Översikt över utrustning
Den helautomatiska solföljaren är ett intelligent system som känner av solens azimut och höjd i realtid och driver solcellspaneler, koncentratorer eller observationsutrustning för att alltid bibehålla den bästa vinkeln mot solens strålar. Jämfört med fasta solcellsenheter kan den öka energimottagningseffektiviteten med 20–40 % och har ett viktigt värde inom solcellsproduktion, belysningsreglering inom jordbruket, astronomisk observation och andra områden.
Kärnteknologins sammansättning
Uppfattningssystem
Fotoelektrisk sensoruppsättning: Använd fyrkvadrants fotodiod eller CCD-bildsensor för att detektera skillnaden i solens ljusintensitetsfördelning
Astronomisk algoritmkompensation: Inbyggd GPS-positionering och astronomisk kalenderdatabas, beräkna och förutsäga solens bana i regnigt väder
Fusionsdetektering med flera källor: Kombinera ljusintensitets-, temperatur- och vindhastighetssensorer för att uppnå anti-interferenspositionering (t.ex. att skilja solljus från ljusinterferens)
Kontrollsystem
Dubbelaxlig drivstruktur:
Horisontell rotationsaxel (azimut): Stegmotor styr 0–360° rotation, noggrannhet ±0,1°
Lutningsjusteringsaxel (höjdvinkel): Linjär tryckstång uppnår -15°~90° justering för att anpassa sig till förändringen i solhöjd under fyra årstider
Adaptiv styralgoritm: Använd PID-reglering med återkoppling för att dynamiskt justera motorhastigheten för att minska energiförbrukningen.
Mekanisk struktur
Lättviktsfäste i komposit: Kolfibermaterialet uppnår ett hållfasthets-viktförhållande på 10:1 och en vindmotståndsnivå på 10
Självrengörande lagersystem: IP68-skyddsnivå, inbyggt grafitsmörjlager och kontinuerlig livslängd i ökenmiljö överstiger 5 år
Typiska tillämpningsfall
1. Högeffektskoncentrerat solcellskraftverk (CPV)
Array Technologies DuraTrack HZ v3-spårningssystemet används i solcellsparken i Dubai, Förenade Arabemiraten, med III-V-solceller med flera kopplingar:
Dubbelaxlig spårning möjliggör en ljusenergiomvandlingseffektivitet på 41 % (fasta fästen är endast 32 %)
Utrustad med orkanläge: när vindhastigheten överstiger 25 m/s justeras solpanelen automatiskt till en vindbeständig vinkel för att minska risken för strukturella skador.
2. Smart solcellsväxthus för jordbruk
Wageningen universitet i Nederländerna integrerar spårningssystemet SolarEdge Sunflower i tomatväxthuset:
Solljusets infallsvinkel justeras dynamiskt genom reflektoruppsättningen för att förbättra ljusets jämnhet med 65 %
I kombination med växttillväxtmodellen avböjer den automatiskt 15° under den starka ljusperioden vid middagstid för att undvika att bränna bladen.
3. Rymdastronomisk observationsplattform
Yunnan-observatoriet vid den kinesiska vetenskapsakademin använder ekvatorialspårningssystemet ASA DDM85:
I stjärnspårningsläge når vinkelupplösningen 0,05 bågsekunder, vilket uppfyller behoven för långtidsexponering av djuphimlens objekt.
Med hjälp av kvartsgyroskop för att kompensera för jordens rotation är 24-timmars spårningsfelet mindre än 3 bågminuter.
4. Smart gatubelysningssystem för staden
Pilotprojekt för SolarTree solcellsgatubelysning i Shenzhen Qianhai-området:
Dubbelaxlig spårning + monokristallina kiselceller gör att den genomsnittliga dagliga strömgenereringen når 4,2 kWh, vilket stöder 72 timmars batteritid i regn och moln
Återställs automatiskt till horisontellt läge på natten för att minska vindmotståndet och fungera som monteringsplattform för en 5G-mikrobasstation
5. Solcellsdrivet avsaltningsfartyg
Maldivernas projekt ”SolarSailor”:
Flexibel solfilm läggs på skrovdäcket och vågkompensationsspårning uppnås genom ett hydrauliskt drivsystem
Jämfört med fasta system ökar den dagliga färskvattenproduktionen med 28 %, vilket tillgodoser de dagliga behoven för ett samhälle med 200 personer.
Teknikutvecklingstrender
Multisensorfusionspositionering: Kombinera visuell SLAM och lidar för att uppnå spårningsnoggrannhet på centimeternivå under komplex terräng
Optimering av AI-drivstrategi: Använd djupinlärning för att förutsäga molnens rörelsebana och planera den optimala spårningsvägen i förväg (MIT-experiment visar att det kan öka den dagliga elproduktionen med 8 %)
Bionisk strukturdesign: Imitera tillväxtmekanismen hos solrosor och utveckla en självstyrande enhet av flytande kristallelastomer utan motordrift (prototypen från det tyska KIT-laboratoriet har uppnått ±30° styrning)
Rymdfotovoltaisk antenn: SSPS-systemet som utvecklats av Japans JAXA realiserar överföring av mikrovågsenergi genom en fasstyrd antenn, och det synkrona omloppsbana-spårningsfelet är <0,001°
Förslag på urval och implementering
Ökenfotovoltaiskt kraftverk, slitagebeständigt mot sand och damm, drift vid höga temperaturer upp till 50 ℃, sluten motor för harmonisk reduktion + värmeavledningsmodul för luftkylning
Polarforskningsstation, start vid låg temperatur vid -60℃, is- och snölastskydd, värmelager + fäste i titanlegering
Hemdistribuerad solcell, tyst design (<40dB), lätt takmontering, enaxligt spårningssystem + borstlös likströmsmotor
Slutsats
Med genombrott inom teknologier som perovskitbaserade solcellsmaterial och digitala tvillingplattformar för drift och underhåll, utvecklas helautomatiska solföljare från "passiv följning" till "prediktivt samarbete". I framtiden kommer de att visa större tillämpningspotential inom områdena solkraftverk i rymden, artificiella ljuskällor för fotosyntes och interstellära utforskningsfarkoster.
Publiceringstid: 11 februari 2025