Berendezések áttekintése
A teljesen automatikus napkövető egy intelligens rendszer, amely valós időben érzékeli a nap azimutját és magasságát, és fotovoltaikus paneleket, koncentrátorokat vagy megfigyelőberendezéseket vezérel, hogy mindig a legjobb szöget tartsák fenn a napsugarakkal. A fix napelemes eszközökhöz képest 20-40%-kal növelheti az energiafelvétel hatékonyságát, és fontos értéket képvisel a fotovoltaikus energiatermelésben, a mezőgazdasági fényszabályozásban, a csillagászati megfigyelésben és más területeken.
Alapvető technológiai összetétel
Érzékelési rendszer
Fotoelektromos érzékelő tömb: Négykvadránsos fotodióda vagy CCD képérzékelő segítségével érzékeli a napfény intenzitáseloszlásának különbségét.
Csillagászati algoritmus kompenzáció: Beépített GPS-pozicionálás és csillagászati naptár adatbázis, kiszámítja és megjósolja a nap pályáját esős időben
Többforrású fúziós érzékelés: Kombinálja a fényintenzitás-, hőmérséklet- és szélsebesség-érzékelőket az interferenciamentes pozicionálás eléréséhez (például a napfény és a fényinterferencia megkülönböztetéséhez)
Vezérlőrendszer
Kéttengelyes hajtásszerkezet:
Vízszintes forgástengely (azimut): Léptetőmotor vezérli a 0-360°-os forgatást, pontosság ±0,1°
Dőlésszög-beállító tengely (magassági szög): A lineáris tolórúd -15°~90°-os beállítást tesz lehetővé, hogy alkalmazkodjon a nap magasságának változásához négy évszakban
Adaptív szabályozási algoritmus: PID zárt hurkú szabályozással dinamikusan állítja be a motor fordulatszámát az energiafogyasztás csökkentése érdekében
Mechanikai szerkezet
Könnyű kompozit konzol: A szénszálas anyag 10:1 szilárdság-tömeg arányt és 10-es szélállósági szintet ér el.
Öntisztító csapágyrendszer: IP68 védettségi szint, beépített grafit kenőréteg és a folyamatos üzemidő sivatagi környezetben meghaladja az 5 évet
Tipikus alkalmazási esetek
1. Nagy teljesítményű koncentrált fotovoltaikus erőmű (CPV)
Az Array Technologies DuraTrack HZ v3 követőrendszerét III-V többpontos napelemekkel telepítették a dubaji (Egyesült Arab Emírségek) napelemparkban:
A kéttengelyes követés 41%-os fényenergia-átalakítási hatékonyságot tesz lehetővé (a fix konzolok csak 32%-ot).
Hurrikán üzemmóddal felszerelve: amikor a szélsebesség meghaladja a 25 m/s-ot, a fotovoltaikus panel automatikusan szélálló szögbe állítódik be, hogy csökkentse a szerkezeti károsodás kockázatát
2. Intelligens mezőgazdasági napelemes üvegház
A hollandiai Wageningeni Egyetem integrálja a SolarEdge napraforgókövető rendszert a paradicsomtermesztő üvegházba:
A napfény beesési szögét a reflektor tömb dinamikusan állítja be, így 65%-kal javítja a fény egyenletességét.
A növénynövekedési modellel kombinálva automatikusan 15°-kal eltér a déli erős fényidőszakban, hogy elkerülje a levelek megégését.
3. Űrcsillagászati megfigyelőplatform
A Kínai Tudományos Akadémia jünnani obszervatóriuma az ASA DDM85 egyenlítői követőrendszert használja:
Csillagkövető módban a szögfelbontás eléri a 0,05 ívmásodpercet, ami megfelel a mélyég-objektumok hosszú távú expozíciójának igényeinek.
A Föld forgásának kompenzálására kvarc giroszkópokat használnak, így a 24 órás követési hiba kevesebb, mint 3 ívperc.
4. Intelligens városi utcai világítási rendszer
A Shenzhen Qianhai környékén működő SolarTree fotovoltaikus utcai lámpák kísérleti projektje:
A kéttengelyes követés + a monokristályos szilícium cellák átlagos napi energiatermelése eléri a 4,2 kWh-t, ami 72 órás esős és felhős akkumulátor-üzemidőt biztosít
Éjszaka automatikusan vízszintes helyzetbe áll vissza a szélállóság csökkentése és 5G mikro bázisállomás rögzítőplatformként való használata érdekében
5. Napenergiával működő sótalanító hajó
Maldív-szigeteki „SolarSailor” projekt:
Rugalmas fotovoltaikus fóliát fektetnek a hajótest fedélzetére, és a hullámkompenzációt hidraulikus hajtásrendszerrel érik el.
A fix rendszerekhez képest a napi édesvíztermelés 28%-kal nő, így egy 200 fős közösség napi szükségletét fedezi.
Technológiai fejlesztési trendek
Többszenzoros fúziós pozicionálás: A vizuális SLAM és a lidar kombinációjával centiméteres pontosságú követést érhet el összetett terepviszonyok között is.
AI hajtásstratégia optimalizálása: Mélytanulás segítségével előre jelezhető a felhők mozgási pályája, és előre megtervezhető az optimális követési útvonal (az MIT kísérletei azt mutatják, hogy 8%-kal növelheti a napi energiatermelést).
Bionikus szerkezettervezés: A napraforgó növekedési mechanizmusának utánzása és egy folyadékkristályos elasztomer önkormányzó eszköz fejlesztése motoros meghajtás nélkül (a német KIT laboratórium prototípusa ±30°-os kormányzást ért el)
Űrben elhelyezett fotovoltaikus rendszer: A japán JAXA által kifejlesztett SSPS rendszer mikrohullámú energiaátvitelt valósít meg egy fázisvezérelt antennatömbön keresztül, és a szinkron pályakövetési hiba <0,001°.
Kiválasztási és megvalósítási javaslatok
Sivatagi fotovoltaikus erőmű, homok- és porálló, 50 ℃ magas hőmérsékleten üzemel, zárt harmonikus redukciós motor + léghűtéses hőelvezető modul
Sarkkutató állomás, -60℃ alacsony hőmérsékletű indítás, jég- és hóállóság, fűtött csapágy + titánötvözet konzol
Otthoni elosztott fotovoltaikus, csendes kialakítás (<40dB), könnyű tetőtéri telepítés, egytengelyes követőrendszer + kefe nélküli egyenáramú motor
Következtetés
Az olyan technológiák áttöréseivel, mint a perovszkit fotovoltaikus anyagok és a digitális iker üzemeltetési és karbantartási platformok, a teljesen automatikus napkövetők a „passzív követéstől” az „előrejelző együttműködésig” fejlődnek. A jövőben nagyobb alkalmazási potenciált mutatnak majd az űrben működő naperőművek, a fotoszintézis mesterséges fényforrások és a csillagközi kutatójárművek területén.
Közzététel ideje: 2025. február 11.