Преглед опреме
Потпуно аутоматски соларни трагач је интелигентни систем који у реалном времену детектује азимут и надморску висину сунца, покрећући фотонапонске панеле, концентраторе или опрему за посматрање како би увек одржавао најбољи угао у односу на сунчеве зраке. У поређењу са фиксним соларним уређајима, може повећати ефикасност пријема енергије за 20%-40% и има важну вредност у производњи фотонапонске енергије, регулацији пољопривредног осветљења, астрономском посматрању и другим областима.
Састав основне технологије
Систем перцепције
Фотоелектрични сензорски низ: Користите четвороквадрантну фотодиоду или CCD сензор слике да бисте детектовали разлику у расподели интензитета сунчеве светлости
Компензација астрономског алгоритма: Уграђено ГПС позиционирање и база података астрономског календара, израчунавање и предвиђање путање сунца по кишном времену
Детекција фузије више извора: Комбинујте сензоре интензитета светлости, температуре и брзине ветра да бисте постигли позиционирање без сметњи (као што је разликовање сунчеве светлости од светлосних сметњи)
Систем управљања
Структура двоосног погона:
Хоризонтална оса ротације (азимут): Степер мотор контролише ротацију од 0-360°, тачност ±0,1°
Осовина подешавања нагиба (угао елевације): Линеарна потисна шипка постиже подешавање од -15°~90° како би се прилагодила промени соларне висине у четири годишња доба
Адаптивни алгоритам управљања: Користите ПИД управљање затвореном петљом за динамичко подешавање брзине мотора ради смањења потрошње енергије
Механичка структура
Лагани композитни носач: Материјал од угљеничних влакана постиже однос чврстоће и тежине од 10:1 и ниво отпорности на ветар од 10
Самочистећи систем лежајева: ниво заштите IP68, уграђени графитни слој за подмазивање и континуирани век трајања у пустињском окружењу прелази 5 година
Типични случајеви примене
1. Концентрисана фотонапонска електрана велике снаге (CPV)
Систем за праћење Array Technologies DuraTrack HZ v3 је распоређен у Соларном парку у Дубаију, УАЕ, са вишечланим соларним ћелијама III-V класе:
Двоосно праћење омогућава ефикасност конверзије светлосне енергије од 41% (фиксни носачи су само 32%)
Опремљен режимом за ураган: када брзина ветра пређе 25 м/с, фотонапонски панел се аутоматски подешава на угао отпоран на ветар како би се смањио ризик од структурних оштећења.
2. Паметни пољопривредни соларни стакленик
Универзитет Вагенинген у Холандији интегрише систем за праћење сунцокрета SolarEdge у пластеник парадајза:
Угао упада сунчеве светлости се динамички подешава кроз низ рефлектора како би се побољшала уједначеност светлости за 65%.
У комбинацији са моделом раста биљака, аутоматски се скреће за 15° током периода јаке светлости у подне како би се избегло опекотине лишћа.
3. Платформа за астрономско посматрање свемира
Опсерваторија Јунан Кинеске академије наука користи ASA DDM85 екваторијални систем за праћење:
У режиму праћења звезда, угаона резолуција достиже 0,05 лучних секунди, задовољавајући потребе дуготрајне експозиције објеката дубоког космоса.
Коришћењем кварцних жироскопа за компензацију ротације Земље, грешка праћења у 24 сата је мања од 3 лучна минута.
4. Паметни систем уличне расвете у граду
Пилот пројекат SolarTree фотонапонских уличних светиљки у области Шенжен Ћианхај:
Двоосно праћење + монокристалне силицијумске ћелије омогућавају просечну дневну производњу енергије до 4,2 kWh, подржавајући 72 сата трајања батерије у кишним и облачним условима
Аутоматски се враћа у хоризонтални положај ноћу како би се смањио отпор ветра и служи као платформа за монтажу 5G микро базне станице
5. Брод за соларну десалинизацију
Пројекат „SolarSailor“ на Малдивима:
Флексибилна фотонапонска фолија је постављена на палубу трупа, а праћење компензације таласа се постиже помоћу хидрауличног погонског система
У поређењу са фиксним системима, дневна производња свеже воде је повећана за 28%, задовољавајући дневне потребе заједнице од 200 људи.
Трендови развоја технологије
Позиционирање помоћу вишесензорске фузије: Комбинујте визуелни SLAM и лидар да бисте постигли тачност праћења на центиметарском нивоу на сложеном терену
Оптимизација стратегије погона помоћу вештачке интелигенције: Користите дубоко учење да бисте предвидели путању кретања облака и унапред планирали оптималну путању праћења (MIT експерименти показују да то може повећати дневну производњу енергије за 8%)
Дизајн бионичке структуре: Имитирајте механизам раста сунцокрета и развијете уређај за самостално управљање од течног кристала еластомера без моторног погона (прототип немачке KIT лабораторије је постигао управљање од ±30°)
Свемирски фотонапонски низ: SSPS систем који је развила јапанска JAXA остварује пренос микроталасне енергије путем фазиране антене, а грешка синхроног праћења орбите је <0,001°
Предлози за избор и имплементацију
Пустињска фотонапонска електрана, отпорна на песак и прашину, рад на високој температури од 50℃, затворени мотор за редукцију хармоника + модул за одвођење топлоте ваздушним хлађењем
Поларна истраживачка станица, покретање на ниској температури од -60℃, отпорност на лед и снег, грејни лежај + носач од легуре титанијума
Кућни дистрибуирани фотонапонски системи, тихи дизајн (<40dB), лагана кровна инсталација, систем за праћење једне осе + безчеткични једносмерни мотор
Закључак
Са продором у технологијама као што су перовскитни фотонапонски материјали и платформе за рад и одржавање дигиталних близанаца, потпуно аутоматски соларни пратиоци еволуирају од „пасивног праћења“ до „предвиђајуће сарадње“. У будућности ће показати већи потенцијал примене у областима свемирских соларних електрана, вештачких извора светлости за фотосинтезу и међузвезданих истраживачких возила.
Време објаве: 11. фебруар 2025.