Varustuse ülevaade
Täisautomaatne päikesejälgija on intelligentne süsteem, mis tuvastab reaalajas päikese asimuudi ja kõrguse, juhtides fotogalvaanilisi paneele, kontsentraatoreid või vaatlusseadmeid, et säilitada alati parim nurk päikesekiirte suhtes. Võrreldes statsionaarsete päikeseenergiaseadmetega võib see suurendada energia vastuvõtmise efektiivsust 20–40% ning sellel on oluline väärtus fotogalvaanilise energia tootmisel, põllumajandusliku valguse reguleerimisel, astronoomilisel vaatlusel ja muudes valdkondades.
Põhitehnoloogia koostis
Tajumissüsteem
Fotoelektriliste andurite massiiv: päikesevalguse intensiivsuse jaotuse erinevuse tuvastamiseks kasutage neljakvadrandilist fotodioodi või CCD-pildisensorit.
Astronoomilise algoritmi kompenseerimine: sisseehitatud GPS-positsioneerimine ja astronoomilise kalendri andmebaas, arvutavad ja ennustavad päikese trajektoori vihmase ilmaga
Mitmeallika termotuvastus: kombineerige valguse intensiivsuse, temperatuuri ja tuulekiiruse andureid, et saavutada häiretevastane positsioneerimine (näiteks päikesevalguse eristamine valguse häiretest).
Juhtimissüsteem
Kaheteljeline ajami struktuur:
Horisontaalne pöörlemistelg (asimuut): astmeline mootor juhib pöörlemist 0–360°, täpsus ±0,1°
Kaldenurga reguleerimise telg (kõrgusnurk): Lineaarne tõukurvarras saavutab -15°~90° reguleerimise, et kohaneda päikese kõrguse muutustega nelja aastaaja jooksul
Adaptiivne juhtimisalgoritm: kasutage PID-suletud ahelaga juhtimist mootori kiiruse dünaamiliseks reguleerimiseks, et vähendada energiatarbimist
Mehaaniline struktuur
Kerge komposiitklamber: süsinikkiust materjali tugevuse ja kaalu suhe on 10:1 ning tuuletakistus 10.
Isepuhastuv laagrisüsteem: IP68 kaitsetase, sisseehitatud grafiidist määrdekiht ja pidev tööiga kõrbekeskkonnas ületab 5 aastat
Tüüpilised rakendusjuhud
1. Suure võimsusega kontsentreeritud fotogalvaaniline elektrijaam (CPV)
Array Technologies DuraTrack HZ v3 jälgimissüsteem on paigaldatud Dubai päikesepaneelide parki AÜE-s koos III-V mitme ristmikuga päikesepatareidega:
Kaheteljeline jälgimine võimaldab valgusenergia muundamise efektiivsust 41% (fikseeritud kronsteinide puhul on see vaid 32%).
Varustatud orkaanirežiimiga: kui tuule kiirus ületab 25 m/s, reguleeritakse fotogalvaaniline paneel automaatselt tuulekindlasse nurka, et vähendada konstruktsioonikahjustuste ohtu
2. Nutikas põllumajanduslik päikeseenergial töötav kasvuhoone
Hollandi Wageningeni Ülikool integreerib tomatikasvuhoonesse SolarEdge päevalillede jälgimissüsteemi:
Päikesevalguse langemisnurka reguleeritakse dünaamiliselt reflektormassiivi abil, et parandada valguse ühtlust 65% võrra.
Koos taimekasvumudeliga kaldub see keskpäeval tugeva valguse ajal automaatselt 15° nurga alla, et vältida lehtede kõrvetamist.
3. Kosmoseastronoomiline vaatlusplatvorm
Hiina Teaduste Akadeemia Yunnani observatoorium kasutab ASA DDM85 ekvatoriaalset jälgimissüsteemi:
Tähejälgimisrežiimis ulatub nurkresolutsioon 0,05 kaaresekundini, mis vastab süvataeva objektide pikaajalise särituse vajadustele.
Maa pöörlemise kompenseerimiseks kvartsgüroskoopide abil on 24-tunnine jälgimisviga alla 3 kaareminuti.
4. Nutikas linna tänavavalgustussüsteem
Shenzhen Qianhai piirkonna pilootprojekt SolarTree fotogalvaaniliste tänavavalgustitega:
Kaheteljeline jälgimine + monokristallilised ränirakud võimaldavad keskmise päevase energiatootmise ulatuda 4,2 kWh-ni, toetades 72 tundi vihmase ja pilvise ilmaga aku tööaega
Automaatne lähtestamine öösel horisontaalasendisse, et vähendada tuuletakistust ja toimida 5G mikrotugijaama kinnitusplatvormina
5. Päikeseenergial magestav laev
Maldiivide projekt „SolarSailor”:
Kere tekile paigaldatakse painduv fotogalvaaniline kile ja lainekompensatsiooni jälgimine saavutatakse hüdraulilise ajamisüsteemi abil.
Võrreldes statsionaarsete süsteemidega suureneb päevane magevee toodang 28%, rahuldades 200 inimesest koosneva kogukonna igapäevaseid vajadusi.
Tehnoloogia arengutrendid
Mitme anduriga fusioonpositsioneerimine: ühendage visuaalne SLAM ja lidari, et saavutada sentimeetri tasemel jälgimistäpsus keerulises maastikus
Tehisintellekti abil loodud ajamistrateegia optimeerimine: kasutage süvaõpet pilvede liikumistrajektoori ennustamiseks ja optimaalse jälgimisteekonna ette planeerimiseks (MIT-i katsed näitavad, et see võib suurendada igapäevast energiatootmist 8%).
Bioonilise struktuuri disain: päevalillede kasvumehhanismi jäljendamine ja vedelkristall-elastomeerist isejuhtiva seadme väljatöötamine ilma mootorita (Saksa KIT-labori prototüübil on saavutatud ±30° juhtimine)
Kosmose fotogalvaaniline massiiv: Jaapani JAXA väljatöötatud SSPS-süsteem edastab mikrolaineenergiat faasitud massiivantenni kaudu ja sünkroonse orbiidi jälgimise viga on <0,001°.
Valiku- ja rakendussoovitused
Kõrbe fotogalvaaniline elektrijaam, liiva- ja tolmukindel, töötamine 50 ℃ kõrgel temperatuuril, suletud harmoonilise reduktsioonimootor + õhkjahutusega soojuse hajutamise moodul
Polaaruuringute jaam, -60 ℃ madalal temperatuuril käivitamine, jää- ja lumekoormuskindel, küttelaager + titaanisulamist kronstein
Kodune hajutatud fotogalvaaniline süsteem, vaikne disain (<40dB), kerge katusepaigaldus, üheteljeline jälgimissüsteem + harjadeta alalisvoolumootor
Kokkuvõte
Tänu läbimurretele sellistes tehnoloogiates nagu perovskiidist fotogalvaanilised materjalid ja digitaalsete kaksikutega töötamise ja hooldamise platvormid arenevad täisautomaatsed päikesejälgijad „passiivsest jälgimisest“ „ennustava koostöö“ poole. Tulevikus näitavad need suuremat rakenduspotentsiaali kosmose päikeseelektrijaamades, fotosünteesi tehisvalgusallikates ja tähtedevahelistes uurimislaevades.
Postituse aeg: 11. veebruar 2025