Επισκόπηση εξοπλισμού
Ο πλήρως αυτόματος ηλιακός ιχνηλάτης είναι ένα έξυπνο σύστημα που ανιχνεύει το αζιμούθιο και το υψόμετρο του ήλιου σε πραγματικό χρόνο, οδηγώντας φωτοβολταϊκά πάνελ, συγκεντρωτές ή εξοπλισμό παρατήρησης ώστε να διατηρούν πάντα την καλύτερη γωνία με τις ακτίνες του ήλιου. Σε σύγκριση με τις σταθερές ηλιακές συσκευές, μπορεί να αυξήσει την απόδοση λήψης ενέργειας κατά 20%-40% και έχει σημαντική αξία στην παραγωγή φωτοβολταϊκής ενέργειας, στη ρύθμιση του γεωργικού φωτός, στην αστρονομική παρατήρηση και σε άλλους τομείς.
Σύνθεση βασικής τεχνολογίας
Σύστημα αντίληψης
Συστοιχία φωτοηλεκτρικών αισθητήρων: Χρησιμοποιήστε φωτοδίοδο τεσσάρων τεταρτημορίων ή αισθητήρα εικόνας CCD για να ανιχνεύσετε τη διαφορά στην κατανομή έντασης του ηλιακού φωτός
Αντιστάθμιση αστρονομικού αλγορίθμου: Ενσωματωμένη βάση δεδομένων εντοπισμού θέσης GPS και αστρονομικού ημερολογίου, υπολογίζει και προβλέπει την τροχιά του ήλιου σε βροχερό καιρό
Ανίχνευση σύντηξης πολλαπλών πηγών: Συνδυάστε αισθητήρες έντασης φωτός, θερμοκρασίας και ταχύτητας ανέμου για να επιτύχετε αντιπαραβολική τοποθέτηση (όπως η διάκριση του ηλιακού φωτός από την παρεμβολή φωτός)
Σύστημα ελέγχου
Δομή κίνησης διπλού άξονα:
Οριζόντιος άξονας περιστροφής (αζιμούθιο): Ο βηματικός κινητήρας ελέγχει την περιστροφή 0-360°, ακρίβεια ±0,1°
Άξονας ρύθμισης κλίσης (γωνία ανύψωσης): Η γραμμική ράβδος ώθησης επιτυγχάνει ρύθμιση -15°~90° για προσαρμογή στην αλλαγή του ηλιακού υψομέτρου σε τέσσερις εποχές
Προσαρμοστικός αλγόριθμος ελέγχου: Χρησιμοποιήστε έλεγχο κλειστού βρόχου PID για δυναμική ρύθμιση της ταχύτητας του κινητήρα και μείωση της κατανάλωσης ενέργειας.
Μηχανική δομή
Ελαφρύ σύνθετο στήριγμα: Το υλικό από ανθρακονήματα επιτυγχάνει αναλογία αντοχής προς βάρος 10:1 και επίπεδο αντοχής στον αέρα 10
Αυτοκαθαριζόμενο σύστημα ρουλεμάν: Επίπεδο προστασίας IP68, ενσωματωμένο στρώμα λίπανσης γραφίτη και διάρκεια ζωής συνεχούς λειτουργίας σε ερημικό περιβάλλον που υπερβαίνει τα 5 χρόνια
Τυπικές περιπτώσεις εφαρμογής
1. Σταθμός παραγωγής ενέργειας από συγκεντρωμένα φωτοβολταϊκά υψηλής ισχύος (CPV)
Το σύστημα παρακολούθησης Array Technologies DuraTrack HZ v3 αναπτύσσεται στο Ηλιακό Πάρκο στο Ντουμπάι, στα ΗΑΕ, με ηλιακά στοιχεία πολλαπλών συνδέσεων III-V:
Η παρακολούθηση δύο αξόνων επιτρέπει απόδοση μετατροπής φωτεινής ενέργειας 41% (οι σταθερές βάσεις είναι μόνο 32%)
Εξοπλισμένο με λειτουργία τυφώνα: όταν η ταχύτητα του ανέμου υπερβεί τα 25m/s, το φωτοβολταϊκό πάνελ ρυθμίζεται αυτόματα σε γωνία ανθεκτική στον άνεμο για να μειωθεί ο κίνδυνος δομικών ζημιών.
2. Έξυπνο γεωργικό ηλιακό θερμοκήπιο
Το Πανεπιστήμιο Wageningen στην Ολλανδία ενσωματώνει το σύστημα παρακολούθησης ηλίανθου SolarEdge στο θερμοκήπιο ντομάτας:
Η γωνία πρόσπτωσης του ηλιακού φωτός ρυθμίζεται δυναμικά μέσω της διάταξης ανακλαστήρων για να βελτιωθεί η ομοιομορφία του φωτός κατά 65%.
Σε συνδυασμό με το μοντέλο ανάπτυξης φυτών, εκτρέπει αυτόματα κατά 15° κατά τη διάρκεια της περιόδου ισχυρού φωτισμού το μεσημέρι για να αποφευχθεί το κάψιμο των φύλλων.
3. Πλατφόρμα διαστημικής αστρονομικής παρατήρησης
Το Αστεροσκοπείο Γιουνάν της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών χρησιμοποιεί το σύστημα ισημερινής παρακολούθησης ASA DDM85:
Στη λειτουργία παρακολούθησης αστεριών, η γωνιακή ανάλυση φτάνει τα 0,05 δευτερόλεπτα τόξου, καλύπτοντας τις ανάγκες μακροχρόνιας έκθεσης αντικειμένων του βαθέος ουρανού.
Χρησιμοποιώντας γυροσκόπια χαλαζία για την αντιστάθμιση της περιστροφής της Γης, το σφάλμα παρακολούθησης 24 ωρών είναι μικρότερο από 3 λεπτά της στροφής.
4. Σύστημα έξυπνου φωτισμού οδών πόλης
Πιλοτικά φωτοβολταϊκά φώτα δρόμου SolarTree στην περιοχή Shenzhen Qianhai:
Η τεχνολογία παρακολούθησης διπλού άξονα + τα μονοκρυσταλλικά στοιχεία πυριτίου κάνουν τη μέση ημερήσια παραγωγή ενέργειας να φτάνει τα 4,2kWh, υποστηρίζοντας 72 ώρες διάρκειας ζωής μπαταρίας σε βροχερές και συννεφιασμένες συνθήκες.
Αυτόματη επαναφορά στην οριζόντια θέση τη νύχτα για μείωση της αντίστασης στον άνεμο και χρησιμεύει ως πλατφόρμα τοποθέτησης μικροσταθμού βάσης 5G
5. Πλοίο ηλιακής αφαλάτωσης
Έργο «SolarSailor» στις Μαλδίβες:
Εύκαμπτη φωτοβολταϊκή μεμβράνη τοποθετείται στο κατάστρωμα του κύτους και η παρακολούθηση της αντιστάθμισης κύματος επιτυγχάνεται μέσω ενός υδραυλικού συστήματος κίνησης.
Σε σύγκριση με τα σταθερά συστήματα, η ημερήσια παραγωγή γλυκού νερού αυξάνεται κατά 28%, καλύπτοντας τις καθημερινές ανάγκες μιας κοινότητας 200 ατόμων.
Τάσεις ανάπτυξης τεχνολογίας
Σύντηξη πολλαπλών αισθητήρων: Συνδυάστε το οπτικό SLAM και το lidar για να επιτύχετε ακρίβεια παρακολούθησης σε επίπεδο εκατοστού σε πολύπλοκο έδαφος.
Βελτιστοποίηση στρατηγικής κινήσεων μέσω τεχνητής νοημοσύνης: Χρησιμοποιήστε βαθιά μάθηση για να προβλέψετε την τροχιά κίνησης των cloud και να σχεδιάσετε εκ των προτέρων τη βέλτιστη διαδρομή παρακολούθησης (τα πειράματα του MIT δείχνουν ότι μπορεί να αυξήσει την ημερήσια παραγωγή ενέργειας κατά 8%).
Σχεδιασμός βιονικής δομής: Μίμηση του μηχανισμού ανάπτυξης των ηλίανθων και ανάπτυξη μιας αυτοκατευθυνόμενης συσκευής από ελαστομερές υγρών κρυστάλλων χωρίς κινητήρα (το πρωτότυπο του γερμανικού εργαστηρίου KIT έχει επιτύχει στροφή ±30°)
Φωτοβολταϊκή συστοιχία διαστήματος: Το σύστημα SSPS που αναπτύχθηκε από την JAXA της Ιαπωνίας πραγματοποιεί μετάδοση ενέργειας μικροκυμάτων μέσω μιας κεραίας φάσης συστοιχίας και το σφάλμα σύγχρονης παρακολούθησης τροχιάς είναι <0,001°
Προτάσεις επιλογής και εφαρμογής
Φωτοβολταϊκός σταθμός παραγωγής ενέργειας στην έρημο, ανθεκτικός στην άμμο και τη σκόνη, λειτουργία σε υψηλή θερμοκρασία 50℃, κινητήρας κλειστής αρμονικής μείωσης + μονάδα απαγωγής θερμότητας ψύξης αέρα
Πολικός ερευνητικός σταθμός, εκκίνηση σε χαμηλή θερμοκρασία -60℃, αντιπαγετικό και χιονοπτωτικό φορτίο, θερμαντικό ρουλεμάν + βάση από κράμα τιτανίου
Οικιακή φωτοβολταϊκή εγκατάσταση, αθόρυβη σχεδίαση (<40dB), ελαφριά εγκατάσταση σε στέγη, μονοαξονικό σύστημα παρακολούθησης + κινητήρας DC χωρίς ψήκτρες
Σύναψη
Με τις εξελίξεις σε τεχνολογίες όπως τα φωτοβολταϊκά υλικά περοβσκίτη και οι πλατφόρμες λειτουργίας και συντήρησης ψηφιακών διδύμων, οι πλήρως αυτόματοι ηλιακοί ιχνηλάτες εξελίσσονται από «παθητική παρακολούθηση» σε «προγνωστική συνεργασία». Στο μέλλον, θα επιδείξουν μεγαλύτερο δυναμικό εφαρμογής στους τομείς των διαστημικών ηλιακών σταθμών παραγωγής ενέργειας, των τεχνητών πηγών φωτός φωτοσύνθεσης και των διαστρικών οχημάτων εξερεύνησης.
Ώρα δημοσίευσης: 11 Φεβρουαρίου 2025