Přehled vybavení
Plně automatický solární tracker je inteligentní systém, který v reálném čase snímá azimut a nadmořskou výšku Slunce a pohání fotovoltaické panely, koncentrátory nebo pozorovací zařízení tak, aby vždy udržovaly nejlepší úhel se slunečními paprsky. Ve srovnání s pevnými solárními zařízeními může zvýšit účinnost příjmu energie o 20–40 % a má důležitou hodnotu při výrobě fotovoltaické energie, regulaci osvětlení v zemědělství, astronomickém pozorování a dalších oblastech.
Složení základní technologie
Systém vnímání
Fotoelektrické senzorové pole: Pro detekci rozdílu v rozložení intenzity slunečního světla použijte čtyřkvadrantovou fotodiodu nebo CCD obrazový senzor
Kompenzace astronomického algoritmu: Vestavěné GPS určování polohy a databáze astronomického kalendáře, výpočet a předpověď trajektorie Slunce za deštivého počasí
Detekce fúze více zdrojů: Kombinace senzorů intenzity světla, teploty a rychlosti větru pro dosažení polohy bez rušení (například rozlišení slunečního světla od rušení světlem)
Řídicí systém
Struktura pohonu s dvěma osami:
Horizontální osa otáčení (azimut): Krokový motor ovládá rotaci 0-360°, přesnost ±0,1°
Osa nastavení sklonu (úhel elevace): Lineární tlačná tyč dosahuje nastavení -15°~90° pro přizpůsobení se změně sluneční výšky ve čtyřech ročních obdobích
Adaptivní algoritmus řízení: Použijte PID řízení s uzavřenou smyčkou k dynamickému nastavení otáček motoru a snížení spotřeby energie.
Mechanická struktura
Lehký kompozitní držák: Materiál z uhlíkových vláken dosahuje poměru pevnosti k hmotnosti 10:1 a úrovně odolnosti proti větru 10
Samočisticí ložiskový systém: stupeň krytí IP68, vestavěná grafitová mazací vrstva a nepřetržitá provozní životnost v pouštním prostředí přesahuje 5 let
Typické případy použití
1. Vysoce výkonná koncentrovaná fotovoltaická elektrárna (CPV)
Sledovací systém Array Technologies DuraTrack HZ v3 je nasazen v solárním parku v Dubaji ve Spojených arabských emirátech s vícenásobnými solárními články III-V:
Dvouosé sledování umožňuje účinnost přeměny světelné energie 41 % (u pevných závorek pouze 32 %)
Vybaven hurikánovým režimem: když rychlost větru překročí 25 m/s, fotovoltaický panel se automaticky nastaví do úhlu odolného vůči větru, aby se snížilo riziko poškození konstrukce
2. Inteligentní zemědělský solární skleník
Univerzita Wageningen v Nizozemsku integruje systém sledování slunečnice SolarEdge do skleníku s rajčaty:
Úhel dopadu slunečního světla je dynamicky upravován pomocí reflektorového pole, čímž se zlepšuje rovnoměrnost světla o 65 %.
V kombinaci s modelem růstu rostlin se během silného poledne automaticky vychýlí o 15°, aby se zabránilo spálení listů.
3. Vesmírná astronomická pozorovací platforma
Observatoř Yunnan Čínské akademie věd používá rovníkový sledovací systém ASA DDM85:
V režimu sledování hvězd dosahuje úhlové rozlišení 0,05 obloukových sekund, což splňuje potřeby dlouhodobé expozice objektů hlubokého vesmíru.
Díky křemenným gyroskopům kompenzujícím rotaci Země je 24hodinová chyba sledování menší než 3 obloukové minuty.
4. Systém inteligentního městského pouličního osvětlení
Pilotní projekt fotovoltaického pouličního osvětlení SolarTree v oblasti Shenzhen Qianhai:
Dvouosé sledování + monokrystalické křemíkové články dosahují průměrné denní výroby energie 4,2 kWh, což podporuje 72 hodin výdrže baterie v dešti a zatažené oblačnosti.
V noci se automaticky resetuje do horizontální polohy, aby se snížil odpor větru, a slouží jako montážní platforma pro 5G mikrozákladní stanici
5. Loď na solární odsolování
Projekt „SolarSailor“ na Maledivách:
Na palubě trupu je položena flexibilní fotovoltaická fólie a sledování vln je zajištěno pomocí hydraulického pohonného systému.
Ve srovnání se stacionárními systémy se denní produkce sladké vody zvyšuje o 28 %, což uspokojuje denní potřeby komunity s 200 lidmi.
Trendy vývoje technologií
Polohování pomocí fúze více senzorů: Kombinace vizuálního SLAM a lidaru pro dosažení centimetrové přesnosti sledování v komplexním terénu
Optimalizace strategie řízení pomocí umělé inteligence: Využijte hluboké učení k předpovídání trajektorie pohybu mraků a naplánujte optimální trasu sledování předem (experimenty MIT ukazují, že to může zvýšit denní výrobu energie o 8 %)
Návrh bionické struktury: Napodobit mechanismus růstu slunečnic a vyvinout zařízení s tekutým krystalickým elastomeru pro samořízení bez motorového pohonu (prototyp německé laboratoře KIT dosáhl řízení v rozsahu ±30°)
Vesmírné fotovoltaické pole: Systém SSPS vyvinutý japonskou společností JAXA realizuje přenos mikrovlnné energie prostřednictvím fázované anténní soustavy a chyba synchronního sledování oběžné dráhy je <0,001°
Návrhy na výběr a implementaci
Pouštní fotovoltaická elektrárna, odolná proti opotřebení pískem a prachem, provoz při vysokých teplotách 50 °C, uzavřený motor s redukcí harmonických + modul odvodu tepla chlazený vzduchem
Polární výzkumná stanice, spouštění při nízkých teplotách -60℃, ochrana proti námraze a sněhu, topné ložisko + konzola z titanové slitiny
Domácí distribuovaná fotovoltaika, tichá konstrukce (<40 dB), lehká střešní instalace, jednoosý sledovací systém + bezkartáčový stejnosměrný motor
Závěr
Díky průlomům v technologiích, jako jsou perovskitové fotovoltaické materiály a platformy pro provoz a údržbu digitálních dvojčat, se plně automatické sledovače slunce vyvíjejí od „pasivního sledování“ k „prediktivní spolupráci“. V budoucnu vykazují větší aplikační potenciál v oblasti vesmírných solárních elektráren, umělých světelných zdrojů pro fotosyntézu a mezihvězdných průzkumných vozidel.
Čas zveřejnění: 11. února 2025