Aprīkojuma pārskats
Pilnībā automātiskais saules enerģijas izsekotājs ir inteliģenta sistēma, kas reāllaikā uztver saules azimutu un augstumu, darbinot fotoelektriskos paneļus, koncentratorus vai novērošanas iekārtas, lai vienmēr saglabātu labāko leņķi ar saules stariem. Salīdzinot ar fiksētām saules enerģijas ierīcēm, tas var palielināt enerģijas saņemšanas efektivitāti par 20–40 %, un tam ir svarīga vērtība fotoelektriskās enerģijas ražošanā, lauksaimniecības apgaismojuma regulēšanā, astronomiskajā novērošanā un citās jomās.
Galvenās tehnoloģijas sastāvs
Uztveres sistēma
Fotoelektrisko sensoru masīvs: izmantojiet četru kvadrantu fotodiodi vai CCD attēla sensoru, lai noteiktu saules gaismas intensitātes sadalījuma atšķirību
Astronomiskā algoritma kompensācija: iebūvēta GPS pozicionēšana un astronomiskā kalendāra datubāze, aprēķina un prognozē saules trajektoriju lietainā laikā
Vairāku avotu kodolsintēzes noteikšana: apvienojiet gaismas intensitātes, temperatūras un vēja ātruma sensorus, lai panāktu traucējumu novēršanas pozicionēšanu (piemēram, atšķirtu saules gaismu no gaismas traucējumiem)
Vadības sistēma
Divu asu piedziņas struktūra:
Horizontālā rotācijas ass (azimuts): Soļu motors kontrolē 0–360° rotāciju, precizitāte ±0,1°
Slīpuma regulēšanas ass (pacēluma leņķis): Lineārais stūmējstienis sasniedz -15°~90° regulēšanu, lai pielāgotos saules augstuma izmaiņām četros gadalaikos
Adaptīvais vadības algoritms: Izmantojiet PID slēgtās cilpas vadību, lai dinamiski pielāgotu motora ātrumu un samazinātu enerģijas patēriņu.
Mehāniskā struktūra
Viegls kompozītmateriāla kronšteins: oglekļa šķiedras materiāls sasniedz izturības un svara attiecību 10:1 un vēja pretestības līmeni 10
Pašattīroša gultņu sistēma: IP68 aizsardzības līmenis, iebūvēts grafīta eļļošanas slānis un nepārtrauktas darbības laiks tuksneša vidē pārsniedz 5 gadus
Tipiski lietošanas gadījumi
1. Lieljaudas koncentrēta fotoelektriskā elektrostacija (CPV)
Array Technologies DuraTrack HZ v3 izsekošanas sistēma ir izvietota Saules parkā Dubaijā, AAE, ar III-V daudzsavienojumu saules baterijām:
Divu asu izsekošana nodrošina gaismas enerģijas pārveidošanas efektivitāti 41% (fiksētās kronšteini ir tikai 32%).
Aprīkots ar viesuļvētras režīmu: kad vēja ātrums pārsniedz 25 m/s, fotoelektriskais panelis automātiski tiek noregulēts pret vēju izturīgā leņķī, lai samazinātu konstrukcijas bojājumu risku
2. Viedā lauksaimniecības saules siltumnīca
Vageningenas Universitāte Nīderlandē integrē SolarEdge saulespuķu izsekošanas sistēmu tomātu siltumnīcā:
Saules gaismas krišanas leņķis tiek dinamiski pielāgots, izmantojot atstarotāju masīvu, lai uzlabotu gaismas vienmērīgumu par 65 %
Apvienojumā ar augu augšanas modeli tas automātiski novirzās par 15° spēcīgā gaismas periodā pusdienlaikā, lai izvairītos no lapu apdegšanas.
3. Kosmosa astronomiskās novērošanas platforma
Ķīnas Zinātņu akadēmijas Juņnaņas observatorija izmanto ASA DDM85 ekvatoriālo izsekošanas sistēmu:
Zvaigžņu izsekošanas režīmā leņķiskā izšķirtspēja sasniedz 0,05 loka sekundes, kas atbilst dziļo debesu objektu ilgstošas ekspozīcijas vajadzībām.
Izmantojot kvarca žiroskopus, lai kompensētu Zemes rotāciju, 24 stundu izsekošanas kļūda ir mazāka par 3 loka minūtēm.
4. Viedā pilsētas ielu apgaismojuma sistēma
Šenženas Cjaņhai apgabala pilotprojekts SolarTree fotoelektriskajiem ielu apgaismojumiem:
Divu asu izsekošana + monokristāliskā silīcija šūnas nodrošina vidējo dienas enerģijas ražošanu līdz 4,2 kWh, nodrošinot 72 stundu akumulatora darbības laiku lietainā un mākoņainā laikā
Naktī automātiski atiestatās horizontālā pozīcijā, lai samazinātu vēja pretestību un kalpotu kā 5G mikro bāzes stacijas montāžas platforma
5. Saules atsāļošanas kuģis
Maldīvu salu projekts “SolarSailor”:
Uz korpusa klāja ir uzklāta elastīga fotoelektriskā plēve, un viļņu kompensācijas izsekošana tiek panākta, izmantojot hidraulisko piedziņas sistēmu.
Salīdzinot ar fiksētām sistēmām, ikdienas saldūdens ražošana palielinās par 28 %, apmierinot 200 cilvēku kopienas ikdienas vajadzības.
Tehnoloģiju attīstības tendences
Vairāku sensoru sapludināšanas pozicionēšana: apvienojiet vizuālo SLAM un lidar, lai sasniegtu centimetru līmeņa izsekošanas precizitāti sarežģītā reljefā
Mākslīgā intelekta piedziņas stratēģijas optimizācija: izmantojiet dziļo mācīšanos, lai prognozētu mākoņu kustības trajektoriju un iepriekš plānotu optimālo izsekošanas ceļu (MIT eksperimenti liecina, ka tas var palielināt ikdienas enerģijas ražošanu par 8%).
Bioniskās struktūras dizains: atdarināt saulespuķu augšanas mehānismu un izstrādāt šķidro kristālu elastomēra pašstūrēšanas ierīci bez motora piedziņas (Vācijas KIT laboratorijas prototips ir sasniedzis ±30° stūrēšanu)
Kosmosa fotoelektriskais masīvs: Japānas JAXA izstrādātā SSPS sistēma realizē mikroviļņu enerģijas pārraidi caur fāzētu antenu, un sinhronās orbītas izsekošanas kļūda ir <0,001°.
Atlases un ieviešanas ieteikumi
Tuksneša fotoelektriskā elektrostacija, aizsardzība pret smiltīm un putekļiem, darbība augstā temperatūrā 50 ℃, slēgts harmonikas redukcijas motors + gaisa dzesēšanas siltuma izkliedes modulis
Polārās pētniecības stacija, -60 ℃ zemas temperatūras iedarbināšana, aizsardzība pret apledojumu un sniegu, sildošs gultnis + titāna sakausējuma kronšteins
Mājas izkliedēta fotoelektriskā sistēma, klusa konstrukcija (<40 dB), viegla uzstādīšana uz jumta, vienas ass izsekošanas sistēma + bezkontaktu līdzstrāvas motors
Secinājums
Līdz ar tehnoloģiju sasniegumiem, piemēram, perovskīta fotoelektriskajos materiālos un digitālo dvīņu darbības un apkopes platformās, pilnībā automātiskie saules enerģijas izsekotāji attīstās no “pasīvās sekošanas” uz “prognozējošo sadarbību”. Nākotnē tiem būs lielāks pielietojuma potenciāls kosmosa saules elektrostaciju, fotosintēzes mākslīgās gaismas avotu un starpzvaigžņu izpētes transportlīdzekļu jomā.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 11. februāris