Wyzwania inżynierskie w branży energia słoneczna
Systemy słoneczne oparte na koncentracji (CPV, CSP) wymagają precyzyjnego projektowania układu optycznego skupiającego promieniowanie słoneczne na małej powierzchni ogniwa fotowoltaicznego lub absorbera termicznego. Nawet niewielkie błędy w kształcie soczewki Fresnela, lustra parabolicznego lub koncentratora CPC przekładają się na nierównomierne oświetlenie ogniwa — a to prowadzi do powstawania hot-spotów i degradacji wydajności.
Klasyczne płaskie panele fotowoltaiczne również korzystają z symulacji optycznych — modelowanie warstw antyrefleksyjnych, analizy cieniowania przez ramy i konstrukcję, optymalizacja kąta nachylenia i geometrii matrycy modułów. TracePro umożliwia pełną analizę systemu — od źródła (modelu słońca z rozkładem kątowym) przez optykę koncentrującą po rozkład fluencji na ogniwie.
Jak nasze oprogramowanie wspiera projektowanie?
| Produkt | Rola w tym zakresie |
|---|---|
 | Koncentratory CPV (Fresnel, paraboliczne, CPC), analiza cieniowania, równomierność oświetlenia ogniwa |
 | Projektowanie soczewek Fresnela i optyki kolimującej dla systemów CPV |
 | Symulacja systemów detekcji i monitorowania w instalacjach solarnych z łączami optycznymi |
optymalizacja stałego kolektora słonecznego dla wielu pozycji Słońca
Założenia projektowe
Celem projektu było zaprojektowanie i optymalizacja stałego, pozbawionego układu nadążnego kolektora słonecznego, który maksymalizuje strumień promieniowania docierający do odbiornika przez cały dzień, mimo zmieniającego się położenia Słońca na niebie. Cały proces, od budowy modelu przez analizę aż po optymalizację, przeprowadzono w programie TracePro.
Model kolektora w TracePro
Geometrię koncentratora i odbiornika zbudowano bezpośrednio w TracePro lub zaimportowano z systemu CAD, a następnie przypisano właściwości powierzchni (odbicie zwierciadła, absorpcja odbiornika) oraz materiałów. Po zdefiniowaniu źródła słonecznego z rzeczywistym rozkładem kątowym wykonano ray tracing i analizę rozkładu strumienia oraz irradiancji na powierzchni odbiornika.
Analiza położenia Słońca w module Solar Emulator
Za pomocą modułu Solar Emulator, na podstawie współrzędnych geograficznych oraz zadanego przedziału czasu (data, godzina, strefa czasowa), wyznaczono rzeczywistą trajektorię Słońca na niebie. Pozwoliło to ocenić wydajność układu o różnych porach dnia i roku oraz porównać pracę kolektora stałego z wariantem nadążnym (solar tracking).
Optymalizacja geometrii
W interaktywnym optymalizatorze TracePro zdefiniowano zmienne opisujące geometrię koncentratora oraz operandy celu ukierunkowane na maksymalizację strumienia trafiającego do odbiornika. Po wstępnym ray tracingu weryfikującym poprawność ustawień przeprowadzono automatyczną optymalizację profilu, poprawiając koncentrację i równomierność oświetlenia absorbera.
Dostrojenie do wielu pozycji Słońca
Kluczowy etap dla kolektora stałego: zdefiniowano zestaw źródeł odpowiadających kolejnym położeniom Słońca w ciągu dnia i zoptymalizowano geometrię jednocześnie względem wszystkich tych konfiguracji (Source Configuration). Dzięki temu jeden, nieruchomy kształt zapewnia dobry uzysk energii w szerokim zakresie kątów padania, a nie tylko w godzinach okołopołudniowych.
Zweryfikowany projekt
Symulacja pozwoliła dobrać geometrię kolektora, oszacować uzysk energii w cyklu dobowym i porównać warianty konstrukcji jeszcze przed budową prototypu. Gotowy model dostarczył danych do wykonania elementu i dalszych testów, ograniczając kosztowne iteracje sprzętowe.
Najczęściej zadawane pytania
Energia słoneczna
Czy TracePro zawiera model spektralny promieniowania słonecznego AM1.5?
Tak. TracePro zawiera standardowe widmo AM0 (poza atmosferą) i AM1.5 (na poziomie morza, standard IEC 60904-3), które można używać bezpośrednio jako źródło w symulacjach solarnych.
Czy można symulować cieniowanie między rzędami paneli PV?
Tak. TracePro umożliwia modelowanie wielorzędowych instalacji PV z analizą cieniowania między rzędami i przez konstrukcję nośną w funkcji kąta słońca w ciągu dnia i roku.
Czy TracePro uwzględnia rzeczywiste położenie Słońca dla danej lokalizacji?
Tak. Moduł Solar Emulator wyznacza trajektorię Słońca na podstawie współrzędnych geograficznych, daty i godziny, dzięki czemu można analizować wydajność kolektora o różnych porach dnia i roku oraz modelować pracę układów nadążnych (solar tracking).
Masz specyficzne wyzwanie z tej dziedziny?
Nasz inżynier odpowie w ciągu 1 dnia roboczego, doradzi narzędzia i opcje licencyjne.
Wyślij pytanie do inżynieraSzukasz oprogramowania TracePro?
Pobierz wersję testową na 14-30 dni, by wypróbować TracePro z pełną obsługą techniczną podczas Twojego bieżącego projektu.
Pobierz trial TracePro