Ikhtisar Peralatan
Pelacak surya otomatis penuh adalah sistem cerdas yang mendeteksi azimuth dan ketinggian matahari secara real-time, menggerakkan panel fotovoltaik, konsentrator, atau peralatan observasi untuk selalu mempertahankan sudut terbaik terhadap sinar matahari. Dibandingkan dengan perangkat surya tetap, sistem ini dapat meningkatkan efisiensi penerimaan energi sebesar 20%-40%, dan memiliki nilai penting dalam pembangkit listrik fotovoltaik, pengaturan cahaya pertanian, observasi astronomi, dan bidang lainnya.
Komposisi teknologi inti
Sistem persepsi
Rangkaian sensor fotolistrik: Gunakan fotodioda empat kuadran atau sensor gambar CCD untuk mendeteksi perbedaan distribusi intensitas cahaya matahari
Kompensasi algoritma astronomi: Pemosisian GPS bawaan dan basis data kalender astronomi, menghitung dan memprediksi lintasan matahari dalam cuaca hujan
Deteksi fusi multi-sumber: Gabungkan sensor intensitas cahaya, suhu, dan kecepatan angin untuk mencapai pemosisian anti-interferensi (seperti membedakan sinar matahari dari interferensi cahaya)
Sistem kontrol
Struktur penggerak sumbu ganda:
Sumbu rotasi horizontal (azimuth): Motor stepper mengontrol rotasi 0-360°, akurasi ±0,1°
Sumbu penyesuaian pitch (sudut elevasi): Batang dorong linier mencapai penyesuaian -15°~90° untuk beradaptasi dengan perubahan ketinggian matahari dalam empat musim
Algoritma kontrol adaptif: Gunakan kontrol loop tertutup PID untuk menyesuaikan kecepatan motor secara dinamis guna mengurangi konsumsi energi
Struktur mekanis
Braket komposit ringan: Bahan serat karbon mencapai rasio kekuatan terhadap berat 10:1, dan tingkat hambatan angin 10
Sistem bantalan pembersih sendiri: tingkat perlindungan IP68, lapisan pelumasan grafit internal, dan masa pakai operasi berkelanjutan di lingkungan gurun melebihi 5 tahun
Kasus aplikasi umum
1. Pembangkit listrik tenaga fotovoltaik terkonsentrasi (PLTS) berdaya tinggi
Sistem pelacakan Array Technologies DuraTrack HZ v3 diterapkan di Solar Park di Dubai, UEA, dengan sel surya multi-sambungan III-V:
Pelacakan sumbu ganda memungkinkan efisiensi konversi energi cahaya sebesar 41% (braket tetap hanya 32%)
Dilengkapi dengan mode badai: ketika kecepatan angin melebihi 25m/s, panel fotovoltaik secara otomatis disesuaikan ke sudut tahan angin untuk mengurangi risiko kerusakan struktural
2. Rumah kaca surya pertanian pintar
Universitas Wageningen di Belanda mengintegrasikan sistem pelacakan SolarEdge Sunflower di rumah kaca tomat:
Sudut datang sinar matahari disesuaikan secara dinamis melalui susunan reflektor untuk meningkatkan keseragaman cahaya sebesar 65%
Dikombinasikan dengan model pertumbuhan tanaman, secara otomatis membelok 15° selama periode cahaya kuat di siang hari untuk menghindari pembakaran daun
3. Platform observasi astronomi luar angkasa
Observatorium Yunnan dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok menggunakan sistem pelacakan ekuatorial ASA DDM85:
Dalam mode pelacakan bintang, resolusi sudut mencapai 0,05 detik busur, memenuhi kebutuhan paparan jangka panjang objek langit dalam
Menggunakan giroskop kuarsa untuk mengimbangi rotasi bumi, kesalahan pelacakan 24 jam kurang dari 3 menit busur
4. Sistem lampu jalan kota pintar
Lampu jalan fotovoltaik SolarTree percontohan di wilayah Shenzhen Qianhai:
Pelacakan sumbu ganda + sel silikon monokristalin membuat pembangkitan daya harian rata-rata mencapai 4,2 kWh, mendukung masa pakai baterai 72 jam saat hujan dan berawan
Secara otomatis diatur ulang ke posisi horizontal di malam hari untuk mengurangi hambatan angin dan berfungsi sebagai platform pemasangan stasiun pangkalan mikro 5G
5. Kapal desalinasi tenaga surya
Proyek “SolarSailor” Maladewa:
Film fotovoltaik fleksibel diletakkan di dek lambung, dan pelacakan kompensasi gelombang dicapai melalui sistem penggerak hidrolik
Dibandingkan dengan sistem tetap, produksi air bersih harian meningkat sebesar 28%, memenuhi kebutuhan harian masyarakat yang berjumlah 200 orang.
Tren perkembangan teknologi
Pemosisian fusi multi-sensor: Gabungkan SLAM visual dan lidar untuk mencapai akurasi pelacakan tingkat sentimeter di medan yang kompleks
Optimalisasi strategi penggerak AI: Gunakan pembelajaran mendalam untuk memprediksi lintasan pergerakan awan dan rencanakan jalur pelacakan optimal terlebih dahulu (eksperimen MIT menunjukkan bahwa hal ini dapat meningkatkan pembangkitan daya harian sebesar 8%)
Desain struktur bionik: Meniru mekanisme pertumbuhan bunga matahari dan mengembangkan perangkat kemudi otomatis elastomer kristal cair tanpa penggerak motor (prototipe laboratorium KIT Jerman telah mencapai kemudi ±30°)
Rangkaian fotovoltaik ruang angkasa: Sistem SSPS yang dikembangkan oleh JAXA Jepang mewujudkan transmisi energi gelombang mikro melalui antena susunan bertahap, dan kesalahan pelacakan orbit sinkron <0,001°
Saran pemilihan dan implementasi
Pembangkit listrik tenaga surya gurun, anti-pasir dan debu, operasi suhu tinggi 50℃, motor reduksi harmonik tertutup + modul pembuangan panas pendingin udara
Stasiun penelitian kutub, start-up suhu rendah -60℃, beban anti-es dan salju, bantalan pemanas + braket paduan titanium
Fotovoltaik terdistribusi di rumah, desain senyap (<40dB), pemasangan atap ringan, sistem pelacakan sumbu tunggal + motor DC tanpa sikat
Kesimpulan
Dengan terobosan teknologi seperti material fotovoltaik perovskit dan platform operasi dan pemeliharaan kembaran digital, pelacak surya otomatis penuh berevolusi dari "pengikut pasif" menjadi "kolaborasi prediktif". Di masa depan, pelacak surya otomatis penuh akan menunjukkan potensi aplikasi yang lebih besar di bidang pembangkit listrik tenaga surya luar angkasa, sumber cahaya buatan fotosintesis, dan wahana eksplorasi antarbintang.
Waktu posting: 11-Feb-2025