energsecurityНадежность и безопасность энергетикиSafety and Reliability of Power Industry1999-55552542-2057ООО «НПО Энергобезопасность»10.24223/1999-5555-2024-17-1-34-41energsecurity-928Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ, ИССЛЕДОВАНИЯ, РАСЧЕТЫDESIGN, RESEARCH, CALCULATIONSЦифровая модель гидропривода управления поворотом солнечного трекераDigital model of hydraulic drive for solar tracker rotary controlАюповаД. А.AyupovaD. А.

ул. Заки Валиди, д. 32, 450076, Республика Башкортостан, г. Уфа

ul. named after Zaki Validi, house 32, 450076, Republic of Bashkortostan, Ufa

КудеркоД. А.KuderkoD. A.

ул. Большая Татарская, д. 35 стр. 5, 115184, г. Москва

Bolshaya Tatarskaya str., 35 p. 5, 115184, Moscow

ЦелищевВ. А.TselishchevV. A.

ул. Заки Валиди, д. 32, 450076, Республика Башкортостан, г. Уфа

ul. named after Zaki Validi, house 32, 450076, Republic of Bashkortostan, Ufa

pgl.ugatu@mail.ruШайдаковВ. В.ShaidakovV. V.

ул. Космонавтов, д. 1, 450064, Республика Башкортостан, г. Уфа

Kosmonavtov str., 1, 450064, Republic of Bashkortostan, Ufa

ФГБОУ ВО «Уфимский университет науки и технологий»РоссияUfa University of Science and TechnologyRussian FederationАО «Технодинамика»РоссияАО «Technodinamika»Russian FederationФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»РоссияUfa State Petroleum Technical UniversityRussian Federation2024190520241713441Copyright © Аюпова Д.А., Кудерко Д.А., Целищев В.А., Шайдаков В.В., 20242024Аюпова Д.А., Кудерко Д.А., Целищев В.А., Шайдаков В.В.Ayupova D.А., Kuderko D.A., Tselishchev V.A., Shaidakov V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sigma08.ru/jour/article/view/928

Рассматривается важное направление в области солнечной энергетики, фокусируясь на применении гидропривода в солнечных трекерах большой мощности. В контексте актуальности экологических проблем и стремления к энергоэффективности исследуется роль солнечных трекеров в повышении производительности солнечных электростанций. Представляется анализ современных тенденций в области гидропривода, выделяя перспективы его применения. Выполнен анализ направлений совершенствования приводов солнечного трекера. Гидравлический привод трекера рассмотрен как объект регулирования. Определены возмущающие нагрузки различного вида, действующие в процессе изменения положения трекера. Выявлена основная нагрузка, действующая на привод трекера — позиционная, вызванная газодинамическим воздействием набегающего на плоскость трекера ветрового потока или неоднозначностью поведения снежно-ледяного покрова. Определено, что инерционная нагрузка при повороте трекера большой мощности оказывает существенное влияние на силы трения в узлах крепления механизмов шарнирных опор. Рассмотрены варианты реализации новых схемных решений гидропривода трекера. Используя информацию с датчиков перемещения штоков гидродвигателей привода положения трекера, датчика положения солнца, управляющий электронный модуль осуществляет позиционирование платформы солнечного трекера за счет подачи управляющих сигналов на электрогидрораспределители привода. Гидромеханические регуляторы насоса осуществляют подстройку характеристик системы под случайное изменение внешних нагрузок на трекер. Разработана математическая модель гидропривода трекера базовой схемы. Цифровая модель привода трекера предназначена для оптимизации работы гидропривода, учитывает различные факторы, такие как инерция, вязкое демпфирование, гидравлические потери, нелинейности системы, тепловые потери, эластичность элементов и воздействие внешних факторов. Полученные результаты подчеркивают эффективность и точность системы управления, делая гидропривод важным элементом в развитии чистой и эффективной энергетики.

An important area in the field of solar energy is considered, focusing on the use of a hydraulic drive in high-power solar trackers. In the context of the relevance of environmental problems and the commitment to energy efficiency, the role of solar trackers in increasing the productivity of solar power plants is investigated. An analysis of current trends in the field of hydraulic drive is presented, highlighting the prospects for its application. The analysis of the directions of improvement of the drives of the solar tracker is carried out. The hydraulic drive of the tracker is considered as an object of regulation. Disturbing loads of various types acting in the process of changing the position of the tracker are determined. The main load acting on the tracker drive is positional, caused by the gas–dynamic effect of the wind flow impinging on the tracker plane or the ambiguity of the behavior of the snow and ice cover. It is determined that the inertial load, when turning a high-power tracker, has a significant effect on the friction forces in the attachment points of the hinge support mechanisms. Options for the implementation of new circuit solutions for the tracker hydraulic drive are considered. Using information from sensors of movement of the rods of hydraulic motors of the tracker position drive, the sun position sensor, the control electronic module positions the solar tracker platform by supplying control signals to the electric hydraulic distributors of the drive. The hydromechanical regulators of the pump adjust the characteristics of the system to a random change in external loads on the tracker. A mathematical model of the hydraulic drive of the basic circuit tracker has been developed. The digital model of the tracker drive is designed to optimize the operation of the hydraulic drive, taking into account various factors such as inertia, viscous damping, hydraulic losses, system nonlinearities, thermal losses, elasticity of elements and the impact of external factors. The results obtained emphasize the efficiency and accuracy of the control system, making the hydraulic drive an important element in the development of clean and efficient energy.

солнечная энергетикагидроприводцифровая модельтрекерsolar energyhydraulic drivedigital modeltrackerReferencesSolar Tracking Techniques and Implementation in Photovoltaic Power Plants: a Review. Fazli A. Khalil, Muhammad Asif, Shahzad Anwar, Sana ul Haq, and Farman Illahi. Proceedings of the Pakistan Academy of Sciences: Pakistan Academy of Sciences A. Physical and Computational Sciences 2021; 54 (3): 231 – 241.Solar Tracking Techniques and Implementation in Photovoltaic Power Plants: a Review. Fazli A. Khalil, Muhammad Asif, Shahzad Anwar, Sana ul Haq, and Farman Illahi. Proceedings of the Pakistan Academy of Sciences: Pakistan Academy of Sciences A. Physical and Computational Sciences 2021; 54 (3): 231 – 241.Two Ways of Rotating Freedom Solar Tracker by Using ADC of Microcontroller. Sobuj Kumar Ray, Abul Bashar, Maruf Ahmad, Fahad Bin Sayed Global Journal of Researches in Engineering General Engineering 2022; 12 (4): 105 – 111.Two Ways of Rotating Freedom Solar Tracker by Using ADC of Microcontroller. Sobuj Kumar Ray, Abul Bashar, Maruf Ahmad, Fahad Bin Sayed Global Journal of Researches in Engineering General Engineering 2022; 12 (4): 105 – 111.Tiberiu Tudorache, Liviu Kreindler. Design of a Solar Tracker System for PV Power Plants. Acta Polytechnica Hungarica 2020; 7(1): 65 – 75.Tiberiu Tudorache, Liviu Kreindler. Design of a Solar Tracker System for PV Power Plants. Acta Polytechnica Hungarica 2020; 7 (1): 65 – 75.Mayank Kumar Lokhande. Automatic Solar Tracking System. International Journal Of Core Engineering & Management (IJCEM), 2021; 1 (7): 95 – 101.Mayank Kumar Lokhande Automatic Solar Tracking System. International Journal Of Core Engineering & Management (IJCEM), 2021; 1 (7): 95 – 101.Немальцев А. Ю., Байкасенов Д. К. Зарубежный опыт применения фотоэлектрических установок с солнечными трекерами. Шаг в науку 2018; 1: 160 – 162.Nemaltsev A. Yu., Baikasenov D. K. Foreign experience in the use of photovoltaic installations with solar trackers. Step into science 2018; 1: 160 – 162. (In Russ.)Lee C. Y., P. Chou, C. Chiang, & C. F. Lin. Sun tracking systems: a review. Sensors 2023; 9 (5): 3875 – 3890.Lee C. Y., P. Chou, C. Chiang, & C. F. Lin. Sun tracking systems: a review. Sensors 2023; 9 (5): 3875 – 3890.Clifford M. J., & D. Eastwood. Design of a novel passive solar tracker. Solar Energy 2022; 77 (3): 269 – 280.Clifford M. J., & D. Eastwood. Design of a novel passive solar tracker. Solar Energy 2022; 77 (3): 269 – 280.C. Alexandru. Modelling and Simulation of a Hydraulically Operated Solar Tracker Scientific portal «Researchgate». International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ’23), Madrid (Spain) 2023: 24 – 32.C. Alexandru. Modelling and Simulation of a Hydraulically Operated Solar Tracker Scientific portal «Researchgate». International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ’23), Madrid (Spain) 2023: 24 – 32.Петров П. В., Целищев В. А. Основы автоматизированного проектирования гидромеханических устройств УГАТУ. УН-Т. – Уфа: РИК УГАТУ 2019: 241.Petrov P. V., Tselishchev V. A. Fundamentals of computer-aided design of hydro-mechanical devices of UGATU. UN-T. – Ufa: RICK UGATU 2019: 241. (In Russ.)Пат. 22769457 Российская Федерация, МПК H02S 20/32. Гидравлическое устройство солнечного трекера / Целищев В. А, Шайдаков В. В., Королева Д. А.; заявитель и патентообладатель федеральное гос. Бюджетное обр. учреждение высшего обр. УГАТУ; заявл. 15.06.2021; опубл. 31.03.2022, бюл. №10. – 6 с.Pat. 22769457 Russian Federation, IPC H02S 20/32. Hydraulic device of a solar tracker / Tselishchev V. A., Shaidakov V. V., Koroleva D. A.; applicant and patent holder federal state. Budgetary institution of higher education of UGATU; application. 06/15/2021; publ. 03/31/2022, bul. No. 10. – 6 p. (In Russ.)Пат. 2803919 Российская Федерация, МПК H02S 20/32 (2014.01). Регулируемое гидравлическое устройство солнечного трекера / Целищев В. А, Шайдаков В. В, Королева Д. А.; заявитель и патентообладатель федеральное гос. Бюджетное обр. учреждение высшего обр. УУНиТ; заявл. 16.03.2023; опубл. 21.09.2023, бюл. №27. – 6 с.Pat. 2803919 Russian Federation, IPC H02S 20/32 (2014.01). Adjustable hydraulic device of the solar tracker / Tselishchev V. A., Shaidakov V. V., Koroleva D. A.; applicant and patent holder Federal state. Budgetary institution of higher education UNIT; application. 03/16/2023; publ. 09/21/2023, bul. No. 27. – 6 p. (In Russ.)Konstantinov S. Yu., Tselischev V. A., Tselischev D. V. Automated Rig for Diagnostics and Testing of Hydraulic Equipment, Automation and Remote Control 2019; 80 (2): 385–391.Konstantinov S. Yu., Tselischev V. A., Tselischev D. V. Automated Rig for Diagnostics and Testing of Hydraulic Equipment, Automation and Remote Control 2019; 80 (2): 385 – 391.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.