Інженерні виклики в галузі сонячна енергетика
Концентраторні сонячні системи (CPV, CSP) вимагають точного оптичного проєктування для фокусування сонячного світла на невеликій поверхні фотоелектричного елемента чи теплового поглинача. Навіть невеликі помилки у формі лінзи Френеля, параболічного дзеркала чи концентратора CPC перетворюються на нерівномірне освітлення елемента — призводячи до гарячих плям і зниження продуктивності.
Класичні плоскі фотоелектричні панелі також отримують користь від оптичної симуляції — моделювання антивідбивних покриттів, аналіз затінення від рам і монтажних конструкцій та оптимізація кута нахилу й геометрії масиву модулів. TracePro дозволяє провести повний системний аналіз — від джерела (модель сонця з кутовим розподілом), через концентраторну оптику, до розподілу флюенсу на елементі.
Як наше програмне забезпечення підтримує проєктування?
| Продукт | Роль у цій сфері |
|---|---|
 | Концентратори CPV (Френеля, параболічні, CPC), аналіз затінення, рівномірність освітлення елемента |
 | Проєктування лінз Френеля та колімувальної оптики для систем CPV |
 | Симуляція систем детектування та моніторингу в сонячних установках з оптичними лініями |
Приклад застосування: оптимізація стаціонарного сонячного колектора для кількох положень сонця
Проєктні припущення
Метою проєкту було проєктування та оптимізація стаціонарного, без стеження, сонячного колектора, що максимізує потік випромінювання, який досягає приймача протягом дня, попри мінливе положення сонця в небі. Увесь процес, від побудови моделі через аналіз до оптимізації, виконано в TracePro.
Модель колектора в TracePro
Геометрію концентратора та приймача побудовано безпосередньо в TracePro або імпортовано з CAD-системи, потім призначено властивості поверхні (відбивна здатність дзеркала, поглинання приймача) та властивості матеріалів. Після визначення сонячного джерела з реальним кутовим розподілом проведено трасування променів та аналіз розподілу потоку й освітленості на поверхні приймача.
Аналіз положення сонця в модулі Solar Emulator
За допомогою модуля Solar Emulator, на основі географічних координат і заданого часового інтервалу (дата, година, часовий пояс), визначено реальну траєкторію сонця в небі. Це дозволило оцінити продуктивність системи в різний час доби та року, а також порівняти продуктивність стаціонарного колектора з варіантом стеження за сонцем.
Оптимізація геометрії
В інтерактивному оптимізаторі TracePro визначено змінні, що описують геометрію концентратора, разом із цільовими операндами, спрямованими на максимізацію потоку, що досягає приймача. Після початкового трасування променів для перевірки налаштувань проведено автоматичну оптимізацію профілю, покращивши концентрацію та рівномірність освітлення на поглиначі.
Налаштування для кількох положень сонця
Ключовий крок для стаціонарного колектора: визначено набір джерел, що відповідають послідовним положенням сонця протягом дня, і геометрію оптимізовано одночасно для всіх цих конфігурацій (Source Configuration). Так одна фіксована форма забезпечує гарну енергетичну продуктивність у широкому діапазоні кутів падіння, а не тільки біля полудня.
Перевірений проєкт
Симуляція дозволила обрати геометрію колектора, оцінити енергетичну продуктивність протягом добового циклу та порівняти варіанти проєкту перед побудовою прототипу. Готова модель надала дані, необхідні для виготовлення елемента та проведення подальших випробувань, знижуючи кількість дорогих апаратних ітерацій.
Часті запитання
Сонячна енергетика
Чи включає TracePro спектральну модель для сонячного випромінювання AM1.5?
Так. TracePro включає стандартні спектри AM0 (позаземний) та AM1.5 (на рівні моря, стандарт IEC 60904-3), які можна безпосередньо використовувати як джерело в сонячних симуляціях.
Чи можна симулювати затінення між рядами фотоелектричних панелей?
Так. TracePro дозволяє моделювати багаторядні фотоелектричні установки, аналізуючи затінення між рядами та від монтажної конструкції як функцію кута сонця протягом дня та року.
Чи враховує TracePro реальне положення сонця для заданого місця?
Так. Модуль Solar Emulator визначає траєкторію сонця на основі географічних координат, дати та часу, дозволяючи аналізувати продуктивність колектора в різний час доби та року й моделювати поведінку системи стеження за сонцем.
Маєте специфічний виклик у цій сфері?
Наш інженер відповість протягом 1 робочого дня, порадить інструменти та варіанти ліцензування.
Надіслати запитання інженеруШукаєте програмне забезпечення TracePro?
Завантажте пробну версію на 14-30 днів, щоб випробувати TracePro з повною технічною підтримкою під час вашого поточного проєкту.
Завантажити пробну версію TracePro