, standard IEC 60904-3), která lze přímo použít jako zdroj v solárních simulacích.
Lze simulovat stínění mezi řadami panelů PV?
Ano. TracePro umožňuje modelovat vícetadové instalace PV s analýzou stínění mezi řadami a nosnou konstrukcí v závislosti na úhlu Slunce v průběhu dne a roku.
Zohledňuje TracePro skutečnou polohu Slunce pro danou lokalitu?
Ano. Modul Solar Emulator určuje trajektorii Slunce na základě geografických souřadnic, data a hodiny, díky čemuž lze analyzovat výkonnost kolektoru v různých denních a ročních obdobích a modelovat provoz sledovacích systémů (solar tracking).
Máte specifickou výzvu v tomto oboru?
Náš inženýr odpoví do 1 pracovního dne, poradí s nástroji a licenčními možnostmi.
Poslat dotaz inženýroviHledáte software TracePro?
Získejte 14-30denní zkušební verzi a vyzkoušejte TracePro s plnou technickou podporou během vašeho aktuálního projektu.
Získat zkušební verzi TracePro