JPS6131853A - Method and device for tracking type solar light electric generation - Google Patents
Method and device for tracking type solar light electric generationInfo
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- JPS6131853A JPS6131853A JP15467984A JP15467984A JPS6131853A JP S6131853 A JPS6131853 A JP S6131853A JP 15467984 A JP15467984 A JP 15467984A JP 15467984 A JP15467984 A JP 15467984A JP S6131853 A JPS6131853 A JP S6131853A
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- 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
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- 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
- Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は太陽光発電システムに係り、特に太陽高度に対
応して太陽電池の傾斜角を自動的に変える太陽光発電方
法と装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a solar power generation system, and more particularly to a solar power generation method and apparatus for automatically changing the inclination angle of a solar cell in accordance with the solar altitude.
太陽電池例よって太陽エネルギーを直接電気エネルギー
に変換する太陽光発電システムは、他の火力、水力、原
子力発電等に比較して単位出力当抄のコストが非常に高
い。その原因は主として次の点にある。For example, a solar power generation system that directly converts solar energy into electrical energy, such as a solar cell, has a very high cost per unit output compared to other thermal power, hydropower, nuclear power generation, etc. The main reasons for this are as follows.
太陽エネルギー密度が低く、太陽電池のエネルギー変換
効率が１０％程度しかない。その上、太陽電池がかなり
高価で、現在では単結晶太陽電池でＩＷ当り１０００円
程度にもなっている。このため、太陽光発電システムで
は太陽電池の製作コストを低減させるとともに、集光効
率を上げることが重要である。集光効率を上げる手段と
して電池を地面から一定角度傾斜させ設置する方法があ
る。Solar energy density is low, and the energy conversion efficiency of solar cells is only about 10%. Moreover, solar cells are quite expensive, and currently a single crystal solar cell costs about 1,000 yen per IW. Therefore, in photovoltaic power generation systems, it is important to reduce the manufacturing cost of solar cells and to increase light collection efficiency. One way to increase light collection efficiency is to install the battery at a certain angle from the ground.
第１５図にこのような従来方法の一例を示す。FIG. 15 shows an example of such a conventional method.
図において、１は太陽光、２は太陽電池パネル。In the figure, 1 is sunlight and 2 is a solar panel.
３はパネルを支える架台である。電池の傾斜角は一般に
設置場所における緯度に等しい。春分と秋分の太陽高度
に直角になる角度を選ぶと、年間の入射日射量が多くな
るからである。3 is a frame that supports the panel. The angle of inclination of the battery is generally equal to the latitude of the installation location. This is because choosing an angle perpendicular to the solar altitude at the vernal and autumnal equinoxes will increase the annual amount of incident solar radiation.
しかし、電池傾斜角を一定にすると、太陽高度と方位角
が時刻や季節によって変化するので、パネルに入射する
日射量の入射光法線面成分が減少する。そこで、パネル
に入射する日射量を増加させるため、パネルに太陽を追
尾させることが考えられている。However, if the battery inclination angle is constant, the solar altitude and azimuth change depending on the time and season, so the normal component of the amount of solar radiation incident on the panel decreases. Therefore, in order to increase the amount of solar radiation that enters the panel, it is being considered to have the panel track the sun.
追尾型太陽光発電システムにおいて、電池パネルを東西
方向および南北方向両軸方向に同時に追尾するシステム
に関する報告があるっ例えば、１：ｎｔｅｒｎａｔｉｏ
ｎａｌ ５ｏｌａｒ Ｅｎａｒｇｙ ５ｏｃｉｅｔｙ、
９ｏ１ａｒ Ｗｏｒｌｄ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ 、 ｐ
ｅｒｔｈ 、 １９８３ ；Ｔｎｅ ＡＳＩ Ｏｎｅ
−Ｍｅｇａｗａｔｔ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｏｗ
ｅｒ ｐｌａｎｔ
である。この例は東西、南北方向同時に電池パネルを太
陽追尾させるものであり、パネル角度変化計算に計算機
を用いている。第１６図に追尾型太陽光発電システムの
概略を示す。４は計算機、５はＤ−ＡまたはＡ−Ｄ変換
器である。時刻や季節に応じて太陽高度と方向角を計算
機４で計算し、単位時間当りの電池パネルの南北および
東西方向の角度変化に対応した信号をＤ−Ａｉ換器５を
通してギヤ７．９に与えギヤ６．８を動かし、電池パネ
ル２の東西および南北方向の角度を同時に変化させ、太
陽を追尾する。In tracking solar power generation systems, there are reports on systems that simultaneously track battery panels in both east-west and north-south directions.
nal 5olar energy 5ociety,
9o1ar World Congress, p.
erth, 1983; Tne ASI One
-Megawatt Photovoltaicpow
er plant. In this example, the battery panel is made to track the sun simultaneously in east-west and north-south directions, and a computer is used to calculate changes in the panel angle. Figure 16 shows an outline of the tracking solar power generation system. 4 is a calculator, and 5 is a DA or AD converter. The solar altitude and direction angle are calculated by the calculator 4 according to the time and season, and signals corresponding to the changes in angle of the battery panel in the north-south and east-west directions per unit time are given to the gear 7.9 through the D-Ai converter 5. The gear 6.8 is moved to simultaneously change the east-west and north-south angles of the battery panel 2 to track the sun.
このような従来の太陽追尾法には次の欠点がある。Such conventional solar tracking methods have the following drawbacks.
（１）太陽追尾用計算機を必要とし装置全体がかなり大
掛りになる。(1) A solar tracking computer is required, making the entire device quite large.
＜２）Ｄ−Ａ変換器等を使用しているため制御装置が複
雑になる。<2) Since a D-A converter and the like are used, the control device becomes complicated.
（３）電池パネルの支柱が一本であるから、台風等強風
に対するパネルの保強が困鼾である。(3) Since the battery panel only has one support, it is difficult to protect the panel against strong winds such as typhoons.
（４）集光効率の低い曇りや雨の日でも太陽追尾に動力
を要する。(4) Power is required to track the sun even on cloudy or rainy days when light collection efficiency is low.
晴れた日では直達成分が全日射量の５０〜６０チに達す
るため太陽追尾した場合には、直達成分を有効に利用で
き、電池パネルを一定した場合の集光量に比較して、効
率が１日当り、４〜、６倍にも達する。しかし、曇りや
雨の日には全日射量の大部分が散乱光であるため太陽追
尾しても、電池パネル傾斜角を一定にした場合とそれほ
ど変らず、集光効率は上昇しない。On a sunny day, the direct radiation reaches 50 to 60 inches of the total solar radiation, so when tracking the sun, the direct radiation can be used effectively, and the efficiency is 1 It reaches 4 to 6 times more per day. However, on cloudy or rainy days, most of the total solar radiation is scattered light, so even if the sun is tracked, it will not change much compared to keeping the battery panel tilt angle constant, and the light collection efficiency will not increase.
本発明の目的は、追尾型太陽光発電システムにおいて、
パネルを間歇的に太陽追尾させ、集光効率を上げる発電
方法と発電装置とを提供することである。The purpose of the present invention is to provide a tracking solar power generation system that
It is an object of the present invention to provide a power generation method and a power generation device that increase light collection efficiency by causing a panel to track the sun intermittently.
従来技術での問題点は先に述べたように、パネル傾斜角
を一定にした場合には集光効率が悪く、太陽追尾をして
も追尾機構がかなり複雑になることであった。そこで本
発明では、簡単かつ間歇的に太陽を追尾して集光効率を
上げる装置を提供する。間歇太陽追尾の追尾周期を任意
に選択できるようにし、追尾周期が短い場合、例えば１
日１回のような場合には、動力削減のため、集光効率が
上がる晴れの時のみ追尾する装置を提供する。As mentioned above, the problem with the conventional technology is that when the panel inclination angle is kept constant, the light collection efficiency is poor, and even when tracking the sun, the tracking mechanism becomes quite complex. Therefore, the present invention provides a device that easily and intermittently tracks the sun to increase light collection efficiency. The tracking cycle of intermittent solar tracking can be selected arbitrarily, and if the tracking cycle is short, for example 1
In the case of once a day, in order to reduce power, we provide a device that performs tracking only when it is sunny, increasing light collection efficiency.
＠１７１９Ａは曇りと晴れの場合の１日当り日射量の測
定結果例を示したものである。曇りの」、ｚ合には全日
射量が少なく、直達成分がほとんどないから、散乱日射
量のみである。これに対して晴れの場合には全日射量が
多く、直達成分の全日射量に対する割合も増加している
。第１７図Ｂｌ−ｔＡの曇りと晴れの場合について、パ
ネル傾斜角一定。@1719A shows an example of the measurement results of the amount of solar radiation per day in cloudy and sunny conditions. In cloudy and z conditions, the total solar radiation is low and there is almost no direct radiation, so there is only scattered solar radiation. On the other hand, when it is sunny, the total solar radiation is high, and the proportion of the direct radiation to the total solar radiation also increases. For the cloudy and sunny cases in Figure 17 Bl-tA, the panel inclination angle is constant.
東西方向追尾、南北方向追尾をしたときのノくネル単面
積に入射する日射量強度の測定値である。この場合、東
西方向追尾ではパネル傾斜角は赤緯角と等しいとした。This is the measured value of the intensity of solar radiation incident on a single area of the nokunel when tracking in the east-west direction and the north-south direction. In this case, the panel inclination angle was assumed to be equal to the declination angle for east-west direction tracking.
また、南北方向追尾では・くネル方位角はｏ’Ｂとした
。曇りの場合には、東西方向。In addition, in north-south direction tracking, the tunnel azimuth was set to o'B. If it's cloudy, move east-west.
南北方向追尾をし、た、鴨合でも、パネル傾斜角を一定
にした場合でもパネルに入射する日射量は変化しない。Even when tracking in the north-south direction, the amount of solar radiation incident on the panel does not change even if the panel inclination angle is kept constant.
これは全日射量のうち直達成分がほとんどなく追尾によ
る効果が現われないからである。This is because very little of the total solar radiation is directly achieved, and the effect of tracking does not appear.
これに対して、晴れた場合にはパネル傾斜角を一定にし
た場合に比較して、東西方向追尾では、２倍、南北方向
追尾では、４倍パネルに入射する日射量が増加する。ま
た、他の季節等の晴れた日でも一般的に南北方向追尾の
方が東西方向追尾よりも集光効率が向上する日が多いこ
とが判った。したがって、ここでは追尾方向としてはよ
り有効な南北方向を採用する。On the other hand, when it is sunny, the amount of solar radiation incident on the panel increases by two times in east-west direction tracking, and by four times in north-south direction tracking, compared to the case where the panel inclination angle is constant. It was also found that, even on sunny days in other seasons, there are many days when tracking in the north-south direction generally improves light collection efficiency than tracking in the east-west direction. Therefore, here, the more effective north-south direction is adopted as the tracking direction.
嬉１８図はパネルに入る年間日射量の追尾周期別の測定
結果である。追尾法としては南北方向追尾としている。Figure 18 shows the measurement results of the annual amount of solar radiation that enters the panel by tracking cycle. The tracking method is north-south direction tracking.
連続追尾と晴れた日１日１回の追尾では集光効率はほと
んど変化はない。なお、１日１回の追尾とは、太陽高度
は１日のうちで、日射量が高くなる時間帯ではほとんど
変化しないため、正午頃パネル傾斜角を太陽高度に対し
て直角に修正することを意味する。晴れた日に１日１回
追尾すれば、パネル傾斜角を一定にした場合に比較して
年間では集光効率が約１５チ向上する。また、１ケ月１
回南北方向に追尾するとパネル傾斜角一定の場合に比較
して約９チ集光効率が向上する。ここで１ケ月１回の追
尾とは毎月１回（例えば月初めあるいは月央）パネル傾
斜角を太陽高度に対して直角に修正することを意味する
。ここで述べた測定結果は日本国内で直達日射量が比較
的少ない地方における測定値であり、直達日射量が多い
地方では集光効率の改良効果はさらに上がる。There is almost no difference in light collection efficiency between continuous tracking and tracking once a day on a sunny day. In addition, once a day tracking means that the solar altitude changes little during the day when the amount of solar radiation is high, so the panel inclination angle is corrected to be perpendicular to the solar altitude around noon. means. If tracking is performed once a day on a sunny day, the light collection efficiency will improve by about 15 inches per year compared to when the panel tilt angle is constant. Also, 1 month 1
When tracking in the north-south direction, the light collection efficiency improves by about 9 inches compared to when the panel tilt angle is constant. Here, tracking once a month means correcting the panel inclination angle to be perpendicular to the solar altitude once a month (for example, at the beginning or middle of the month). The measurement results described here were measured in regions in Japan where the amount of direct solar radiation is relatively low, and the effect of improving light collection efficiency is even greater in regions where the amount of direct solar radiation is large.
本発明では少ない動力でできるだけ効果が上がるように
、連続追尾よりも晴れた日のみ１日１回の追尾が可能な
追尾装置を提供する。また、これを発展させて、効果が
低くても簡単な追尾法というニーズにも対応できるよう
に追尾周期が可変の装置をも提供する。The present invention provides a tracking device that is capable of tracking once a day only on sunny days, rather than continuous tracking, in order to increase the effect as much as possible with less power. Furthermore, by developing this, we also provide a device with a variable tracking period so that it can meet the need for a simple tracking method even if its effectiveness is low.
第１９図は本発明の原理を理解する上で重要な太陽高度
と方位角の時間および季節変化を示す図である。これは
赤緯３０度における値である。この値から判るように太
陽高度は日中はそれほど変化し近い。例えば冬至では午
前８時から午後４時までは教程以内の変化しかない。ま
た、夏至でも午前９時から午後３時までの変化は１０度
程度である。FIG. 19 is a diagram showing temporal and seasonal changes in solar altitude and azimuth, which are important for understanding the principle of the present invention. This value is at a declination of 30 degrees. As you can see from this value, the solar altitude does not change much during the day. For example, on the winter solstice, there are only changes within the range from 8 a.m. to 4 p.m. Also, even on the summer solstice, the temperature change from 9 a.m. to 3 p.m. is about 10 degrees.
第２０図は晴れた日に日射量の時間変化を測定した例で
ある。朝夕は日射量が急激に低下している。このため太
陽追尾して直達日射量を有効に利用する効果的な追尾法
として日射量が多くなる時間帯のみにパネルが太陽光に
対して直角であればよい。この時間帯は太陽高度はほぼ
一定であるから、連続追尾する必要はなく、日に一度ノ
（ネル傾斜角を調整するだけでよいことがわかる。夏至
や冬至の太陽高度は一定で、それぞれ、（９０°−赤緯
）＋２３°２７’、（９０’−赤緯）−２３°２７′÷
あり、年毎には変化しない。FIG. 20 is an example of measuring changes in solar radiation over time on a sunny day. In the morning and evening, the amount of solar radiation decreases rapidly. Therefore, as an effective tracking method for effectively utilizing the amount of direct solar radiation by tracking the sun, it is sufficient if the panel is perpendicular to the sunlight only during times when the amount of solar radiation is high. Since the solar altitude is almost constant during this time, there is no need for continuous tracking, and it is only necessary to adjust the slope angle once a day.The solar altitude at the summer and winter solstice is constant, so (90° - Declination) +23°27', (90' - Declination) -23°27'÷
Yes, it does not change from year to year.
第１図は本発明の一実施例を説明する図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of the present invention.
パネルの南北方向に太陽追尾用光検出器１０．１１を取
付け、検出器からの電気信号によって追尾開始と停止を
行うものである。Solar tracking photodetectors 10 and 11 are installed in the north-south direction of the panel, and tracking is started and stopped by electrical signals from the detectors.
第２図に光検出器の取付は方および光検出部を示す。検
出部のスリット表面をパネル表面と一致させて取付け、
一定時間だけ検出部に入射するようにスリット１３の東
西方向の幅を開ける。スリットの底部は受光面でフォト
セル１２が取付けられている。FIG. 2 shows how to install the photodetector and the photodetector section. Install the detection part with the slit surface aligned with the panel surface,
The width of the slit 13 in the east-west direction is widened so that the light enters the detection section for a certain period of time. A photocell 12 is attached to the bottom of the slit as a light receiving surface.
７オトセル１２とスリット１３との関係は第３図Ａから
明らかなように、検出器１０と１１とでは変えである。As is clear from FIG. 3A, the relationship between the seven otocells 12 and the slits 13 is different between the detectors 10 and 11.
なお、検出器１０．１１はパネルの上下に必ずし毛分け
る必要はなく、上または下に並べて配置してもよい。フ
ォトセルからの電気信号の時間変化を第３図Ｂに示す。Note that the detectors 10 and 11 do not necessarily have to be arranged at the top and bottom of the panel, but may be arranged side by side on the top or bottom. FIG. 3B shows the time variation of the electrical signal from the photocell.
第１図に示すように太陽高度がパネル傾斜角よりも低い
場合、太陽直射光は光検出器１０に当り、検出器１１は
陰になっている。このため１０と１１の電気出力の時間
変化は第３図Ｂのようになる。すなわち、光検出器１０
に光が当り始める時刻からその出力が上昇を開始するが
、陰になっている検出器１１からの出力は低い。検出器
１０からの立上り信号によって追尾機構を動かし、パネ
ル傾斜角を変化させる。パネルが太陽入射光に垂直に近
くなるとパネル北側に設置された光検出器１１に光が入
射し始め、１１からの電気出力が上昇するっパネルが太
陽入射光に垂直になると、光検出器１０゜１１からの太
陽出力が等しくなる。雨検出器１０゜１１の電気出力を
比較して等しくなると、信号を出力し、追尾機構を停止
させる。太陽光が光検出器に直接入射した場合のみに追
尾を開始し、パネルが入射光に垂直になると追尾を停止
するため、本装置では晴れた日のみ太陽を間歇的に追尾
できる。追尾開始時刻は光検出器ｔｏ、ｉｉをパネル表
面から傾けて取付けると、正午よりも早めることができ
る。なお、ここでいう正午とは日本標準時ではなく、現
地で太陽が南中する時刻であり、北海道と沖縄では異な
る。As shown in FIG. 1, when the solar altitude is lower than the panel inclination angle, direct sunlight hits the photodetector 10, and the detector 11 is in the shadow. Therefore, the temporal changes in the electrical outputs of 10 and 11 are as shown in FIG. 3B. That is, the photodetector 10
The output starts to rise from the time when the detector 11 starts being exposed to light, but the output from the detector 11 which is in the shadow is low. The tracking mechanism is moved by the rising signal from the detector 10 to change the panel inclination angle. When the panel becomes perpendicular to the incident solar light, light begins to enter the photodetector 11 installed on the north side of the panel, and the electrical output from the photodetector 11 increases. The solar output from 11 degrees becomes equal. When the electrical outputs of the rain detectors 10 and 11 are compared and become equal, a signal is output and the tracking mechanism is stopped. Tracking begins only when sunlight is directly incident on the photodetector and stops when the panel becomes perpendicular to the incident light, so this device can track the sun intermittently only on sunny days. The tracking start time can be made earlier than noon by installing the photodetectors to, ii at an angle from the panel surface. Note that noon here does not refer to Japan Standard Time, but refers to the time when the sun reaches its midpoint locally, which is different in Hokkaido and Okinawa.
間歇追尾の場合の電動用電源のオン−オフに関する回路
例を第４図に示す。１４は電源で、１５にＰ、１６にＮ
と表示しであるのは各々電源の高圧側、低圧側を示す。FIG. 4 shows an example of a circuit related to turning on and off the electric power source in the case of intermittent tracking. 14 is the power supply, P to 15, N to 16
The characters marked with and indicate the high-voltage side and low-voltage side of the power supply, respectively.
また、Ｚｌ、Ｚ２は第１゜２図に示した光検出器１０．
１１によって動作するスイッチを表わし、Ｚ３は光検出
６１０．１１のＡＮＤ回路の出力によって動作するスイ
ッチを示す。回路図中で接点布および左側に線を引いで
あるのは、通常のリレー接点動作表示例に従って、各々
リレーまたはスイッチに電流が流れた場合にオン、オフ
となる接点動作を表わす。第４図の回路では光検出器１
ｏ−または１１に光が入射して動作した場合のみ、Ｚｌ
またはＺ２の接点が閉じて出力端子１５．１６に電圧を
供給する２、光検出器１０．１１からの電圧が同じにな
る。すなわちパネルが入射光に垂直になった場合にはス
イッチＺ３の接点動作に、Ｉｌ：つて、ＺｌおよびＺ２
がオフとなり、出力端子には矩：圧が供給されなくなる
。Moreover, Zl and Z2 are the photodetectors 10. shown in FIG.
11 represents a switch that is operated, and Z3 represents a switch that is operated by the output of the AND circuit of the photodetector 610.11. In the circuit diagram, the contact cloth and lines drawn on the left side represent contact operations that turn on and off when current flows through the relay or switch, respectively, according to a typical relay contact operation display example. In the circuit shown in Figure 4, photodetector 1
Only when light enters o- or 11 and operates, Zl
Alternatively, the Z2 contact closes and supplies the voltage to the output terminal 15.16, so that the voltage from the photodetector 10.11 becomes the same. That is, when the panel is perpendicular to the incident light, the contact operation of switch Z3, Il:
is turned off, and no voltage is supplied to the output terminal.
これ才では、間歇追尾における枢動電源のオン−オフ動
作について述べたが、パネル、駆動に関する構成を第５
図に示す。パネル２はアーム２１を介してギヤ１８．１
９に連結されており、ギヤ１８．１９はモータ２０によ
り駆動される。モータには鴻４図で述べた回路からの電
源電圧が供給される。パネル傾斜角はモータの回転によ
り変化するが、パネルの側面にはストッパ２人を取付け
てあり、パネル傾掛角が冬至または夏至に相当する角度
になると、その角度位置に取付けたリミットスイッチ２
６．２５にストッパ２人が接触する。This article has described the on-off operation of the pivot power supply in intermittent tracking, but the configuration related to the panel and drive will be explained in the fifth section.
As shown in the figure. Panel 2 is connected to gear 18.1 via arm 21.
9, and gears 18, 19 are driven by a motor 20. The motor is supplied with power supply voltage from the circuit described in Figure 4. The panel tilt angle changes with the rotation of the motor, but two stoppers are installed on the side of the panel, and when the panel tilt angle reaches an angle corresponding to the winter solstice or summer solstice, a limit switch 2 installed at that angle position
6. Two stoppers come into contact at 25.
リミットスイッチ２５．２６の接点動作でモータ２０の
回転方向を逆向きにする。というのは、例えば夏至を過
ぎると太陽高度が低くなるため太陽光が検出器１０に当
り、検出器１１は陰になるが、その後冬至を過ぎると太
陽高度が高くなって検出器１１に当り、検出器１０が陰
になるからである。The rotation direction of the motor 20 is reversed by contact operation of the limit switches 25 and 26. This is because, for example, after the summer solstice, the sun's altitude becomes lower, so sunlight hits the detector 10 and the detector 11 is in the shadow, but after the winter solstice, the sun's altitude increases and hits the detector 11. This is because the detector 10 is in the shadow.
したがって、１０で検出した場合にはパネル傾斜角を大
きくする必要がある。逆に１１で光を検出した場合には
パネル傾斜角を小さくする必要がある。また、本装置で
は強風がパネル背面から吹く場合、手動ギヤ１８を回せ
ばパネルを地面にほぼ水平にして強風から保護できる。Therefore, if it is detected at 10, it is necessary to increase the panel inclination angle. Conversely, when light is detected at 11, the panel inclination angle needs to be reduced. Furthermore, in this device, when a strong wind blows from the back of the panel, by turning the manual gear 18, the panel can be made almost horizontal to the ground and protected from the strong wind.
第６図は多数のパネルを連動させて太陽追尾する場合の
実施例である。ギヤ１８に連結したシャフト２４には各
々のパネルのアーム２２を取付けてあり、モータ２０を
回転してパネルに連結したシャフト２４を回転させ、多
数のパネルの俺斜角を変える。なお、との場合でも強風
時には手動でギヤ１８を回せば、多数のパネルを同時に
水平にして、風による影響を少なくできる。２３はパネ
ルを回転した時に端部を可動にするための車である。FIG. 6 shows an embodiment in which a large number of panels are linked to track the sun. An arm 22 of each panel is attached to a shaft 24 connected to a gear 18, and the motor 20 is rotated to rotate the shaft 24 connected to the panel, thereby changing the oblique angle of a large number of panels. Even in this case, if the gear 18 is manually turned during strong winds, many panels can be made horizontal at the same time and the influence of the wind can be reduced. 23 is a wheel that allows the end portion to move when the panel is rotated.
夏至と冬至とを境としてモータ逆転させる回路を第７図
に示す。追尾中、光検出器１０に光が入ると検出器１１
は陰になるため検出器１０からの出力の方が大きく、光
検出器１１からの出力が小さいから、光電スイッチＺ１
がオンの状態では、Ｚ２はオフになっている。逆にＩＩ
Ｋ光が入射するとＺ２がオンでｚｌがオフとなる。ｚｌ
がオンの状態ではリレー２７（図ではＸと表わす）が作
動しＺ２がオフとなり、リレー２８（図ではＹと表わす
）が切れる。したがって、モータ端子２９と３０には各
々高圧と低圧がかかる。この状態でパネルが入射光に垂
直になり１０と１１の出力信号が等しくなると、第４図
に示したようにＺｌ。FIG. 7 shows a circuit for reversing the motor between the summer solstice and the winter solstice. During tracking, when light enters the photodetector 10, the detector 11
Since it is in the shadow, the output from the detector 10 is larger, and the output from the photodetector 11 is smaller, so the photoelectric switch Z1
is on, Z2 is off. On the contrary II
When the K light is incident, Z2 is turned on and zl is turned off. zl
When is on, relay 27 (denoted as X in the figure) is activated, Z2 is turned off, and relay 28 (denoted as Y in the figure) is disconnected. Therefore, motor terminals 29 and 30 are subjected to high and low voltages, respectively. In this state, when the panel becomes perpendicular to the incident light and the output signals 10 and 11 become equal, Zl occurs as shown in FIG.
ｚ２が切れるため、１５．１６には電圧が供給されず、
モータが停止する。リレー２７に電流が流れている時に
リミットスイッチ２６がオンになる（夏至または冬至に
なり、パネルにつけたストッパ２４がリミットスイッチ
に接した状態になる）と、リレー２７に電流が流れなく
なり、これまで電流が流れなかったリレー２８に電流が
流れる。Since z2 is cut off, no voltage is supplied to 15.16,
Motor stops. If the limit switch 26 is turned on while current is flowing through the relay 27 (at the summer solstice or winter solstice, and the stopper 24 attached to the panel is in contact with the limit switch), the current will no longer flow through the relay 27, and the current will not flow until now. Current flows through the relay 28 where current did not flow.
リレー２８が作動すると１５からの高圧はモータの端子
３０にかかり、逆に低圧が端子２９に供給される。した
がって、モータはリミットスイッチ２６がオン状態にな
ると逆転する。これとは逆にリミットスイッチ２５がオ
ン状態になると、リレー２７．２８は各々オン、オフ状
態になって、モータ回転方向は再び逆転する。When relay 28 is activated, high voltage from 15 is applied to terminal 30 of the motor, and conversely low voltage is applied to terminal 29. Therefore, the motor reverses when limit switch 26 is turned on. Conversely, when the limit switch 25 is turned on, the relays 27 and 28 are turned on and off, respectively, and the motor rotation direction is reversed again.
以上は晴れた日に１日１回間歇的に南北方向のパネル傾
斜角を太陽高度に垂直となるように自動調整する装置の
説明である。次に、間歇的に太陽追尾する場合の追尾周
期を任意に可変の装置について述べる。これは先の太陽
検出器を変えるだけで他は同じである。The above is a description of a device that automatically adjusts the panel inclination angle in the north-south direction intermittently once a day on sunny days so that it is perpendicular to the solar altitude. Next, a device that can arbitrarily vary the tracking cycle when tracking the sun intermittently will be described. This is the same except for the previous solar detector.
第８図は本装置の原理を説明した図である。パネルの南
北両端に太陽光高度検出器３、３２を各々１個設置する
。太陽光高度検出器はピンホール３３と底面にフォトダ
イオード層を形成した光点位置検出器からなっており、
太陽入射光とパネル垂直面からのずれに比例した電気出
力が得られる。このような太陽高度検出器３１からの電
気出力の大きさに応じてモータを回転させ、太陽入射光
がパネルと垂直になり太陽高度検出器からの出力信号が
出なくなると、モータの回転を停止させ太陽追尾を停止
させる。太陽高度検出器からの電気信号がある一定値以
上になると電圧として出先できるようにするとともに、
この一定値を可変にすると、間歇的追尾周期を任意に変
更可能である。FIG. 8 is a diagram explaining the principle of this device. One solar altitude detector 3, 32 is installed at both north and south ends of the panel. The solar altitude detector consists of a pinhole 33 and a light spot position detector with a photodiode layer formed on the bottom.
An electrical output proportional to the solar incident light and the deviation from the vertical plane of the panel can be obtained. The motor is rotated according to the magnitude of the electrical output from the solar altitude detector 31, and when the solar incident light becomes perpendicular to the panel and no output signal is output from the solar altitude detector, the motor rotation is stopped. to stop solar tracking. When the electrical signal from the solar altitude detector exceeds a certain value, it becomes a voltage that can be used on the go.
By making this constant value variable, the intermittent tracking cycle can be changed arbitrarily.
第９図は太陽高度検出器の説明図である。３７は南北方
向に長方形の切り口を持ったスリットであり、３８は余
分な光をカットするフィルタ。FIG. 9 is an explanatory diagram of the solar altitude detector. 37 is a slit with a rectangular cut in the north-south direction, and 38 is a filter that cuts out excess light.
３３はピンホール、３６はフォトダイオード層。33 is a pinhole, and 36 is a photodiode layer.
３４と３５は電極である。正午近くに太陽光がスリット
３７．ピンホール３３を通過してフォトダイオード３６
上の一点３９に当る、。34 and 35 are electrodes. Sunlight shines through the slit 37 near noon. Photodiode 36 passes through pinhole 33
That corresponds to point 39 above.
フォトダイオードと電極と光点の関係を第１０図に示す
。光点３９から電極３４．３５への光電流は各々電極と
光点の距離に比例するため、電極３４と３５からの電圧
差を測定すれば、光点から中心線までの距離、すなわち
太陽入射光とパネル垂直面とのずれ角度が判る。第１１
図は第１０図で示した光検出器の信号処理系の説明であ
る。ここで、Ｙ１＋Ｙ２は電極間の距離で一定である。FIG. 10 shows the relationship between the photodiode, electrode, and light spot. Since the photocurrent from the light spot 39 to the electrodes 34 and 35 is proportional to the distance between the electrodes and the light spot, measuring the voltage difference from the electrodes 34 and 35 determines the distance from the light spot to the center line, that is, the solar incidence. The angle of deviation between the light and the vertical plane of the panel can be seen. 11th
The figure is an explanation of the signal processing system of the photodetector shown in FIG. 10. Here, Y1+Y2 is a constant distance between the electrodes.
第１２図にはこのような太陽高度計を用いた場合のパネ
ル傾企ｉ４多正彷・の糸吊搭昌日数入出力雷圧の関係を
説明する図である。太陽追尾終了、つまりパネル傾斜角
修正終了後、太陽高度の変化とともに太陽高度検出器出
力電圧がＯポル）Ａ−ら増加する。FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the number of days for thread suspension and the input and output lightning pressure when using such a solar altimeter. After the solar tracking is completed, that is, after the panel inclination angle correction is completed, the solar altitude detector output voltage increases from Opol)A- as the solar altitude changes.
追尾周期（日数）ｘ１日の太陽高度変化に対応した出力
電圧（一定）に対する出力電圧でしきい値を設け、この
しきい値以上で得られた出力電力で帛４図、第７図に示
したスイッチやリレーを１駆動する。先に説明したよう
に太陽高度がある値以上になれば駆動モータが回転し、
パネル傾悟角の夏至、冬至位置に設置したリミットスイ
ッチで回転方向を逆転するようにしておけば、間歇的太
陽追、尾の追尾周期を任意に変えて自動的にパネル傾斜
角を調整する太陽追尾装置を実現できる。A threshold is set at the output voltage (constant) corresponding to the solar altitude change of tracking period (days) x 1 day, and the output power obtained above this threshold is shown in Figures 4 and 7. 1 drive a switch or relay. As explained earlier, when the solar altitude exceeds a certain value, the drive motor rotates,
If the rotation direction is reversed using a limit switch installed at the summer solstice and winter solstice positions of the panel tilt angle, intermittent solar tracking and tail tracking cycles can be arbitrarily changed to automatically adjust the panel tilt angle. A tracking device can be realized.
本実施例によれば次のような効果が得られる。。According to this embodiment, the following effects can be obtained. .
α）パネル傾斜角を一定にした従来の太陽光発電方式と
比較すると、晴れた日は集光効率が約、４倍向上する。α) Compared to the conventional solar power generation system in which the panel tilt angle is constant, the light collection efficiency improves by about 4 times on sunny days.
（２）太陽追尾用計算などの大掛りな追尾装置を必要と
せず簡単な装置で太陽追尾できる。(2) The sun can be tracked with a simple device without the need for a large-scale tracking device such as calculations for sun tracking.
（３）制御回路が簡単である。(3) The control circuit is simple.
（４）南北方向に間歇的に太陽追尾できる。この場合の
追尾周期は可変である。(4) The sun can be tracked intermittently in the north-south direction. The tracking period in this case is variable.
（５） 多数のパネルでも１本のシャフトで同時に太
陽追尾できる。(5) Even many panels can track the sun simultaneously with a single shaft.
（６）強風時には手動でパネルを地面に伏せてノくネル
を保護する。(6) In case of strong winds, the panels can be manually lowered to the ground to protect the nokunel.
（７）晴れた日のみ１駆動するので動力が少なくてすむ
。(7) Only one drive is required on sunny days, so less power is required.
第１３．１４図にパネル移動に関する本発明の変形例を
示す。先の実施例ではパネルに取付けたアームを１本の
シャフトに連結して、シャフトを回転させ、多数のパネ
ルの傾斜角を変えた。これに対し第１３．１４図ではパ
ネル背面に設置した車をレール上で移動させてパネル傾
斜角を変える。Figures 13 and 14 show a modification of the invention regarding panel movement. In the previous embodiment, an arm attached to a panel was connected to a single shaft, and the shaft was rotated to change the angle of inclination of a number of panels. On the other hand, in Figures 13 and 14, a car installed on the back of the panel is moved on the rail to change the panel inclination angle.
モータでギヤ４１を回転し、車４３を軸４９で引いてレ
ール上を移動させパネルの角度を変える。A gear 41 is rotated by a motor, and a wheel 43 is pulled by a shaft 49 to move on the rail and change the angle of the panel.
レール上にはリミットスイッチ４４．４５＆それぞれ反
至または冬至位置に設置する。この追尾制御回路は先に
述べた回路と同じである。第１４図では駆動用モータが
パネル背面に取付けられており、パネル角を変化させる
車とアームも背面に取付けられている。この変形例によ
れば前例と同様に多数のパネルでも同時に傾斜、角を変
えることがテキ、レール上をスライドするため、追尾構
造がシャフトを用いた場合よりも簡単になる効果がある
。Limit switches 44 and 45 are installed on the rail at the anti-solstice or winter solstice positions, respectively. This tracking control circuit is the same as the circuit described above. In FIG. 14, a drive motor is attached to the back of the panel, and a wheel and an arm for changing the panel angle are also attached to the back. According to this modification, it is possible to change the inclination and angle of a large number of panels at the same time as in the previous example, and because the panels slide on rails, the tracking structure becomes simpler than when a shaft is used.
本発明によれば、太陽電池パネルの南北方向の傾斜角を
太陽高度に応じて変えることができ、傾斜角を一定にし
た従来の発電方式に比較して晴れた日の１日の集光効率
が、４倍に向上する。また、特別な計算機や大掛りな装
置を必要とせずに、間歇的に太陽追尾ができ、晴れた日
のみ駆動するから動力が少なくてすむ。更に、必要なら
ば、多数のパネルを１本のシャフトで駆動し、太陽追尾
可能である。According to the present invention, the north-south inclination angle of the solar panel can be changed according to the solar altitude, and the light collection efficiency on a sunny day is higher than that of conventional power generation methods in which the inclination angle is fixed. is improved by 4 times. Additionally, it can track the sun intermittently without the need for a special computer or large-scale equipment, and requires less power because it is driven only on sunny days. Furthermore, if necessary, multiple panels can be driven by a single shaft to track the sun.
第１図と第２図は本発明に用いる太陽光追尾用光検出器
の取付は状況を示す図、第３図は太陽光検出器の詳細と
その出力特性を示す図、第４図は間歇追尾用駆動電源と
切換え回路とを示す回路図、第５図は発電パネル、駆動
機構の構成を示す図、第６図は複数のパネルを連動させ
る１駆動機構の構成を示す図、第７図はモータ回転方向
制御回路の回路図、第８図は追尾周期を変えるためのパ
ネルと太陽光検出器を示す図、第９図は太陽光検出器の
拡大説明図、哨１０図は光検出の原理説明図、第１１図
は検出信号の処理を説明する図、第１２図は光検出器か
らの出力電圧と追尾終了からの日数の関係を示す図、第
１３図と第１４図とはパネル傾斜角を変える他の方式を
示す図、ａ＜１ｓｇは従来の太陽電池パネル傾斜角を固
定した太陽光発電装置の概略図、第１６図は従来の追尾
型太陽光発電装置の概略図、第１７図は晴れと曇りの日
について追尾の有無により日射量がどう変わるかを示す
図、第１８図は追尾の有無により年間日射量がどう変わ
るかを示す図、第１９図は太陽高度と方位角の時間的変
化を表わすグラフ、第２０図は日射量の時間的変化測定
例を示す図である。
１・・・太陽光、２・・・太陽電池バ太ル、２Ａ・・・
ストッパ、３・・・架台、４・・・電源、５・・・Ｄ−
Ａ変換器、６〜９・・・歯車、１０．１１・・・太陽光
検出器、１２・・・フォトセル、１３・・・スリット、
１４・・・電源、１５・・・電源端子（高圧側）、１６
・・・電源端子（低圧側）、１７・・・光電スイッチ、
１８．１９・・・歯車、２（１・・・モータ、２１・・
・回転軸、２２・・・アーム、２３・・・車、２４・・
・シャフト２５．２６−・・リミットスイッチ、２７．
２８・・・リレー、２９．３０・・・モータ電源端子、
３、３２・・・太陽高度検出器、３３・・・ピンホール
、３４．３５・・・電極、３６・・・フォトダイオード
層、３７・・・スリット、３８・・・フィルタ、３９・
・・光点、４０・・・電極中心線、４１・・・歯車、４
２・・・ウオーム、４３・・・歯車、４４．４５・・・
リミットスイッチ、４６．４７・・・レール、４８・・
・車、４９・・・駆動軸。Figures 1 and 2 are diagrams showing how the solar light tracking photodetector used in the present invention is installed, Figure 3 is a diagram showing details of the solar detector and its output characteristics, and Figure 4 is an intermittent A circuit diagram showing a tracking drive power source and a switching circuit, FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the power generation panel and the drive mechanism, FIG. 6 is a diagram showing the configuration of one drive mechanism that interlocks multiple panels, and FIG. 7 is a circuit diagram of the motor rotation direction control circuit, Fig. 8 is a diagram showing the panel and sunlight detector for changing the tracking cycle, Fig. 9 is an enlarged explanatory diagram of the sunlight detector, and Fig. 10 is a diagram of the light detection. Figure 11 is a diagram explaining the processing of the detection signal. Figure 12 is a diagram showing the relationship between the output voltage from the photodetector and the number of days from the end of tracking. Figures 13 and 14 are the panel diagrams. Figures showing other methods of changing the tilt angle; a<1sg is a schematic diagram of a conventional solar power generation device with a fixed solar panel tilt angle; FIG. 16 is a schematic diagram of a conventional tracking type solar power generation device; Figure 17 is a diagram showing how the amount of solar radiation changes depending on the presence or absence of tracking on sunny and cloudy days, Figure 18 is a diagram showing how the annual amount of solar radiation changes depending on the presence or absence of tracking, and Figure 19 is the solar altitude and direction. FIG. 20, a graph showing the temporal change in the angle, is a diagram showing an example of measuring the temporal change in the amount of solar radiation. 1...Sunlight, 2...Solar cell battery, 2A...
Stopper, 3... Frame, 4... Power supply, 5... D-
A converter, 6-9... Gear, 10.11... Sunlight detector, 12... Photocell, 13... Slit,
14...Power supply, 15...Power terminal (high voltage side), 16
...Power terminal (low voltage side), 17...Photoelectric switch,
18.19... Gear, 2 (1... Motor, 21...
・Rotating axis, 22...arm, 23...car, 24...
・Shaft 25.26--Limit switch, 27.
28... Relay, 29.30... Motor power terminal,
3, 32... Solar altitude detector, 33... Pinhole, 34. 35... Electrode, 36... Photodiode layer, 37... Slit, 38... Filter, 39...
... Light spot, 40 ... Electrode center line, 41 ... Gear, 4
2... Worm, 43... Gear, 44.45...
Limit switch, 46.47...Rail, 48...
・Car, 49...drive shaft.
Claims (1)
ようにパネル角度を調節する追尾型太陽光発電方法にお
いて、パネル角度を南北方向にのみ間歇的に調節するこ
とを特徴とする追尾型太陽光発電方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、間歇調節の間隔が
１日であり、調節時刻が太陽南中時前後であることを特
徴とする追尾型太陽光発電方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、間歇調節の間隔が
１ケ月であり、調節時刻が当日の太陽南中時前後である
ことを特徴とする追尾型太陽光発電方法。 ４、上記特許請求の範囲のいずれか一項において、間歇
調節を晴れた日のみ行うことを特徴とする追尾型太陽光
発電方法。 ５、太陽電池パネル面が太陽光線に対しほぼ直角になる
ようにパネル角度を調節する追尾型太陽光発電装置にお
いて、晴れた日のみの直射入射光を一定時刻に検出し太
陽高度を測る手段と、太陽高度測定手段の出力に応じて
パネルを南北方向で動かし太陽光線に対しほぼ直角にす
る駆動手段とからなり、晴れた日のみ間歇的にパネル角
度を調節することを特徴とする追尾型太陽光発電装置。 ６、特許請求の範囲第５項において、駆動手段の駆動軸
が東西方向に配置され、複数のパネルを同時に駆動する
ことを特徴とする追尾型太陽光発電装置。 ７、特許請求の範囲第５項または第６項において、太陽
高度測定手段が日時の経過による太陽高度の一定以上の
変化を検出ししかもその変化範囲を種種設定できる検出
器を含み、種々の調節間隔でパネルを駆動調節すること
を特徴とする追尾型太陽光発電装置。[Claims] 1. In a tracking solar power generation method in which the panel angle is adjusted so that the solar panel surface is approximately perpendicular to the sunlight, the panel angle may be adjusted intermittently only in the north-south direction. Features of tracking solar power generation method. 2. The tracking solar power generation method according to claim 1, characterized in that the intermittent adjustment interval is one day, and the adjustment time is around solar midpoint. 3. The tracking solar power generation method according to claim 1, characterized in that the intermittent adjustment interval is one month, and the adjustment time is around solar midpoint on that day. 4. A tracking solar power generation method according to any one of the above claims, characterized in that intermittent adjustment is performed only on sunny days. 5. In a tracking type solar power generation device that adjusts the panel angle so that the solar panel surface is approximately perpendicular to the sunlight, a means for measuring the solar altitude by detecting direct incident light only on sunny days at a fixed time. , a solar tracking type comprising a drive means that moves the panel in the north-south direction according to the output of the solar altitude measuring means to make it almost perpendicular to the sunlight, and is characterized in that the panel angle is adjusted intermittently only on sunny days. Photovoltaic device. 6. The tracking type solar power generation device according to claim 5, wherein the drive shaft of the drive means is arranged in the east-west direction and drives a plurality of panels simultaneously. 7. In claim 5 or 6, the solar altitude measuring means includes a detector that detects changes in the solar altitude of more than a certain level with the passage of time and time, and that can set various ranges of the change; A tracking type solar power generation device characterized by driving and adjusting panels at intervals.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15467984A JPS6131853A (en) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | Method and device for tracking type solar light electric generation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15467984A JPS6131853A (en) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | Method and device for tracking type solar light electric generation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6131853A true JPS6131853A (en) | 1986-02-14 |
Family
ID=15589541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15467984A Pending JPS6131853A (en) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | Method and device for tracking type solar light electric generation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6131853A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02249281A (en) * | 1989-02-23 | 1990-10-05 | Roger Gallois-Montbrun | Solar light collector device |
| JP2006156923A (en) * | 2004-12-01 | 2006-06-15 | Shinichi Tsuchiya | Method for mounting photovoltaic power generation panel |
| JP2007324387A (en) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Nikken Sekkei Ltd | Sunlight automatic tracking device |
| JP2009103424A (en) * | 2007-10-19 | 2009-05-14 | Kokusai Gijutsu Kaihatsu Co Ltd | Vacuum solar heat collecting system |
| JP2012127607A (en) * | 2010-12-17 | 2012-07-05 | Hitachi Plant Technologies Ltd | Solar heat collector and solar collecting method |
-
1984
- 1984-07-25 JP JP15467984A patent/JPS6131853A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02249281A (en) * | 1989-02-23 | 1990-10-05 | Roger Gallois-Montbrun | Solar light collector device |
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| JP2007324387A (en) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Nikken Sekkei Ltd | Sunlight automatic tracking device |
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| JP2012127607A (en) * | 2010-12-17 | 2012-07-05 | Hitachi Plant Technologies Ltd | Solar heat collector and solar collecting method |
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