Prototype of a system that tracks the sun's rays

Abstract

The article presents the design and implementation of a prototype tracking system for photovoltaic panels, whose task is to track the movement of the Sun and improve energy conversion efficiency. Traditional PV installations are characterized by limited efficiency resulting from the fixed orientation of the modules, which leads to a decrease in energy production during the day. The developed system uses an Arduino Leonardo microcontroller, MG995 servo mechanisms, and four photoresistors acting as light intensity sensors. The algorithm, implemented in C++, analyzes sensor readings and dynamically corrects the position of the platform in two axes, ensuring that the panels are maintained in the direction of maximum radiation. Tests conducted on the constructed prototype confirmed the effectiveness of the system – the platform responded smoothly and stably to changing lighting conditions. The results indicate that the use of tracking systems in real photovoltaic farms can increase energy yields by 20-35% compared to static installations. They are particularly important in Poland, where seasonal variability in sunlight means that tracking systems can significantly improve the profitability of investments.

W artykule przedstawiono projekt oraz implementację prototypu systemu nadążnego dla paneli fotowoltaicznych, którego zadaniem jest śledzenie ruchu Słońca i poprawa efektywności konwersji energii. Tradycyjne instalacje PV charakteryzują się ograniczoną wydajnością wynikającą z nieruchomej orientacji modułów, co prowadzi do spadku produkcji energii w ciągu dnia. Opracowany system wykorzystuje mikrokontroler Arduino Leonardo, serwomechanizmy MG995 oraz cztery fotorezystory pełniące rolę czujników natężenia światła. Zaimplementowany w języku C++ algorytm analizuje odczyty z sensorów i dynamicznie koryguje położenie platformy w dwóch osiach, zapewniając utrzymanie paneli w kierunku maksymalnego promieniowania. Badania przeprowadzone na skonstruowanym prototypie potwierdziły skuteczność działania systemu – platforma reagowała płynnie i stabilnie na zmieniające się warunki oświetlenia. Wyniki wskazują, że zastosowanie systemów nadążnych w rzeczywistych farmach fotowoltaicznych może zwiększyć uzyski energii o 20-35% w porównaniu do instalacji statycznych. Szczególne znaczenie mają one w Polsce, gdzie sezonowa zmienność nasłonecznienia sprawia, że systemy śledzące mogą istotnie poprawić opłacalność inwestycji.