دليل هندسة التطبيقات لشركة كوريا إيفر-باور
دودة وعجلة دودة لمحركات دوران أجهزة تتبع الطاقة الشمسية
تقوم مزرعة شمسية مزودة بـ 5000 جهاز تتبع بتتبع حركة الشمس من الشرق إلى الغرب يوميًا لمدة 25 عامًا، أي ما يقارب 9000 دورة من الفجر إلى الغسق لكل جهاز. يحمل كل جهاز تتبع 60 مترًا مربعًا من الألواح الشمسية التي تعمل كشراع في مهب الريح، مولدةً قوى دفع تتراوح بين 2000 و8000 نيوتن حسب سرعة الرياح. يُعد زوج التروس الدودية داخل محرك الدوران المكون الوحيد بين اللوح والرياح، ويجب أن يحافظ على موقعه في ظل هبات رياح تصل سرعتها إلى 40 مترًا في الثانية، وأن يتتبع حركة الشمس بسلاسة بمعدل 15 درجة مئوية في الساعة، وأن يتحمل 25 عامًا من التعرض للأشعة فوق البنفسجية والأمطار وتقلبات درجات الحرارة في الهواء الطلق دون الحاجة إلى صيانة شاملة.
تستخدم محركات الدوران لأنظمة تتبع الطاقة الشمسية أزواجًا من التروس الدودية، حيث تعمل خاصية القفل الذاتي على تثبيت زاوية اللوحة في مواجهة أحمال الرياح دون الحاجة إلى طاقة محرك مستمرة. كما أن سرعة التتبع البطيئة (15 درجة في الساعة للمحور الواحد) تتناسب مع نسبة الدوران العالية والسرعة المنخفضة لزوج التروس الدودية. ويُوفر تصميم محرك الدوران المتكامل (زوج التروس الدودية بالإضافة إلى المحمل والهيكل في وحدة واحدة محكمة الإغلاق) وحدةً مدمجةً قابلةً للتركيب في الموقع. ويُحدد نموذج التشغيل من الفجر إلى الغسق دورة التتبع اليومية بساعات التشغيل السنوية (من 3000 إلى 5000 ساعة)، وعمر التشغيل الافتراضي البالغ 25 عامًا (من 75000 إلى 125000 ساعة تشغيل)، وجدولة الصيانة التي يتطلبها هذا العمر التشغيلي الطويل. يُعدّ حمل الرياح القوة التصميمية المهيمنة؛ إذ تُولّد لوحة مساحتها 60 مترًا مربعًا في رياح سرعتها 40 مترًا في الثانية قوة دفع تُقارب 12000 نيوتن، مُنتجةً عزم دوران يتراوح بين 2400 و6000 نيوتن متر عند محرك الدوران، وذلك تبعًا لذراع العزم. يجب على زوج التروس الدودية تثبيت هذا الحمل في وضع السكون من خلال القفل الذاتي أثناء توقف المحرك، وهو ما يحدث في 90% من الوقت (يتحرك جهاز التتبع ببطء، ثم يثبت في مكانه بينما تُولّد الألواح الطاقة).
لماذا تستخدم أجهزة تتبع الشمس محركات التدوير ذات التروس الدودية
يقوم نظام تتبع الطاقة الشمسية بتدوير مجموعة من الألواح الشمسية لمتابعة حركة الشمس في السماء، مما يزيد من كفاءة توليد الطاقة بنسبة تتراوح بين 25 و40% مقارنةً بنظام التتبع الثابت. تدور أنظمة التتبع أحادية المحور من الشرق إلى الغرب حول محور أفقي يمتد من الشمال إلى الجنوب. أما أنظمة التتبع ثنائية المحور، فتضيف محور ميل لتعديل الارتفاع الموسمي. يتطلب كلا النوعين محركًا دوديًا يتحرك ببطء شديد (حيث تتحرك الشمس 15 درجة في الساعة)، ويحافظ على موقعه بثبات في مواجهة الرياح (لأن اللوح الشمسي أشبه بشراع كبير)، ويتحمل ظروف الاستخدام الخارجي لمدة تصل إلى 25 عامًا مع الحد الأدنى من الصيانة.
أصبح محرك الدوران ذو التروس الدودية - وهو وحدة متكاملة تحتوي على زوج من التروس الدودية ومحمل دوران وغلاف محكم الإغلاق - هو المعيار لأجهزة تتبع الطاقة الشمسية لأنه يوفر جميع المتطلبات الثلاثة في وحدة واحدة قابلة للتركيب.
يُثبّت نظام القفل الذاتي اللوحة في زاوية التتبع الخاصة بها في مواجهة هبات الرياح دون الحاجة إلى محرك. ويتوقف محرك التروس الدودية عن العمل بنسبة تتراوح بين 85 و95% من الوقت، حيث يقوم نظام التتبع بتعديل موضعه كل 5 إلى 15 دقيقة بزيادات طفيفة، ثم يثبته. وخلال العواصف، قد يُطوى نظام التتبع أفقيًا، ويُبقيه نظام القفل الذاتي في هذا الوضع لساعات أو أيام.
تتحرك الشمس بمعدل 15 درجة في الساعة. ينتج عن زوج من التروس الدودية بنسبة 60:1 مع محرك تيار مستمر صغير بسرعة 30 دورة في الدقيقة، خرجًا قدره 0.5 دورة في الدقيقة - أي 3 درجات في الدقيقة على محور جهاز التتبع. يقوم جهاز التحكم بتشغيل محرك التروس الدودية نبضيًا لبضع ثوانٍ كل 10 إلى 15 دقيقة لتتبع الشمس. إجمالي وقت تشغيل المحرك يوميًا: من 15 إلى 45 دقيقة.
تتمتع الألواح الشمسية بضمان أداء لمدة 25 عامًا. ويجب أن تتوافق آلية التتبع مع هذا العمر الافتراضي - فلا حاجة إلى صيانة دورية، أو استبدال العجلات، أو إعادة تشحيم في العديد من التركيبات. ويتطلب ذلك استخدام شحم محكم الإغلاق يدوم مدى الحياة، وأختام مقاومة للأشعة فوق البنفسجية، وهياكل مقاومة للتآكل تتحمل أكثر من 9000 دورة حرارية ليلية ونهارية.
نموذج تشغيل من الفجر إلى الغسق - دورة تتبع يومية تصل إلى مواصفات عمر افتراضي يبلغ 25 عامًا
يتميز زوج التروس الدودية في نظام تتبع الشمس بنمط تشغيل فريد: أحمال خفيفة للغاية أثناء التتبع (عزم دوران المحرك فقط، بدون حمل خارجي)، وأحمال ثابتة ثقيلة للغاية أثناء هبوب الرياح (قوة دفع الرياح كاملة، مع إيقاف تشغيل المحرك)، ودورة يومية قابلة للتنبؤ بدرجة عالية تتكرر 365 يومًا في السنة لمدة 25 عامًا. ويُحدد نموذج الفجر إلى الغسق هذه الدورة كميًا.
يكشف النموذج عن رؤية بالغة الأهمية: يعمل محرك التروس الدودية 120 ساعة فقط في السنة (العودة صباحًا + التخزين مساءً + نبضات التتبع المتقطعة) - بينما تعمل وظيفة القفل الذاتي 8640 ساعة سنويًا (اليوم الكامل 24 ساعة مطروحًا منه فترات تشغيل المحرك القصيرة). على مدى 25 عامًا، يبلغ إجمالي ساعات تشغيل محرك التروس الدودية 3000 ساعة فقط - وهو عدد قليل جدًا بالنسبة للتآكل الميكانيكي. لكن إجمالي ساعات التثبيت الساكن (القفل الذاتي تحت تأثير الرياح) يبلغ حوالي 216000 ساعة. لا يكمن التحدي التصميمي في التآكل الميكانيكي الناتج عن الحركة، بل في التآكل الساكن، وتدهور موانع التسرب، وعمر الشحم على مدى 25 عامًا من التعرض المستمر للعوامل الجوية مع الحد الأدنى من الدوران لإعادة توزيع مواد التشحيم.
حمل الرياح - اللوحة كشراع وزوج التروس الدودية كمرساة
تُشبه مصفوفة الألواح الشمسية من الناحية الديناميكية الهوائية صفيحة مسطحة، وهو شكل يُنتج أعلى معامل سحب (من 1.1 إلى 1.3 للصفيحة المسطحة العمودية على اتجاه الرياح) مقارنةً بأي هيكل آخر. تبلغ قوة دفع الرياح على جهاز تتبع أحادي المحور بمساحة 60 مترًا مربعًا عند سرعة رياح تصميمية تبلغ 40 مترًا في الثانية F = 0.5 × 1.225 × 40² × 1.2 × 60 = حوالي 70,560 نيوتن (في أسوأ الحالات عند الوضع العمودي). عمليًا، يُطوى جهاز التتبع بشكل مسطح (مما يُقلل المساحة الفعالة بنسبة 80 إلى 90 بالمائة) قبل وصول الرياح العاتية، مما يُقلل القوة الفعلية إلى ما يقرب من 7,000 إلى 14,000 نيوتن في وضع الطي.
يعتمد عزم الدوران عند محرك الدوران على ذراع العزم بين مركز ضغط قوة الرياح ومحور دوران جهاز التتبع. بالنسبة لجهاز تتبع أحادي المحور مزود بأنبوب عزم دوران بطول 12 مترًا، يتراوح ذراع العزم تقريبًا بين 1 و3 أمتار (اللامركزية بين مركز القوة والمحور)، مما ينتج عنه عزم دوران رياح يتراوح بين 7000 و42000 نيوتن متر. يجب أن يقاوم زوج التروس الدودية هذا العزم بشكل ثابت من خلال آلية القفل الذاتي، ويجب أن تتجاوز قدرة التثبيت الذاتي أقصى عزم دوران رياح تصميمي بمعامل أمان يتراوح بين 1.5 و2.0 وفقًا لمعايير التصميم الإنشائي (ASCE 7، Eurocode 1).
قامت شركة كورية لتطوير محطات الطاقة الشمسية بتركيب 2400 جهاز تتبع أحادي المحور في محطة كهروضوئية بقدرة 50 ميجاواط. يستخدم كل جهاز تتبع محركًا دوارًا بتروس دودة، مصممًا لعزم دوران تثبيت يبلغ 3500 نيوتن متر. في السنة الثالثة، ضرب إعصار هينامنور (سبتمبر 2022) الموقع برياح مستمرة بلغت سرعتها 45 مترًا في الثانية. كانت جميع أجهزة التتبع مطوية قبل وصول الإعصار. كشف فحص ما بعد الإعصار عن وجود 18 جهاز تتبع، حيث دارت صفيف الألواح فيها بزاوية تتراوح بين 15 و25 درجة عن وضع الطي، ما يشير إلى انزلاق آلية القفل الذاتي تحت وطأة عزم دوران الرياح الشديد. أظهر التحقيق أن عزم دوران الرياح المحسوب عند سرعة 45 مترًا في الثانية على الألواح المطوية بلغ 4200 نيوتن متر، متجاوزًا عزم الدوران المصمم البالغ 3500 نيوتن متر بنسبة 20%. استخدمت المواصفات الأصلية سرعة رياح تصميمية تبلغ 35 م/ث (وهي فترة تكرار الموقع كل 50 عامًا)، لكن الإعصار الفعلي تجاوز هذه السرعة بنسبة 29%. لم تحدث أضرار هيكلية (انحرفت الألواح لكنها لم تنفصل)، إلا أن 18 جهاز تتبع تطلبت إعادة تموضع ومحاذاة يدوية. الإجراء التصحيحي: استبدال 18 محركًا دوارًا بوحدات ذات عزم دوران 6000 نيوتن متر. احتفظت أجهزة التتبع المتبقية البالغ عددها 2382 بمحركات عزم دوران 3500 نيوتن متر (التي صمدت عند سرعة رياح 45 م/ث - حدثت الأعطال الـ 18 على الحافة المواجهة للرياح من المصفوفة حيث أدى تسارع الرياح إلى قوى أعلى محليًا). العبرة: يجب تحديد عزم دوران محرك الدوران ذي التروس الدودية لأجهزة التتبع الشمسية بناءً على سرعة الرياح القصوى، وليس متوسط سرعة الرياح التصميمية - وتتعرض أجهزة التتبع الموجودة على حافة الصفوف في المصفوفات الكبيرة لأحمال رياح أعلى بنسبة 15 إلى 30% من الصفوف الداخلية بسبب توجيه الرياح.
ثلاث حالات مواصفات محرك الدوران ذو التروس الدودية لتتبع الطاقة الشمسية
الحالة 1 - محطة طاقة شمسية تابعة لشركة مرافق كورية: 2400 جهاز تتبع أحادي المحور، منطقة معرضة للأعاصير، عمر افتراضي 25 عامًا
استخدمت محطة طاقة شمسية كورية بقدرة 50 ميجاواط محركات دوران تروس دودة لـ 2400 جهاز تتبع أحادي المحور. مساحة اللوحة لكل جهاز تتبع: 60 مترًا مربعًا (24 وحدة × 2.5 متر مربع). طول أنبوب عزم الدوران: 12 مترًا. سرعة الرياح التصميمية: 45 مترًا/ثانية (بعد تصحيحها عقب إعصار هينامنور). متطلبات عزم الدوران للتثبيت الذاتي: 6000 نيوتن متر (الصفوف الطرفية)، 4500 نيوتن متر (الصفوف الداخلية). سرعة خرج التتبع: 0.5 دورة في الدقيقة. محرك دوران التروس الدودية: بدء تشغيل واحد، 3 وحدات، مسافة مركزية 80 مم، محمل دوران مدمج (قطر 300 مم)، نسبة 62:1. المحرك: 24 فولت تيار مستمر، 100 واط. المادة: ترس دودي مطلي بالزنك، عجلة من البرونز الفوسفوري. مانع التسرب: مانع تسرب مزدوج الشفة من مادة FKM مع مطاط صناعي مقاوم للأشعة فوق البنفسجية، درجة الحماية IP66. الشحم: بولي يوريا صناعي (مغلق مدى الحياة - لا يحتاج إلى إعادة تشحيم لمدة 25 عامًا). الغلاف: حديد زهر مجلفن بالغمس الساخن. تكلفة محرك الدوران الواحد: 280 دولارًا أمريكيًا (إصدار حافة الصف 6000 نيوتن متر)، 195 دولارًا أمريكيًا (إصدار داخلي 4500 نيوتن متر). إجمالي تكلفة محركات الدوران لـ 2400 جهاز تتبع: حوالي 520,000 دولار أمريكي. المكسب السنوي من الطاقة من التتبع مقابل الميل الثابت: حوالي 14 مليون كيلوواط ساعة × 0.08 دولار أمريكي = 1,120,000 دولار أمريكي سنويًا - يتم استرداد تكلفة استثمار محرك الدوران في أقل من 6 أشهر.
الحالة الثانية - جهاز تتبع ثنائي المحور ياباني مثبت على سطح المبنى: 10 أمتار مربعة، مثبت على المبنى، ذو تصميم جمالي
حددت شركة يابانية متخصصة في أنظمة الطاقة الشمسية المدمجة في المباني محركات دوران دودة لتركيب نظام تتبع ثنائي المحور على سطح مبنى (4 وحدات، 10 أمتار مربعة). محركان دوران لكل نظام تتبع: أحدهما للتحكم في السمت (الدوران الأفقي) والآخر للتحكم في الارتفاع (الإمالة). تطلب تركيب النظام على السطح أبعادًا صغيرة (يجب ألا يتجاوز محرك الدوران مساحة نظام التتبع)، ومستوى ضوضاء منخفض (أقل من 45 ديسيبل أثناء التتبع في المباني السكنية)، وهيكلًا أنيقًا (مطلي بمسحوق ليتناسب مع لون إطار نظام التتبع). سرعة الرياح التصميمية: 35 مترًا في الثانية. عزم الدوران لكل محور: 800 نيوتن متر. محرك دوران دودة: بدء تشغيل واحد، الوحدة 2، المسافة المركزية 50 مم، محمل مدمج بقطر 150 مم، نسبة 50:1. المحرك: 12 فولت تيار مستمر، 30 واط. المادة: دودة مطلية بالزنك، عجلة من مادة البولي أوكسي ميثيلين (POM) (تقليل الضوضاء - 38 ديسيبل (A) للبولي أوكسي ميثيلين مقابل 48 ديسيبل (A) للبرونز أثناء التتبع). الشحم: بولي يوريا صناعي، محكم الإغلاق مدى الحياة. الغلاف: ألومنيوم مطلي بالمسحوق (تقليل الوزن لحمل الهيكل على السطح). تكلفة محرك الدوران الواحد: 85 دولارًا أمريكيًا. محركان لكل جهاز تتبع: 170 دولارًا أمريكيًا. تصفح محرك دوران دودي خيارات لتطبيقات تتبع الشمس أحادية المحور وثنائية المحور.
الحالة 3 - الطاقة الشمسية العائمة الفيتنامية: أحادية المحور، قابلة للغمر بمعيار IP68، مقاومة للتآكل
حدد مطور فيتنامي لمشاريع الطاقة الشمسية العائمة محركات دوارة تعمل بتروس دودة لـ 800 جهاز تتبع أحادي المحور على سطح خزان مائي. أضافت هذه التركيبة العائمة تحديات غير موجودة في أجهزة التتبع الأرضية، منها: الغمر المتقطع أثناء حركة الأمواج والأمطار الغزيرة (يتطلب تصنيف IP68)، وتآكل المياه العذبة الناتج عن التعرض الدائم للرطوبة، وتراكم الطحالب على الغلاف الخارجي. مساحة اللوحة لكل جهاز تتبع: 40 مترًا مربعًا (16 وحدة). سرعة الرياح التصميمية: 30 مترًا في الثانية (خزان داخلي - أقل من سرعة الرياح في المناطق الساحلية). عزم الدوران: 2800 نيوتن متر. محرك الدوران ذو التروس الدودية: بدء تشغيل واحد، وحدة 2.5، مسافة مركزية 63 مم، محمل مدمج بقطر 200 مم، نسبة 55:1. المادة: ترس دودي من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 (للتعرض الدائم للماء)، عجلة من البرونز الفوسفوري. مانع التسرب: مانع تسرب ميكانيكي مزدوج بتصنيف IP68 مع حجرة تشحيم مضغوطة. الغلاف: حديد زهر بحري مطلي بالإيبوكسي مع طلاء مضاد للترسبات. تكلفة محرك الدوران الواحد: 340 دولارًا أمريكيًا (أضافت مواصفات IP68 والفولاذ المقاوم للصدأ 60% إلى سعر النسخة الأرضية المكافئة التي تبلغ 195 دولارًا أمريكيًا). إجمالي تكلفة 800 جهاز تتبع: 272,000 دولارًا أمريكيًا. تُظهر المواصفات العائمة أن نفس بنية محرك الدوران ذي التروس الدودية قابلة للتطبيق على التركيبات المائية السطحية - حيث أن وظائف القفل الذاتي والتتبع الأساسية متطابقة، مع تحسين الحماية البيئية لتتناسب مع التعرض للغمر.
الأسئلة الشائعة
س: هل يمكن لمحرك الدوران ذي التروس الدودية في جهاز تتبع الطاقة الشمسية أن يدوم 25 عامًا دون إعادة تشحيم؟
مع استخدام شحم البولي يوريا الاصطناعي المُحكم الإغلاق داخل غلاف مُصمم بشكل صحيح، نعم، يبلغ إجمالي ساعات تشغيل المحرك على مدى 25 عامًا 3000 ساعة فقط، أي أقل من عام واحد من التشغيل لعلبة تروس صناعية نموذجية. يتجاوز عمر الشحم في ظل هذه الظروف الخفيفة ودرجة الحرارة المعتدلة (الظروف الخارجية) 25 عامًا. العامل المحدد لعمر الشحم ليس تدهوره، بل سلامة مانع التسرب؛ فإذا تعطل مانع التسرب ودخل الماء، يتحول الشحم إلى مستحلب ويبدأ التآكل. تحافظ موانع التسرب المصنوعة من مادة FKM والمقاومة للأشعة فوق البنفسجية على سلامتها لمدة تتراوح بين 15 و20 عامًا في الظروف الخارجية. في السنة الخامسة عشرة، يُعد الفحص البصري لمانع التسرب وإضافة الشحم (اختياريًا) عبر وصلة التشحيم إجراءً وقائيًا حكيمًا، لا يتطلب سوى 15 دقيقة إضافية من العمل لكل جهاز تتبع.
س: كيف يمكنني حساب عزم دوران الرياح على جهاز التتبع الخاص بي لتحديد حجم محرك الدوران؟
قوة الرياح عند محرك الدوران ذي التروس الدودية = قوة الرياح × ذراع التتبع. قوة الرياح = 0.5 × الكثافة × مربع السرعة × معامل السحب × المساحة الفعالة. بالنسبة لجهاز التتبع المطوي (المسطح): الكثافة = 1.225 كجم/م³، معامل السحب = 0.1 إلى 0.2 (لوحة مسطحة بزاوية قريبة من الصفر)، المساحة الفعالة = مساحة اللوحة × جيب تمام زاوية الطي. ذراع التتبع = المسافة من محور الدوران إلى مركز الضغط (عادةً من 0.5 إلى 2 متر لأجهزة التتبع أحادية المحور، اعتمادًا على تناظر ترتيب اللوحات). يُطبق معامل أمان 1.5 وفقًا لمعيار ASCE 7 أو Eurocode 1. بالنسبة لأجهزة التتبع ذات الصفوف الطرفية، يُضرب في 1.2 إلى 1.3 لتوجيه الرياح. الحالة الحرجة عادةً هي وضعية الطي أثناء هبوب رياح عاتية، وليس وضعية التتبع أثناء التشغيل العادي (تُطوى أجهزة التتبع قبل وصول الرياح العاتية).
س: لماذا تستخدم بعض أجهزة تتبع الشمس المحركات الخطية بدلاً من محركات الدوران؟
تُستخدم المحركات الخطية (الأسطوانات الكهربائية) في أنظمة التتبع الصغيرة (مساحة اللوحة أقل من 30 مترًا مربعًا) حيث يكون عزم دوران الرياح ضمن قدرة دفع المحرك الخطي. تتميز المحركات الخطية ببساطتها مقارنةً بمحركات الدوران الدودية، كما أنها أقل تكلفةً للألواح الصغيرة، إلا أنها لا تتناسب مع أنظمة التتبع الكبيرة لأن قوة الدفع المطلوبة تزداد مع مساحة اللوحة، بينما يصبح قطر أسطوانة المحرك الخطي وطول شوطه غير عمليين عند تجاوز عزم الدوران 3000 نيوتن متر تقريبًا. أما محركات الدوران، فتتميز بقدرتها على التوسع بكفاءة حتى عزم دوران يزيد عن 20000 نيوتن متر، وهي تُهيمن على سوق أنظمة التتبع واسعة النطاق (من 40 إلى 100 متر مربع أو أكثر لكل نظام). وتتعايش التقنيتان: المحركات الخطية للمنازل والمشاريع التجارية الصغيرة، ومحركات الدوران للمشاريع واسعة النطاق.
س: ماذا يحدث إذا فشل نظام القفل الذاتي أثناء هبوب الرياح؟
تدور مجموعة الألواح بشكل غير مُتحكم فيه من وضع التخزين، مما يزيد مساحة الرياح الفعالة من شبه معدومة (مستوية) إلى مساحة اللوح الكاملة (عمودية على اتجاه الرياح). يؤدي هذا إلى زيادة هائلة في قوة الرياح - من 7000 نيوتن في وضع التخزين إلى 70000 نيوتن في الوضع العمودي - مما يُنتج حملاً زائداً على الهيكل قد يؤدي إلى انحناء أنبوب عزم الدوران، أو تمزيق مشابك الألواح، أو اقتلاع أساسات نظام التتبع. يُعدّ فشل القفل الذاتي أثناء هبوب الرياح سيناريو فشل هيكلي، وليس مجرد مشكلة صيانة. صمم عزم دوران القفل الذاتي للتروس الدودية بمعامل أمان يتراوح بين 1.5 و2.0 فوق عزم دوران الرياح القصوى المحسوب. اختبر القفل الذاتي عند 150% من عزم الدوران المُصنّف أثناء اختبار القبول في المصنع - يجب أن يُظهر الاختبار عدم وجود دوران بعد ساعة واحدة من التحميل الساكن.
س: ما هي التكلفة النموذجية لمحرك الدوران الخاص بنظام تتبع الطاقة الشمسية لكل واط من سعة الطاقة الشمسية؟
بالنسبة لأنظمة التتبع أحادية المحور واسعة النطاق: تتراوح تكلفة محرك الدوران بين 195 و350 دولارًا أمريكيًا لكل نظام تتبع، ويدعم كل نظام منها قدرة شمسية تتراوح بين 15 و30 كيلوواط. وهذا يعادل تقريبًا 0.007 إلى 0.023 دولارًا أمريكيًا لكل واط من القدرة الشمسية المركبة، أي ما يقارب 1 إلى 3% من إجمالي تكلفة نظام التتبع، و0.3 إلى 0.8% من إجمالي تكلفة محطة الطاقة الشمسية. يُعد محرك الدوران من أقل المكونات تكلفةً لكل واط، ولكنه من أكثرها تأثيرًا في حال تعطلّه (إذ يؤدي تعطل محرك الدوران إلى توقف نظام التتبع بالكامل عن العمل، ما يتسبب في فقدان ما بين 15 و30 كيلوواط من الطاقة المولدة حتى إصلاحه).
تعمل محركات الدوران الدودية لأنظمة تتبع الطاقة الشمسية بنظام تشغيل فريد من نوعه في هذه السلسلة، حيث تتميز بانخفاض التآكل الميكانيكي إلى أدنى حد (3000 ساعة تشغيل للمحرك على مدى 25 عامًا) إلى جانب قدرة تحمل بيئية فائقة (216000 ساعة من التعرض الثابت للعوامل الجوية الخارجية مع تحمل مستمر لأحمال الرياح). ويُطابق نموذج التشغيل من الفجر إلى الغسق هذه الدورة الفريدة مع معايير المواصفات الأساسية: عزم الدوران اللازم للتثبيت الذاتي في مواجهة الرياح (القوة التصميمية الرئيسية)، وعمر مانع التسرب والشحم لمدة 25 عامًا دون صيانة في الهواء الطلق (العامل المحدد الرئيسي للعمر الافتراضي)، ومقاومة الأشعة فوق البنفسجية والتآكل لخدمة تمتد لعقود. وقد أصبح محرك الدوران الدودي المعيار الأمثل لأنظمة تتبع الطاقة الشمسية واسعة النطاق، نظرًا لعدم وجود تقنية محركات أخرى توفر مقاومة الرياح ذاتية التثبيت، وقدرة التتبع البطيئة للغاية، ومتانة خارجية لمدة 25 عامًا في وحدة متكاملة واحدة، وبتكلفة تتناسب مع متطلبات اقتصاديات الطاقة الشمسية.
بالنسبة لمصنعي أنظمة تتبع الطاقة الشمسية ومطوري مزارع الطاقة الشمسية، يقوم قسم الهندسة لدينا بحساب عزم دوران الرياح بناءً على تكوين الألواح وبيانات الرياح في الموقع. كتالوج قياسي مجموعات تروس دودة ذات محرك دوار تغطي تطبيقات المحور الواحد والمحورين بأقطار محامل تتراوح من 150 إلى 400 مم، مع عزم تثبيت من 800 إلى 8000 نيوتن متر. قدّم طلبًا مواصفات محرك تتبع الطاقة الشمسية مع مساحة اللوحة، وسرعة الرياح التصميمية، ونوع جهاز التتبع (محور واحد/محورين)، والمنطقة المناخية للموقع.
تحديد محركات الدوران لأجهزة تتبع الشمس؟
أرسل مساحة اللوحة، وسرعة الرياح التصميمية، ونوع جهاز التتبع، ومناخ الموقع، والكمية. سنقوم بحساب عزم الرياح، ونوصي بفئة عزم التثبيت، ونقدم لك شهادة صلاحية لمدة 25 عامًا لمنشأتك.
المحرر: Cxm
