Siłowniki liniowe do trackerów fotowoltaicznych – Elektrobim ST2, LINAK LA36, Thomson Electrak HD, dobór, parametry, IP66

Pytanie

Jakie zastosować siłowniki liniowe do woltaiki traker

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Do trackerów fotowoltaicznych stosuje się głównie elektryczne siłowniki liniowe o napędzie śrubowym (ACME lub kulowym), zaprojektowane specjalnie do pracy na zewnątrz, z klasą ochrony co najmniej IP66, zakresem siły 2 000 – 50 000 N i skokiem 300 – 900 mm.
• Dobór konkretnego modelu zależy od: masy i geometrii konstrukcji, maksymalnych obciążeń wiatrowych, wymaganej precyzji pozycjonowania oraz systemu sterowania (24 V DC z enkoderem Halla lub optycznym).

Kluczowe punkty
• Siła statyczna ≥ 3 × skalkulowane obciążenie
• Skok wynikający z trygonometrii układu ► 300-500 mm (1-oś) lub 450-900 mm (2-oś)
• Napięcie 24 V DC, prędkość 2-5 mm/s, IP66/67, zakres temp. –40 … +80 °C
• Wbudowane czujniki Halla / enkoder + wyłączniki krańcowe

Szczegółowa analiza problemu

1. Typ trackera i kinematyka

• Jednoosiowy (EW) – zwykle 1 siłownik na rząd paneli.
• Dwuosiowy (Tip-Tilt lub Azymut/Elewacja) – 2 siłowniki; jeden pracuje w płaszczyźnie NS, drugi w EW.

2. Obciążenia i obliczenia siły

Całkowita siła wymagana do przestawienia układu:
\[ F{dyn}= (m{\text{panel}}+m{\text{konstrukcji}})\,g\,\sin\alpha + F{\text{wiatr}} \]
gdzie α – maksymalny kąt odchylenia.
• Siła statyczna utrzymująca pozycję przy wietrze ≥ F_dyn × 2…3.
• Zapas projektowy ≥ 30 – 50 %.

Przykład (10 paneli, 200 kg, α = 60°):
\[ F{dyn}\approx 200\;\text{kg} \times 9{,}81 \times \sin60^{\circ}\approx 1{,}7\;kN \quad\Rightarrow\quad F{\text{siłownika\,dyn}}\ge 2{,}5\;kN,\;F_{\text{stat}}\ge 5\;kN \]

3. Parametry siłownika

4. Mechanizmy napędowe

• Śruba ACME – tańsza, większe tarcie, dobra dla ≤ 10 kN.
• Śruba kulowa – wyższa sprawność i żywotność, preferowana powyżej 10 kN.
• Napędy hydrauliczne – stosowane wyjątkowo (farmy > MW), wymagają zasilacza i serwisu.

5. Przykładowe aktualnie dostępne siłowniki

Wszystkie powyższe modele spełniają normę IEC 62817 (testy: piasek, mgła solna, oblodzenie, wstrząsy).

6. Sterowanie

• Mostek H 24 V DC (MOSFET, prąd szczytowy do 30 A).
• Algorytm astronomiczny (GPS + RTC) + wiatrowe „wind-stow”.
• Synchronizacja wielu siłowników przez magistralę CAN, RS-485 lub PWM.

Aktualne informacje i trendy

• Zwiększanie siły siłowników (≥ 40 kN) z powodu rosnących formatów modułów i dwu-szklanych paneli.
• Przechodzenie z 12 V na 24/48 V dla ograniczenia strat miedzianych.
• Integracja czujników temperatury i wibracji (predictive maintenance, IoT).
• Powłoki ceramiczne i smary sucholubne wydłużające MTBF > 100 000 cykli.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Analogia: siłownik działa jak „śruba z silnikiem”, gdzie obrót przekłada się na ruch liniowy – im większy skok gwintu, tym szybszy ruch, ale mniejsza siła.
• Dobierając skok, warto w CAD zasymulować pełne wychylenie i sprawdzić, czy w skrajnych pozycjach siłownik nie wchodzi w blokadę „dead-point”.

Aspekty etyczne i prawne

• Norma IEC 62817 definiuje procedury testowe i wymagania bezpieczeństwa dla trackerów.
• W UE instalacje > 50 kWp podlegają ocenie oddziaływania na środowisko – unikać hydrauliki ze względu na ryzyko wycieków oleju.
• Konieczność zapewnienia trybu „fail-safe”: automatyczne złożenie przy zaniku zasilania lub wietrze > 90 km/h.

Praktyczne wskazówki

1. Zawsze mierzyć prąd rozruchowy – dobierać bezpiecznik powolny (slow-blow) 1,5 × I_start.
2. Stosować podwójne uszczelnienia (O-ring + mieszki) i anodowane korpusy.
3. Planować konserwację co 2 lata: kontrola luzów, smarowanie śruby (jeśli producent dopuszcza).
4. Redundancja: w trackerach dwuosiowych warto stosować siłowniki z hamulcem elektromagnetycznym.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Wiatry > 140 km/h mogą wymagać dodatkowych blokad mechanicznych (kliny).
• Przy temperaturach < –30 °C prędkość siłownika spada; należy sprawdzić dane serwisowe smaru.
• Alternatywa: napędy obrotowe z przekładnią harmoniczną dla osi azymutu – zmniejszają liczbę siłowników.

Sugestie dalszych badań

• Analiza LCOE vs. koszt trackera dla różnych stref wiatrowych.
• Testy długoterminowe nowych powłok DLC na śrubach kulowych.
• Porównanie efektywności 1-, 1,5- i 2-osiowych trackerów w Europie Środkowej.

Krótkie podsumowanie

Dobór siłowników do trackera PV wymaga zbilansowania siły, skoku, klasy szczelności i precyzji. W praktyce najlepiej sprawdzają się elektryczne siłowniki śrubowe 24 V DC z enkoderem Halla, IP66 i zapasem siły ≥ 3 × obliczone obciążenie. Modele takie jak Elektrobim ST2/ST5, LINAK LA36 czy Thomson Electrak HD należą do najczęściej stosowanych w 2024 r. Staranna kalkulacja obciążeń, poprawna geometria mocowania i system sterowania „wind-stow” gwarantują długoletnią, bezawaryjną pracę i maksymalny uzysk energii.