Огляд обладнання
Повністю автоматичний сонячний трекер — це інтелектуальна система, яка вимірює азимут та висоту сонця в режимі реального часу, керуючи фотоелектричними панелями, концентраторами або спостережним обладнанням, щоб завжди підтримувати найкращий кут до сонячних променів. Порівняно зі стаціонарними сонячними пристроями, він може підвищити ефективність отримання енергії на 20%-40% і має важливе значення для виробництва фотоелектричної енергії, регулювання сільськогосподарського освітлення, астрономічних спостережень та інших галузей.
Склад основної технології
Система сприйняття
Фотоелектричний сенсорний масив: Використовуйте чотириквадрантний фотодіод або CCD-датчик зображення для виявлення різниці в розподілі інтенсивності сонячного світла
Компенсація астрономічного алгоритму: вбудоване GPS-позиціонування та база даних астрономічного календаря, розрахунок та прогнозування траєкторії сонця в дощову погоду
Виявлення злиття даних з кількох джерел: поєднання датчиків інтенсивності світла, температури та швидкості вітру для досягнення позиціонування з захистом від перешкод (наприклад, розрізнення сонячного світла від світлових перешкод)
Система керування
Двоосьова структура приводу:
Горизонтальна вісь обертання (азимут): кроковий двигун керує обертанням 0-360°, точність ±0,1°
Вісь регулювання кута нахилу (підйому): лінійний штовхач досягає регулювання від -15° до 90° для адаптації до зміни висоти сонячного світла протягом чотирьох сезонів
Адаптивний алгоритм керування: використання замкнутого циклу PID-керування для динамічного регулювання швидкості двигуна з метою зменшення споживання енергії
Механічна структура
Легкий композитний кронштейн: вуглеволокнистий матеріал досягає співвідношення міцності до ваги 10:1 та рівня вітростійкості 10
Самоочисна система підшипників: рівень захисту IP68, вбудований графітовий мастильний шар та термін безперервної роботи в пустельних умовах понад 5 років
Типові випадки застосування
1. Потужна концентрована фотоелектрична електростанція (КФЕ)
Система відстеження Array Technologies DuraTrack HZ v3 розгорнута в сонячному парку в Дубаї, ОАЕ, з багатоперехідними сонячними елементами III-V класу:
Двоосьове відстеження забезпечує ефективність перетворення світлової енергії 41% (для фіксованих брекетів – лише 32%).
Оснащений режимом урагану: коли швидкість вітру перевищує 25 м/с, фотоелектрична панель автоматично налаштовується на кут, стійкий до вітру, щоб зменшити ризик пошкодження конструкції.
2. Розумна сільськогосподарська сонячна теплиця
Університет Вагенінгена в Нідерландах інтегрує систему відстеження соняшника SolarEdge у теплицю для вирощування помідорів:
Кут падіння сонячного світла динамічно регулюється за допомогою рефлекторної матриці, що покращує рівномірність світла на 65%.
У поєднанні з моделлю росту рослин, він автоматично відхиляється на 15° під час періоду сильного освітлення опівдні, щоб уникнути опіків листя.
3. Космічна астрономічна спостережна платформа
Юньнанська обсерваторія Китайської академії наук використовує екваторіальну систему стеження ASA DDM85:
У режимі відстеження зірок кутова роздільна здатність досягає 0,05 кутових секунд, що задовольняє потреби тривалої експозиції об'єктів глибокого космосу.
Використовуючи кварцові гіроскопи для компенсації обертання Землі, 24-годинна похибка відстеження становить менше 3 кутових хвилин.
4. Система вуличного освітлення «Розумного міста»
Пілотний проект вуличних фотоелектричних ліхтарів SolarTree в районі Шеньчжень Цяньхай:
Двоосьове відстеження + монокристалічні кремнієві елементи забезпечують середньодобове виробництво енергії до 4,2 кВт·год, що забезпечує 72 години автономної роботи в дощову та хмарну погоду.
Автоматично повертається в горизонтальне положення вночі, щоб зменшити опір вітру та служити платформою для кріплення мікробазової станції 5G
5. Судно для опріснення на сонячній енергії
Проєкт «SolarSailor» на Мальдівах:
Гнучка фотоелектрична плівка укладається на палубу корпусу, а відстеження компенсації хвиль досягається за допомогою гідравлічної приводної системи.
Порівняно зі стаціонарними системами, щоденне виробництво прісної води збільшується на 28%, що задовольняє щоденні потреби громади з 200 осіб.
Тенденції розвитку технологій
Позиціонування за допомогою мультисенсорного об'єднання: поєднання візуального SLAM та лідара для досягнення точності відстеження на рівні сантиметра в умовах складної місцевості
Оптимізація стратегії керування за допомогою штучного інтелекту: використання глибокого навчання для прогнозування траєкторії руху хмар та планування оптимального шляху відстеження заздалегідь (експерименти MIT показують, що це може збільшити щоденне виробництво електроенергії на 8%).
Проектування біонічної структури: імітація механізму росту соняшників та розробка рідкокристалічного еластомерного пристрою самокерування без моторного приводу (прототип німецької лабораторії KIT досяг повороту ±30°)
Космічна фотоелектрична батарея: система SSPS, розроблена японською JAXA, реалізує передачу мікрохвильової енергії через фазовану антенну решітку, а похибка синхронного відстеження орбіти становить <0,001°
Пропозиції щодо вибору та впровадження
Пустельна фотоелектрична електростанція, стійка до піску та пилу, робота за високих температур 50℃, двигун із закритим гармоніковим редуктором + модуль розсіювання тепла з повітряним охолодженням
Полярна дослідницька станція, запуск за низької температури -60℃, захист від льоду та снігу, підігрів підшипника + кронштейн з титанового сплаву
Розподілена фотоелектрична система для дому, безшумна конструкція (<40 дБ), легка установка на даху, система одноосьового відстеження + безщітковий двигун постійного струму
Висновок
З проривами в таких технологіях, як перовскітні фотоелектричні матеріали та платформи для роботи та обслуговування цифрових двійників, повністю автоматичні сонячні трекери еволюціонують від «пасивного стеження» до «прогнозної співпраці». У майбутньому вони продемонструють більший потенціал застосування в галузях космічних сонячних електростанцій, штучних джерел світла для фотосинтезу та міжзоряних дослідницьких апаратів.
Час публікації: 11 лютого 2025 р.