Prehľad vybavenia
Plne automatický solárny sledovač je inteligentný systém, ktorý sníma azimut a výšku slnka v reálnom čase a riadi fotovoltaické panely, koncentrátory alebo pozorovacie zariadenia tak, aby vždy udržiavali najlepší uhol so slnečnými lúčmi. V porovnaní s pevnými solárnymi zariadeniami môže zvýšiť účinnosť príjmu energie o 20 % – 40 % a má dôležitú hodnotu pri výrobe fotovoltaickej energie, regulácii poľnohospodárskeho osvetlenia, astronomickom pozorovaní a ďalších oblastiach.
Zloženie základnej technológie
Systém vnímania
Fotoelektrické senzorové pole: Na detekciu rozdielu v rozložení intenzity slnečného svetla použite štvorkvadrantovú fotodiódu alebo CCD obrazový snímač
Kompenzácia astronomického algoritmu: Vstavané GPS určovanie polohy a databáza astronomického kalendára, výpočet a predpoveď trajektórie slnka v daždivom počasí
Detekcia fúzie viacerých zdrojov: Kombinácia senzorov intenzity svetla, teploty a rýchlosti vetra na dosiahnutie polohy bez rušenia (napríklad rozlíšenie slnečného svetla od rušenia svetla)
Riadiaci systém
Štruktúra dvojosového pohonu:
Horizontálna os otáčania (azimut): Krokový motor riadi otáčanie 0-360°, presnosť ±0,1°
Os nastavenia sklonu (uhol elevácie): Lineárna tlačná tyč dosahuje nastavenie -15°~90°, aby sa prispôsobila zmene slnečnej výšky v štyroch ročných obdobiach
Adaptívny riadiaci algoritmus: Na dynamické nastavenie otáčok motora a zníženie spotreby energie použite PID reguláciu s uzavretou slučkou.
Mechanická štruktúra
Ľahký kompozitný držiak: Materiál z uhlíkových vlákien dosahuje pomer pevnosti k hmotnosti 10:1 a úroveň odolnosti voči vetru 10
Samočistiaci ložiskový systém: stupeň krytia IP68, zabudovaná grafitová mazacia vrstva a nepretržitá prevádzková životnosť v púštnom prostredí presahuje 5 rokov
Typické prípady použitia
1. Vysokovýkonná koncentrovaná fotovoltaická elektráreň (CPV)
Sledovací systém Array Technologies DuraTrack HZ v3 je nasadený v solárnom parku v Dubaji v Spojených arabských emirátoch s viacjadrovými solárnymi článkami III-V:
Sledovanie v dvoch osiach umožňuje účinnosť premeny svetelnej energie 41 % (pevné držiaky iba 32 %)
Vybavený režimom hurikánu: keď rýchlosť vetra prekročí 25 m/s, fotovoltaický panel sa automaticky nastaví do uhla odolného voči vetru, aby sa znížilo riziko poškodenia konštrukcie.
2. Inteligentný poľnohospodársky solárny skleník
Univerzita Wageningen v Holandsku integruje systém sledovania slnečnice SolarEdge do skleníka s paradajkami:
Uhol dopadu slnečného svetla sa dynamicky nastavuje pomocou reflektorového poľa, čím sa zlepšuje rovnomernosť svetla o 65 %.
V kombinácii s modelom rastu rastlín sa počas obdobia silného svetla na poludnie automaticky vychýli o 15°, aby sa predišlo popáleniu listov.
3. Vesmírna astronomická pozorovacia platforma
Observatórium Yunnan Čínskej akadémie vied používa rovníkový sledovací systém ASA DDM85:
V režime sledovania hviezd dosahuje uhlové rozlíšenie 0,05 oblúkových sekúnd, čo spĺňa potreby dlhodobej expozície objektov hlbokého vesmíru.
Použitím kremenných gyroskopov na kompenzáciu rotácie Zeme je 24-hodinová chyba sledovania menšia ako 3 oblúkové minúty.
4. Inteligentný systém pouličného osvetlenia mesta
Pilotný projekt fotovoltaického pouličného osvetlenia SolarTree v oblasti Shenzhen Qianhai:
Dvojosové sledovanie + monokryštalické kremíkové články umožňujú priemernú dennú výrobu energie 4,2 kWh, čo podporuje 72 hodín výdrže batérie v daždivom a oblačnom počasí.
V noci sa automaticky resetuje do horizontálnej polohy, aby sa znížil odpor vetra a slúži ako montážna platforma pre 5G mikrozákladňovú stanicu
5. Loď na solárne odsoľovanie
Projekt „SolarSailor“ na Maldivách:
Na palube trupu je položená flexibilná fotovoltaická fólia a sledovanie vĺn sa dosahuje pomocou hydraulického pohonného systému.
V porovnaní s pevnými systémami sa denná produkcia sladkej vody zvyšuje o 28 %, čo uspokojuje denné potreby komunity s 200 ľuďmi.
Trendy vývoja technológií
Multisenzorové fúzne určovanie polohy: Kombinácia vizuálneho SLAM a lidaru pre dosiahnutie presnosti sledovania na centimetrovej úrovni v zložitom teréne
Optimalizácia stratégie riadenia pomocou umelej inteligencie: Využite hlboké učenie na predpovedanie trajektórie pohybu oblakov a vopred naplánujte optimálnu trasu sledovania (experimenty MIT ukazujú, že to môže zvýšiť dennú výrobu energie o 8 %)
Návrh bionickej štruktúry: Napodobniť mechanizmus rastu slnečníc a vyvinúť zariadenie na samoriadenie z tekutých kryštálov a elastoméru bez motorového pohonu (prototyp nemeckého laboratória KIT dosiahol riadenie ±30°)
Vesmírne fotovoltaické pole: Systém SSPS vyvinutý japonskou spoločnosťou JAXA realizuje prenos mikrovlnnej energie prostredníctvom fázovanej anténnej sústavy a chyba synchrónneho sledovania obežnej dráhy je <0,001°
Návrhy na výber a implementáciu
Púštna fotovoltaická elektráreň, odolná voči piesku a prachu, prevádzka pri vysokej teplote 50 ℃, uzavretý motor na redukciu harmonických + modul odvodu tepla chladený vzduchom
Polárna výskumná stanica, spustenie pri nízkej teplote -60 ℃, ochrana proti zaťaženiu ľadom a snehom, vyhrievacie ložisko + konzola z titánovej zliatiny
Domáca distribuovaná fotovoltaika, tichý dizajn (<40 dB), ľahká strešná inštalácia, jednoosový sledovací systém + bezkartáčový jednosmerný motor
Záver
Vďaka prelomovým technológiám, ako sú perovskitové fotovoltaické materiály a platformy pre prevádzku a údržbu digitálnych dvojčiat, sa plne automatické sledovače slnečnej energie vyvíjajú z „pasívneho sledovania“ na „prediktívnu spoluprácu“. V budúcnosti budú mať väčší aplikačný potenciál v oblastiach vesmírnych solárnych elektrární, umelých svetelných zdrojov pre fotosyntézu a medzihviezdnych prieskumných vozidiel.
Čas uverejnenia: 11. februára 2025