Преглед на оборудването
Напълно автоматичният соларен тракер е интелигентна система, която отчита азимута и височината на слънцето в реално време, задвижвайки фотоволтаични панели, концентратори или наблюдателно оборудване, за да поддържа винаги най-добрия ъгъл спрямо слънчевите лъчи. В сравнение с фиксираните слънчеви устройства, той може да увеличи ефективността на получаване на енергия с 20%-40% и има важна стойност за производството на фотоволтаична енергия, регулирането на селскостопанската светлина, астрономическите наблюдения и други области.
Състав на основната технология
Система за възприятие
Фотоелектричен сензорен масив: Използвайте четириквадрантния фотодиод или CCD сензор за изображения, за да откриете разликата в разпределението на интензитета на слънчевата светлина
Компенсация на астрономически алгоритъм: Вградено GPS позициониране и база данни с астрономически календар, изчисляване и прогнозиране на траекторията на слънцето при дъждовно време
Детекция с множество източници: Комбинирайте сензори за интензитет на светлината, температура и скорост на вятъра, за да постигнете позициониране без смущения (като например разграничаване на слънчевата светлина от светлинните смущения)
Система за управление
Двуосна задвижваща структура:
Хоризонтална ос на въртене (азимут): Стъпков двигател контролира въртене 0-360°, точност ±0.1°
Ос за регулиране на наклона (ъгъл на издигане): Линейният тласкач постига регулиране от -15°~90°, за да се адаптира към промяната на слънчевата височина през четири сезона.
Адаптивен алгоритъм за управление: Използвайте PID управление със затворен контур, за да регулирате динамично скоростта на двигателя и да намалите консумацията на енергия.
Механична структура
Лека композитна скоба: Материалът от въглеродни влакна постига съотношение якост-тегло от 10:1 и ниво на устойчивост на вятър от 10
Самопочистваща се лагерна система: ниво на защита IP68, вграден графитен смазочен слой и непрекъснат експлоатационен живот в пустинна среда надвишава 5 години
Типични случаи на приложение
1. Високомощна концентрирана фотоволтаична електроцентрала (CPV)
Системата за проследяване Array Technologies DuraTrack HZ v3 е разположена в соларния парк в Дубай, ОАЕ, с многокръстови слънчеви клетки III-V клас:
Двуосно проследяване позволява ефективност на преобразуване на светлинната енергия от 41% (фиксираните скоби са само 32%)
Снабден с режим „ураган“: когато скоростта на вятъра надвиши 25 м/с, фотоволтаичният панел автоматично се настройва на ъгъл, устойчив на вятър, за да се намали рискът от структурни повреди.
2. Интелигентна селскостопанска слънчева оранжерия
Университетът Вагенинген в Холандия интегрира системата за проследяване на слънчогледи SolarEdge в оранжерията за домати:
Ъгълът на падане на слънчевата светлина се регулира динамично чрез рефлекторната решетка, за да се подобри равномерността на светлината с 65%.
В комбинация с модела за растеж на растенията, той автоматично се отклонява на 15° по време на периода на силна светлина по обяд, за да се избегне изгаряне на листата.
3. Космическа астрономическа наблюдателна платформа
Обсерваторията Юнан на Китайската академия на науките използва екваториална система за проследяване ASA DDM85:
В режим на проследяване на звезди, ъгловата резолюция достига 0,05 дъгови секунди, което отговаря на нуждите за дългосрочно наблюдение на обекти в дълбокия космос.
Използвайки кварцови жироскопи за компенсиране на въртенето на Земята, 24-часовата грешка при проследяване е по-малка от 3 дъгови минути.
4. Интелигентна градска система за улично осветление
Пилотен проект за фотоволтаични улични осветителни тела SolarTree в района на Шенжен Циенхай:
Двуосно проследяване + монокристални силициеви клетки правят средното дневно производство на енергия да достигне 4,2 kWh, поддържайки 72 часа живот на батерията при дъжд и облачност
Автоматично се връща в хоризонтално положение през нощта, за да намали съпротивлението на вятъра и да служи като платформа за монтаж на 5G микро базова станция
5. Кораб за слънчево обезсоляване
Проектът „SolarSailor“ на Малдивите:
Гъвкаво фотоволтаично фолио е положено върху палубата на корпуса, а проследяването на компенсацията на вълните се постига чрез хидравлична задвижваща система.
В сравнение с фиксираните системи, дневното производство на прясна вода се увеличава с 28%, което задоволява дневните нужди на общност от 200 души.
Тенденции в развитието на технологиите
Мултисензорно позициониране с обединяване: Комбинирайте визуален SLAM и лидар, за да постигнете точност на проследяване на ниво сантиметър при сложен терен
Оптимизация на стратегията за задвижване с изкуствен интелект: Използвайте дълбоко обучение, за да предскажете траекторията на движение на облаците и да планирате оптималния път на проследяване предварително (експерименти на MIT показват, че това може да увеличи дневното производство на енергия с 8%)
Дизайн на бионична структура: Имитиране на механизма на растеж на слънчогледите и разработване на устройство за самонасочване от течнокристален еластомер без моторно задвижване (прототипът на немската лаборатория KIT е постигнал ±30° завиване)
Космически фотоволтаичен масив: Системата SSPS, разработена от японската JAXA, осъществява предаване на микровълнова енергия чрез фазирана антенна решетка, а грешката при синхронно проследяване на орбитата е <0,001°
Предложения за избор и внедряване
Пустинна фотоволтаична електроцентрала, устойчива на пясък и прах, работа при висока температура 50℃, затворен двигател за намаляване на хармониците + модул за разсейване на топлината с въздушно охлаждане
Полярна изследователска станция, стартиране при ниска температура -60℃, защита от заледяване и сняг, нагревателен лагер + скоба от титаниева сплав
Домашна разпределена фотоволтаична система, безшумен дизайн (<40db), лека инсталация на покрива, система за проследяване с една ос + безчетков DC мотор
Заключение
С напредъка в технологии като перовскитни фотоволтаични материали и платформи за работа и поддръжка на цифрови близнаци, напълно автоматичните слънчеви тракери еволюират от „пасивно следване“ към „предсказващо сътрудничество“. В бъдеще те ще покажат по-голям потенциал за приложение в областта на космическите слънчеви електроцентрали, изкуствените източници на светлина за фотосинтеза и междузвездните изследователски апарати.
Време на публикуване: 11 февруари 2025 г.