Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การจำลองและเพิ่มความแม่นยำในการสะท้อนแสงของเฮลิโอสแตท ที่มีความผิดพลาดในการติดตั้งและระบบขับเคลื่อน

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Simulating and improving targeting accuracy for heliostats with installation and transmission error

Year (A.D.)

2009

Document Type

Thesis

First Advisor

ศุภวุฒิ จันทรานุวัฒน์

Second Advisor

สวัสดิ์ เหลืองเรืองฤทธิ์

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมเครื่องกล

DOI

10.58837/CHULA.THE.2009.1415

Abstract

ระบบตัวรับแสงส่วนกลาง (Central receiver) เป็นระบบพลังงานทดแทนที่ใช้แสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงาน ระบบตัวรับแสงส่วนกลางประกอบด้วยตัวสะท้อนแสง (เฮลิโอสแตท) และตัวรับแสงเฮลิโอสแตททำงานแบบอัตโนมัติจะทำหน้าที่สะท้อนแสงไปยังตัวรับแสง ในขณะที่ตัวรับแสงจะทำหน้าที่รับแสงและเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานต่างๆ เช่นพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อน ระบบตัวรับแสงส่วนกลางที่มีใช้อยู่ในปัจจุบัน มีความสามารถในการผลิตพลังงานได้เป็นจำนวนมาก แต่ไม่ได้รับความนิยมในการใช้งานเนื่องจากปัญหาเรื่องค่าใช้จ่ายในการก่อสร้าง เช่น โรงไฟฟ้า Solar tres ที่มีค่าใช้จ่ายประมาณ 58 ล้านยูโร สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ 15 เมกะวัตต์ต่อวัน 30-50% ของค่าใช้จ่ายนี้มาจากค่าใช้จ่ายในการผลิตและติดตั้งเฮลิโอสแตท เพื่อพัฒนาระบบตัวรับแสงส่วนกลางให้มีค่าใช้จ่ายลดลง จึงได้เสนอเฮลิโอสแตทต้นทุนต่ำที่มีการลดค่าใช้จ่ายในส่วนของการผลิตและการติดตั้ง และเสนอวิธีการสอบเทียบและวิธีการปรับแก้ความผิดพลาด ในการสะท้อนแสงของเฮลิโอสแตทต้นทุนต่ำจากผลของการผลิตและการติดตั้งนั้น วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ทำเพื่อตรวจสอบสมมุติฐานของวิธีการสอบเทียบ และวิธีการปรับแก้ที่ได้มีการนำเสนอไว้ก่อนหน้านี้ ทดสอบประสิทธิภาพของวิธีการสอบเทียบและวิธีการปรับแก้ในสภาพแวดล้อมจริง และประดิษฐ์โปรแกรมคอมพิวเตอร์สำหรับจำลองการสะท้อนแสงของเฮลิโอสแตทต้นทุนต่ำ ในสภาพแวดล้อมจริงเพื่อหาเงื่อนไขที่ทำให้การปรับแก้ความผิดพลาด ในการสะท้อนแสงมีประสิทธิภาพสูงที่สุด การตรวจสอบสมมุติฐานของวิธีการสอบเทียบและวิธีการปรับแก้ ทำโดยการจำแนกปัจจัยความคลาดเคลื่อนต่างๆ ที่มีผลต่อการสะท้อนแสงของเฮลิโอสแตทต้นทุนต่ำ และจำลองผลกระทบที่เกิดขึ้นด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ผลจากการจำลองเราพบว่า ความคลาดเคลื่อนของทิศการวางตัวเริ่มต้นของกระจก เป็นปัจจัยที่ทำให้เกิดความผิดพลาดในการสะท้อนแสงสูงที่สุด ซึ่งสอดคล้องกับสมมุติฐานของวิธีการสอบเทียบและวิธีการปรับแก้ การทดสอบผลของวิธีการสอบเทียบและวิธีการปรับแก้ความผิดพลาด ในการสะท้อนแสงของเฮลิโอสแตทต้นทุนต่ำในสภาพแวดล้อมจริง (จำนวนจุดสอบเทียบ 485 จุดสอบเทียบ ระยะห่างของเวลา (interval) ที่ใช้ในเก็บข้อมูลการสอบเทียบเท่ากับ 5 นาที) เราพบว่าวิธีการสอบเทียบและวิธีการปรับแก้วิธีนี้ สามารถลดความผิดพลาดในการสะท้อนแสงลงได้ประมาณ 5.8 เท่า และสุดท้ายผลจากการจำลองการสอบเทียบและการปรับแก้ด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ เพื่อหาเงื่อนไขที่ทำให้การปรับแก้ความผิดพลาด ในการสะท้อนแสงของเฮลิโอสแตทต้นทุนต่ำมีประสิทธิภาพสูงที่สุด เราพบว่าจุดสอบเทียบจำนวน 40 จุดสอบเทียบและระยะห่างของเวลา (interval) ในการเก็บข้อมูลการสอบเทียบเท่ากับ 60 นาที จะทำให้การปรับแก้นี้มีประสิทธิภาพสูงที่สุด

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

A central receiver system is a type of solar plant. It consists of many heliostats (reflectors) and one receiver. Heliostats are used to automatically reflect the sunlight to the receiver. The receiver collects and converts them to the other form of energy such as electrical and heat. The central receiver system has a huge potential but the system’s initial cost is high. For example, the Solar Tres power plant that can produce 15 MW of electricity has the initial cost about 58 million Euro. As much as 30-50% of the initial cost is construction and installation cost of the heliostat system. To reduce cost of the system, our team proposed to use low-cost heliostats and applying a calibration and compensation method to decrease the error of heliostat’s reflection that caused by the reduction of construction and installation cost. This thesis was proposed to verify the assumption of calibration and compensation method, to test the performance of this method in an experiment, and to write a computer program to find conditions for good performance of the calibration and compensation method. To verify the assumption of our method, we identified error sources that influence the accuracy of the reflection of the low-cost heliostat and simulate the result of those sources by a computer program. The simulation results showed that the initial mirror direction error is the dominating source of error which validated our assumption used in the calibration and compensation method. The experimental results in a simulated environment using 485 calibration points with 5 minute interval shown that our method can reduce the targeting error by 5.8 times. Furthermore, the simulation results found a good condition for the calibration and compensation method with 40 calibration points with 60 minute interval.

Link to Full Text

Share

COinS