Visió general de l'equip
El seguidor solar totalment automàtic és un sistema intel·ligent que detecta l'azimut i l'altitud del sol en temps real, impulsant panells fotovoltaics, concentradors o equips d'observació per mantenir sempre el millor angle amb els raigs solars. En comparació amb els dispositius solars fixos, pot augmentar l'eficiència de recepció d'energia entre un 20% i un 40%, i té un valor important en la generació d'energia fotovoltaica, la regulació de la llum agrícola, l'observació astronòmica i altres camps.
Composició de la tecnologia bàsica
Sistema de percepció
Matriu de sensors fotoelèctrics: utilitza un fotodíode de quatre quadrants o un sensor d'imatge CCD per detectar la diferència en la distribució de la intensitat de la llum solar
Compensació d'algoritmes astronòmics: posicionament GPS integrat i base de dades de calendari astronòmic, calcula i prediu la trajectòria del sol en temps de pluja
Detecció de fusió multifont: combina sensors d'intensitat de la llum, temperatura i velocitat del vent per aconseguir un posicionament antiinterferències (com ara distingir la llum solar de la interferència lumínica)
Sistema de control
Estructura d'accionament de dos eixos:
Eix de rotació horitzontal (azimut): el motor pas a pas controla la rotació de 0-360°, precisió de ±0,1°
Eix d'ajust de pas (angle d'elevació): la vareta d'empenta lineal aconsegueix un ajust de -15°~90° per adaptar-se al canvi d'altitud solar en quatre temporades
Algoritme de control adaptatiu: utilitza el control de bucle tancat PID per ajustar dinàmicament la velocitat del motor per reduir el consum d'energia
Estructura mecànica
Suport compost lleuger: el material de fibra de carboni aconsegueix una relació resistència-pes de 10:1 i un nivell de resistència al vent de 10
Sistema de rodaments autolimpiants: nivell de protecció IP68, capa de lubricació de grafit integrada i vida útil contínua en entorns desèrtics superior a 5 anys
Casos d'aplicació típics
1. Central fotovoltaica concentrada d'alta potència (CPV)
El sistema de seguiment DuraTrack HZ v3 d'Array Technologies està desplegat al Parc Solar de Dubai, Emirats Àrabs Units, amb cèl·lules solars multiunió III-V:
El seguiment de dos eixos permet una eficiència de conversió d'energia lumínica del 41% (els suports fixos només són del 32%)
Equipat amb mode huracà: quan la velocitat del vent supera els 25 m/s, el panell fotovoltaic s'ajusta automàticament a un angle resistent al vent per reduir el risc de danys estructurals
2. Hivernacle solar agrícola intel·ligent
La Universitat de Wageningen als Països Baixos integra el sistema de seguiment de gira-sols SolarEdge a l'hivernacle de tomàquets:
L'angle d'incidència de la llum solar s'ajusta dinàmicament a través de la matriu de reflectors per millorar la uniformitat de la llum en un 65%
Combinat amb el model de creixement de les plantes, es desvia automàticament 15° durant el període de forta llum del migdia per evitar cremar les fulles.
3. Plataforma d'observació astronòmica espacial
L'Observatori de Yunnan de l'Acadèmia Xinesa de les Ciències utilitza el sistema de seguiment equatorial ASA DDM85:
En el mode de seguiment d'estrelles, la resolució angular arriba als 0,05 segons d'arc, cosa que satisfà les necessitats d'exposició a llarg termini d'objectes de cel profund.
Utilitzant giroscopis de quars per compensar la rotació de la Terra, l'error de seguiment de 24 hores és inferior a 3 minuts d'arc.
4. Sistema d'enllumenat públic intel·ligent per a ciutats
Projecte pilot d'enllumenat públic fotovoltaic SolarTree a la zona de Shenzhen Qianhai:
El seguiment de doble eix + les cèl·lules de silici monocristal·lí fan que la generació mitjana diària d'energia arribi als 4,2 kWh, cosa que permet 72 hores de durada de la bateria en temps de pluja i núvols.
Es restableix automàticament a la posició horitzontal a la nit per reduir la resistència al vent i servir com a plataforma de muntatge d'una microestació base 5G
5. Vaixell dessalinitzador solar
Projecte “SolarSailor” de les Maldives:
La pel·lícula fotovoltaica flexible es col·loca sobre la coberta del buc i el seguiment de la compensació de les ones s'aconsegueix mitjançant un sistema d'accionament hidràulic.
En comparació amb els sistemes fixos, la producció diària d'aigua dolça augmenta en un 28%, cosa que satisfà les necessitats diàries d'una comunitat de 200 persones.
Tendències de desenvolupament tecnològic
Posicionament per fusió multisensor: combina SLAM visual i lidar per aconseguir una precisió de seguiment a nivell de centímetres en terrenys complexos.
Optimització de l'estratègia d'accionament de la IA: utilitzeu l'aprenentatge profund per predir la trajectòria de moviment dels núvols i planificar la ruta de seguiment òptima amb antelació (els experiments del MIT mostren que pot augmentar la generació d'energia diària en un 8%).
Disseny d'estructura biònica: imitar el mecanisme de creixement dels gira-sols i desenvolupar un dispositiu autodireccional d'elastòmer de cristall líquid sense accionament motoritzat (el prototip del laboratori KIT alemany ha aconseguit una direcció de ±30°)
Matriu fotovoltaica espacial: el sistema SSPS desenvolupat per la JAXA del Japó realitza la transmissió d'energia de microones a través d'una antena de matriu en fase, i l'error de seguiment de l'òrbita síncrona és <0,001°
Suggeriments de selecció i implementació
Central fotovoltaica del desert, anti-desgast de la sorra i la pols, funcionament a alta temperatura de 50 ℃, motor de reducció harmònica tancat + mòdul de dissipació de calor de refrigeració per aire
Estació de recerca polar, arrencada a baixa temperatura de -60 ℃, càrrega anti-gel i neu, coixinet de calefacció + suport d'aliatge de titani
Fotovoltaica distribuïda per a la llar, disseny silenciós (<40dB), instal·lació lleugera a la teulada, sistema de seguiment d'un sol eix + motor de CC sense escombretes
Conclusió
Amb els avenços en tecnologies com els materials fotovoltaics de perovskita i les plataformes d'operació i manteniment de bessons digitals, els seguidors solars totalment automàtics estan evolucionant del "seguiment passiu" a la "col·laboració predictiva". En el futur, mostraran un major potencial d'aplicació en els camps de les centrals d'energia solar espacial, les fonts de llum artificial per a la fotosíntesi i els vehicles d'exploració interestel·lar.
Data de publicació: 11 de febrer de 2025