A Study on the Intensity Efficiency of a Solar Heliostat for a Central Receiver Solar Collector

โดย อำนาจ เงินพลับพลา

ปี 2556

บทคัดย่อ (Abstract)

วิทยานิพนธ์นี้เป็นการศึกษาเชิงทดลองเกี่ยวกับสมรรถนะของระบบสะท้อนแสงอาทิตย์ที่ใช้สำหรับระบบหอคอยแสงอาทิตย์ ซึ่งระบบหอคอยรวมแสงนี้จะมีแผงสะท้อนแสงหลายแผงและติดตั้งไว้ในตำแหน่งที่เหมาะสม โดยแต่ละแผงจะทำงานอิสระต่อกัน แผงสะท้อนแสงจะทำหน้าที่สะท้อนแสงไปยังตัวรับแสงที่ถูกติดตั้งไว้บนหอคอยทำให้ความเข้มแสงสูงขึ้น ความเข้มแสงเฉลี่ยที่ตกกระทบบนตัวรับแสงในแต่ละวันจะขึ้นอยู่กับตัวแปรที่สำคัญ เช่น จำนวนแผง ลักษณะและคุณสมบัติของตัวสะท้อนแสง ตำแหน่งของแผงและตัวรับแสง เป็นต้น ซึ้งตัวแปรเหล่านี้มีผลต่อความเข้มแสง กล่าวคือจะทำให้ขนาดพื้นที่ตกกระทบของแสงบนตัวรับแสงที่เวลาใดๆ มีค่าแตกต่างกันไป

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพี่อศึกษาประสิทธิภาพระบบสะท้อนรังสีแสงอาทิตย์ที่มีขนาดใกล้เคียงกับขนาดที่ใช้ในงานจริงและทดสอบความแม่นยำในการสะท้อนรังสี โดยศึกษาทางแผงสะท้อนรังสีแบบแผ่นเรียบและแบบที่มีการเพิ่มความเข้มแสง มีการวิเคราะห์ประสิทธิภาพความเข้มของแสงที่เปลี่ยนไปอันเนื่องจากมุมสะท้อนที่เปลี่ยนแปลงตลอดวัน โดยมีการออกแบบโปรแกรมและสร้างระบบควบคุมแผงสะท้อนแสงด้วยวิธีคำนวณหาตำแหน่งดวงอาทิตย์เพื่อกำหนดมุมของแผง

ผลการทดสอบแผงสะท้อนแสงแบบแผ่นเรียบพบว่า ประสิทธิภาพความเข้มแสงมีค่าอยู่ระหว่าง 0.5-0.7 ผลการทดลองแผงสะท้อนแสงแบบที่มีการเพิ่มความเข้มแสงพบว่าประสิทธิภาพความเข้มแสงสูงสุดเกิดขึ้นเวลาใกล้เที่ยงวันมีค่าประมาณ 11 และมีอัตราความเข้มแสงเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 9 และความเข้มของแสงจะลดลงในช่วงเช้าและบ่ายโดยทั้งช่วงเช้าและบ่ายมีอัตราความเข้มแสงลดลงและมีค่าใกล้เคียงกันในเชิงสมมาตรโดยมีค่าความเข้มแสงอยู่ระหว่าง 5-7 จากผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าแบบที่มีการเพิ่มความเข้มแสงให้ประสิทธิภาพความเข้มแสงสูงกว่าแบบแผ่นเรียบมีค่าเฉลี่ยประมาณ 6.5 สำหรับความแม่นยำของระบบสะท้อนแสงมีค่ายอมรับได้คือพื้นที่ตกกระทบที่ได้ ไม่หลุดออกจากพื้นที่ของตัวรับแสง

This thesis presents an experimental study on the performance of a solar heliostat for a solar tower system. This system is usually equipped with the multi-heliostats which are located at the appropriate locations. These heliostats are independent to each other. The heliostat works as a reflector to direct the sun ray to a receiver which is fixed on the tower. The more number of heliostat used, the more solar intensity on the receiver is obtained. The daily average solar intensity depends on the important parameters, e.g., number of heliostat, feature and properties of reflector, locations of heliostat and receiver. These parameters affect on the incident area on the receiver.

This research aims to determine the performance of a prototype solar heliostat which is closed to the actual system size to assess its reflection accuracy. Two types of heliostat, flat and concentrated types, were fabricated and used in this current study. The Influence of angle parameters which affects on the reflection performance was studied. To satisfy the objectives, the heliostat controller system was designed and installed in the experimental setup. The control system in this study is used to adjust the heliostat position by using the calculated solar azimuth and altitude angles.

The experimental results show that, for flat plate heliostat, the intensity efficiency is varied between 0.5-0.7. For concentrated type, the experimental results show that the maximum intensity efficiency occurred at noon with the maximum value of about 11 and the average intensity efficiency is about 9. It can be observed that the intensity efficiency of a concentrated heliostat is higher than the flat plate type about 6.5. In addition, all reflected radiation areas are on the receiver area, it can be concluded that the reflection accuracy is acceptable.

Download : การศึกษาประสิทธิภาพความเข้มแสงของแผงสะท้อนรังสีแสงอาทิตย์สำหรับระบบหอคอยรวมแสงอาทิตย์