Gambaran Keseluruhan Peralatan
Penjejak solar automatik sepenuhnya ialah sistem pintar yang mengesan azimut dan altitud matahari dalam masa nyata, memacu panel fotovoltaik, penumpu atau peralatan pemerhatian untuk sentiasa mengekalkan sudut terbaik dengan sinaran matahari. Berbanding dengan peranti solar tetap, ia boleh meningkatkan kecekapan penerimaan tenaga sebanyak 20%-40%, dan mempunyai nilai penting dalam penjanaan kuasa fotovoltaik, pengawalaturan cahaya pertanian, pemerhatian astronomi dan bidang lain.
Komposisi teknologi teras
Sistem persepsi
Susunan sensor fotoelektrik: Gunakan fotodiod empat kuadran atau sensor imej CCD untuk mengesan perbezaan dalam taburan keamatan cahaya suria
Pampasan algoritma astronomi: Kedudukan GPS terbina dalam dan pangkalan data kalendar astronomi, mengira dan meramalkan trajektori matahari dalam cuaca hujan
Pengesanan gabungan pelbagai sumber: Gabungkan sensor keamatan cahaya, suhu dan kelajuan angin untuk mencapai kedudukan anti-gangguan (seperti membezakan cahaya matahari daripada gangguan cahaya)
Sistem kawalan
Struktur pemacu paksi dua:
Paksi putaran mendatar (azimut): Motor stepper mengawal putaran 0-360°, ketepatan ±0.1°
Paksi pelarasan pitch (sudut ketinggian): Rod tolak linear mencapai pelarasan -15°~90° untuk menyesuaikan diri dengan perubahan altitud suria dalam empat musim
Algoritma kawalan adaptif: Gunakan kawalan gelung tertutup PID untuk melaraskan kelajuan motor secara dinamik bagi mengurangkan penggunaan tenaga
Struktur mekanikal
Pendakap komposit ringan: Bahan gentian karbon mencapai nisbah kekuatan kepada berat 10:1, dan tahap rintangan angin 10
Sistem galas pembersihan kendiri: Tahap perlindungan IP68, lapisan pelinciran grafit terbina dalam, dan jangka hayat operasi berterusan dalam persekitaran padang pasir melebihi 5 tahun
Kes aplikasi biasa
1. Stesen janakuasa fotovoltaik pekat (CPV) berkuasa tinggi
Sistem pengesanan Array Technologies DuraTrack HZ v3 digunakan di Taman Suria di Dubai, UAE, dengan sel solar berbilang simpang III-V:
Penjejakan dwi-paksi membolehkan kecekapan penukaran tenaga cahaya sebanyak 41% (kurungan tetap hanya 32%)
Dilengkapi dengan mod taufan: apabila kelajuan angin melebihi 25m/s, panel fotovoltaik dilaraskan secara automatik kepada sudut tahan angin untuk mengurangkan risiko kerosakan struktur
2. Rumah hijau solar pertanian pintar
Universiti Wageningen di Belanda mengintegrasikan sistem pengesanan SolarEdge Sunflower di rumah hijau tomato:
Sudut datangnya cahaya matahari dilaraskan secara dinamik melalui susunan pemantul untuk meningkatkan keseragaman cahaya sebanyak 65%
Digabungkan dengan model pertumbuhan tumbuhan, ia secara automatik memesongkan 15° semasa tempoh cahaya yang kuat pada tengah hari untuk mengelakkan pembakaran daun.
3. Platform pemerhatian astronomi angkasa lepas
Balai Cerap Yunnan Akademi Sains China menggunakan sistem pengesanan khatulistiwa ASA DDM85:
Dalam mod penjejakan bintang, resolusi sudut mencapai 0.05 saat arka, memenuhi keperluan pendedahan jangka panjang objek langit dalam
Menggunakan giroskop kuarza untuk mengimbangi putaran bumi, ralat pengesanan 24 jam adalah kurang daripada 3 minit arka
4. Sistem lampu jalan bandar pintar
Lampu jalan fotovoltaik SolarTree rintis kawasan Shenzhen Qianhai:
Penjejakan dwi-paksi + sel silikon monokristalin menjadikan purata penjanaan kuasa harian mencapai 4.2kWh, menyokong hayat bateri hujan dan mendung selama 72 jam
Tetapkan semula secara automatik ke kedudukan mendatar pada waktu malam untuk mengurangkan rintangan angin dan berfungsi sebagai platform pelekap stesen pangkalan mikro 5G
5. Kapal penyahgaraman solar
Projek “SolarSailor” Maldives:
Filem fotovoltaik fleksibel diletakkan di dek badan kapal, dan penjejakan pampasan gelombang dicapai melalui sistem pemacu hidraulik
Berbanding dengan sistem tetap, pengeluaran air tawar harian meningkat sebanyak 28%, memenuhi keperluan harian komuniti yang mempunyai 200 orang
Trend pembangunan teknologi
Kedudukan gabungan berbilang sensor: Gabungkan SLAM visual dan lidar untuk mencapai ketepatan penjejakan tahap sentimeter di bawah rupa bumi yang kompleks
Pengoptimuman strategi pemacu AI: Gunakan pembelajaran mendalam untuk meramalkan trajektori pergerakan awan dan rancang laluan penjejakan optimum terlebih dahulu (eksperimen MIT menunjukkan bahawa ia boleh meningkatkan penjanaan kuasa harian sebanyak 8%)
Reka bentuk struktur bionik: Meniru mekanisme pertumbuhan bunga matahari dan membangunkan peranti stereng kendiri elastomer kristal cecair tanpa pemacu motor (prototaip makmal KIT Jerman telah mencapai stereng ±30°)
Susunan fotovoltaik angkasa lepas: Sistem SSPS yang dibangunkan oleh JAXA Jepun merealisasikan penghantaran tenaga gelombang mikro melalui antena susunan berfasa, dan ralat penjejakan orbit segerak ialah <0.001°
Cadangan pemilihan dan pelaksanaan
Stesen janakuasa fotovoltaik gurun, anti-haus pasir dan habuk, operasi suhu tinggi 50℃, motor pengurangan harmonik tertutup + modul pelesapan haba penyejukan udara
Stesen penyelidikan kutub, permulaan suhu rendah -60℃, beban anti-ais dan salji, galas pemanasan + pendakap aloi titanium
Fotovoltaik teragih di rumah, reka bentuk senyap (<40dB), pemasangan bumbung ringan, sistem penjejakan paksi tunggal + motor DC tanpa berus
Kesimpulan
Dengan penemuan baharu dalam teknologi seperti bahan fotovoltaik perovskit dan platform operasi dan penyelenggaraan berkembar digital, penjejak solar automatik sepenuhnya sedang berkembang daripada "pengikutan pasif" kepada "kolaborasi ramalan". Pada masa hadapan, ia akan menunjukkan potensi aplikasi yang lebih besar dalam bidang stesen janakuasa solar angkasa lepas, sumber cahaya tiruan fotosintesis dan kenderaan penerokaan antara bintang.
Masa siaran: 11 Feb-2025