Laitteiden yleiskatsaus
Täysautomaattinen aurinkoseurantalaite on älykäs järjestelmä, joka tunnistaa auringon atsimuutin ja korkeuden reaaliajassa ja ohjaa aurinkopaneeleja, keskittimiä tai havainnointilaitteita ylläpitämään aina parhaan mahdollisen kulman auringonsäteisiin nähden. Kiinteisiin aurinkolaitteisiin verrattuna se voi parantaa energian vastaanottotehokkuutta 20–40 %, ja sillä on tärkeä arvo aurinkosähkön tuotannossa, maatalouden valaistuksen säätelyssä, tähtitieteellisessä havainnoinnissa ja muilla aloilla.
Ydinteknologian koostumus
Havaintojärjestelmä
Valosähköinen anturiryhmä: Käytä neljän kvadrantin fotodiodia tai CCD-kuvasensoria auringonvalon voimakkuuden jakautumisen erojen havaitsemiseen
Tähtitieteellisen algoritmin kompensointi: Sisäänrakennettu GPS-paikannus ja tähtitieteellinen kalenteritietokanta laskevat ja ennustavat auringon liikkeen sateisella säällä
Monilähteinen fuusiotunnistus: Yhdistä valon voimakkuus-, lämpötila- ja tuulen nopeusanturit häiriöitä estävän paikannuksen saavuttamiseksi (kuten auringonvalon erottamiseksi valon häiriöistä)
Ohjausjärjestelmä
Kaksiakselinen käyttörakenne:
Vaakasuora kiertoakseli (atsimuutti): Askelmoottori ohjaa 0–360° kiertoa, tarkkuus ±0,1°
Kaltevuuden säätöakseli (korkeuskulma): Lineaarinen työntötanko mahdollistaa -15°~90° säädön mukautuakseen auringon korkeuden muutokseen neljän vuodenajan aikana
Adaptiivinen säätöalgoritmi: Käytä PID-suljetun silmukan säätöä moottorin nopeuden dynaamiseen säätämiseen energiankulutuksen vähentämiseksi
Mekaaninen rakenne
Kevyt komposiittikiinnike: Hiilikuitumateriaalin lujuus-painosuhde on 10:1 ja ilmanvastustaso 10
Itsepuhdistuva laakerijärjestelmä: IP68-suojaustaso, sisäänrakennettu grafiittivoitelukerros ja jatkuva käyttöikä aavikkoympäristössä yli 5 vuotta
Tyypillisiä sovellustapauksia
1. Suuritehoinen keskitetty aurinkosähkövoimalaitos (CPV)
Array Technologiesin DuraTrack HZ v3 -seurantajärjestelmä on otettu käyttöön aurinkovoimapuistossa Dubaissa, Arabiemiirikunnissa, III-V-moniliitosaurinkokennoilla:
Kaksiakselinen seuranta mahdollistaa 41 %:n valoenergian muuntotehokkuuden (kiinteät kiinnikkeet vain 32 %)
Varustettu hurrikaanitilalla: kun tuulen nopeus ylittää 25 m/s, aurinkopaneeli säätyy automaattisesti tuulenpitävään kulmaan rakenteellisten vaurioiden riskin vähentämiseksi
2. Älykäs maatalouden aurinkokasvihuone
Alankomaiden Wageningenin yliopisto integroi SolarEdge-auringonkukan seurantajärjestelmän tomaattikasvihuoneeseen:
Auringonvalon tulokulmaa säädetään dynaamisesti heijastinryhmän avulla, mikä parantaa valon tasaisuutta 65 %
Yhdessä kasvinkasvumallin kanssa se kääntää automaattisesti 15° voimakkaan keskipäivän valoisan ajanjakson aikana lehtien polttamisen välttämiseksi.
3. Avaruustähtitieteellinen havaintoalusta
Kiinan tiedeakatemian Yunnanin observatorio käyttää ASA DDM85 -ekvatoriaalista seurantajärjestelmää:
Tähtien seurantatilassa kulmatarkkuus saavuttaa 0,05 kaarisekuntia, mikä vastaa syvän taivaan kohteiden pitkäaikaisen valotuksen tarpeisiin.
Käyttämällä kvartsigyroskooppeja maan pyörimisen kompensoimiseksi, 24 tunnin seurantavirhe on alle 3 kaariminuuttia.
4. Älykäs kaupungin katuvalaistusjärjestelmä
Shenzhen Qianhain alueen pilottihankkeena toteutetut SolarTree-aurinkosähköiset katuvalot:
Kaksiakselinen seuranta ja monokiteiset piisolut tuottavat keskimäärin 4,2 kWh päivittäisen virrantuotannon, mikä tukee 72 tuntia sateista ja pilvistä akunkestoa
Palautuu automaattisesti vaakasuoraan asentoon yöllä tuulenvastuksen vähentämiseksi ja toimii 5G-mikrotukiaseman asennusalustana
5. Aurinkoenergialla toimiva suolanpoistoalus
Malediivien ”SolarSailor”-projekti:
Rungon kannelle on asetettu joustava aurinkosähkökalvo, ja aaltojen kompensointi seuranta saavutetaan hydraulisen käyttöjärjestelmän avulla.
Kiinteisiin järjestelmiin verrattuna päivittäinen makean veden tuotanto kasvaa 28 %, mikä vastaa 200 ihmisen yhteisön päivittäisiin tarpeisiin.
Teknologian kehitystrendit
Monianturinen fuusiopaikannus: Yhdistä visuaalinen SLAM ja lidar saavuttaaksesi senttimetritason seurantatarkkuuden monimutkaisessa maastossa
Tekoälyn käyttöstrategian optimointi: Käytä syväoppimista ennustaaksesi pilvien liikeradan ja suunnitellaksesi optimaalisen seurantareitin etukäteen (MIT-kokeet osoittavat, että se voi lisätä päivittäistä sähköntuotantoa 8 %)
Bioninen rakennesuunnittelu: Jäljittele auringonkukkien kasvumekanismia ja kehitä nestekideelastomeerista valmistettu itseohjautuva laite ilman moottorikäyttöä (saksalaisen KIT-laboratorion prototyyppi on saavuttanut ±30° ohjauksen)
Avaruusaurinkosähköjärjestelmä: Japanilaisen JAXA:n kehittämä SSPS-järjestelmä toteuttaa mikroaaltoenergian siirron vaiheistetun ryhmäantennin kautta, ja synkronisen kiertoradan seurantavirhe on <0,001°.
Valinta- ja toteutusehdotukset
Aavikon aurinkosähkövoimala, hiekan ja pölyn kestävä, 50 ℃ korkean lämpötilan toiminta, suljettu harmonisten harmonisten kompensointimoottori + ilmajäähdytteinen lämmönpoistomoduuli
Napa-tutkimusasema, käynnistys -60 ℃ alhaisessa lämpötilassa, jään- ja lumenkestävyys, lämmityslaakeri + titaaniseoksesta valmistettu kiinnike
Kotikäyttöön tarkoitettu hajautettu aurinkosähköjärjestelmä, hiljainen rakenne (<40dB), kevyt kattoasennus, yksiakselinen seurantajärjestelmä + harjaton tasavirtamoottori
Johtopäätös
Perovskiittia hyödyntävien aurinkosähkömateriaalien ja digitaalisen kaksosen käyttö- ja kunnossapitoalustojen kaltaisten teknologioiden läpimurtojen myötä täysautomaattiset aurinkoseurantalaitteet ovat kehittymässä "passiivisesta seurannasta" "ennustavaan yhteistyöhön". Tulevaisuudessa niillä on suurempi sovelluspotentiaali avaruusaurinkovoimaloissa, fotosynteesin keinotekoisissa valonlähteissä ja tähtienvälisissä tutkimusaluksissa.
Julkaisun aika: 11. helmikuuta 2025