The development of a low-cost solar tracking system for renewable energy applications

Abstract

The solar tracking system developed by the Department of Science Service was a part of its small solar energy-to-electric production system being researched and developed under a research funding in 2011 to 2013 fiscal year. The power production system was designed for household use or for small community service. The system was a solar thermal power production system employed a parabolic dish as its solar collector which required a solar tracking system to make it to work. The developed solar tracking system utilized the calculation of solar position equations to primarily control the movement and the position pointing towards the Sun. An array of light concentration sensors were also used for signal feedback control function for fine motion error correction. This resulted in a precise solar tracking system with a precision within 1 degree. Furthermore, beside precision, being low cost was also a main objective for developing such system. A low cost microcontroller board, local electronic components, and simplified design and construction contributed to the solar tracking system that was simple and efficient, but inexpensive compared with relatively highly priced imported systems.

บทคัดย่อ

ระบบติดตามการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ที่กรมวิทยาศาสตร์บริการได้พัฒนาขึ้น เป็นส่วนประกอบหนึ่งของระบบผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็ก ซึ่งเป็นโครงการวิจัยที่กรมวิทยาศาสตร์บริการได้รับงบประมาณให้ดำเนินการ ปีงบประมาณ 2554 ถึง 2556 เพื่อนำไปใช้ในระดับครัวเรือน หรือชุมชนเล็ก ซึ่งระบบผลิตกระแสไฟฟ้านี้ใช้หลักการของการรวมแสงอาทิตย์ด้วยจานรูปทรงพาราโบลา ซึ่งจำเป็นต้องมีระบบติดตามการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์เพื่อให้จานรวมแสงรับรังสีตรงของดวงอาทิตย์และรวมแสงที่จุดโฟกัสได้อย่างแม่นยำ ระบบการติดตามการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ที่พัฒนาขึ้นใช้หลักการของคำนวณตำแหน่งของดวงอาทิตย์ด้วยสมการ เพื่อควบคุมการเคลื่อนที่โดยเบื้องต้น และใช้เซนเซอร์วัดความเข้มแสงเพื่อปรับแต่งตำแหน่งละเอียดเพื่อให้สามารถชี้ตำแหน่งของดวงอาทิตย์ได้อย่างแม่นยำ ผิดพลาดไม่เกิน 1 องศา เป้าหมายสำคัญประการหนึ่งในการพัฒนาระบบนี้คือความประหยัด ใช้ต้นทุนในการสร้างที่ตํ่า โดยในโครงการวิจัยนี้ได้ใช้บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ราคาประหยัด อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถหาได้ในประเทศ ความเรียบง่ายในการออกแบบสร้าง ทำให้ระบบโดยรวมไม่ยุ่งยากซับซ้อน สามารถทำงานได้จริงอย่างมีประสิทธิภาพ แต่ต้นทุนตํ่ากว่าเมื่อเทียบกับระบบแบบเดียวกันที่นำเข้ามาจำหน่ายในราคาที่แพงกว่ากันมาก